基于多时相卫星遥感和无人机技术的水土保持监测方法技术

本发明专利技术公开了基于多时相卫星遥感和无人机技术的水土保持监测方法，基于同一施工区域的不同时相的卫星遥感图像进行变化检测，从而快速的检测输变电线路上各个施工区域的施工扰动范围、水土流失区域、植被恢复区域；所述时相分为：施工前、施工中、施工后该三个时间段；通过无人机对重点区域进行监测，获得重点区域的无人机航摄图像；所述重点区域包括：水土流失区域、植被恢复区域；利用重点区域的无人机航摄图像对水土流失区域和植被恢复区域进行核验，并准确的获取水土流失区域和植被恢复区域的具体状况。本发明专利技术提高了输变电线路全线监测的工作效率，降低了监测成本，提高了监测精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
基于多时相卫星遥感和无人机技术的水土保持监测方法


[0001]本专利技术涉及水土保持监测
，尤其是基于多时相卫星遥感和无人机技术的水土保持监测方法。

技术介绍

[0002]由于输变电线路工程的空间跨度大，施工路径长，施工工艺多样，扰动点位多，监管工作开展面临着工作量大、工作要求高、支撑技术落后、能力不足等问题，因此，急需提高项目建设过程中水土保持监管工作的效率及精确度，从而有效防止工程施工引起的水土流失。输电线路长，地形地貌复杂，每个塔基的扰动面积的监管工作量非常大，对于人员不易到达的施工区域扰动面积和植物措施面积的监管较为困难，尤其是山区杆塔处和施工道路的扰动面积的监管。
[0003]传统的水土保持监管主要采用单一的人工地面巡查，主要依靠传统的手持GPS定位、记录、拍照等技术手段，耗时耗力且时效性差，不仅受到自然条件约束，并且劳动强度大，作业人员的人身安全存在隐患，核查效率低。
[0004]无人机技术虽能够获取施工扰动范围、水土流失状况，但随着输电线路的增多，对无人机飞手的需求和要求不断增加，且无人机续航能力严重不足，无法一次性执行全线飞行监管任务，需要多次监测，从而大大增加了监测成本。
[0005]随着卫星遥感技术的不断发展，利用高分辨率光学卫星图像识别施工扰动范围、水土流失状况、植被恢复区域已逐渐成为水土保持监测的有力技术有段之一，现有的基于卫星遥感技术的监测方法虽然精度高，但过于笨拙，对于全省甚至全过程的输变电线路工程的施工扰动提取，其效率极低。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供基于多时相卫星遥感和无人机技术的水土保持监测方法，能够快速的检测出输变电线路上各个施工区域的施工扰动范围、水土流失区域以及植被恢复区域，并且能够准确的获取水土流失区域和植被恢复区域的具体状况，提高了输变电线路全线监测的工作效率，降低了监测成本，提高了监测精度。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：
[0008]基于多时相卫星遥感和无人机技术的水土保持监测方法，包括以下步骤：
[0009]S1，采集输变电线路上沿线的各个施工区域的卫星遥感图像，基于同一施工区域的不同时相的卫星遥感图像进行变化检测，检测输变电线路上各个施工区域的施工扰动范围、水土流失区域、植被恢复区域；
[0010]所述时相分为：施工前、施工中、施工后的该三个时间段；
[0011]S2，通过无人机对重点区域进行监测，获得重点区域的无人机航摄图像；
[0012]所述重点区域包括：水土流失区域、植被恢复区域；
[0013]S3，利用重点区域的无人机航摄图像对水土流失区域和植被恢复区域进行核验，
并得到水土流失区域和植被恢复区域的具体状况。
[0014]步骤S1的具体过程如下所示：
[0015]S11，对所采集的各个施工区域的各个时相的卫星遥感图像均进行预处理；
[0016]S12，对各个施工区域的各个时相的卫星遥感图像，分别进行施工扰动区域边缘的提取，检测得到各个施工区域的各个时相的施工扰动区域；
[0017]其中，施工前的施工扰动区域为D1；
[0018]施工中的时间段中分为施工初期和施工后期；施工初期的施工扰动区域为D20，施工后期的施工扰动区域为D21；
[0019]施工后的时间段中分为施工完成期和植被恢复监测期；施工完成期的施工扰动区域为D30，植被恢复监测期的施工扰动区域为D31；
[0020]S13，将同一施工区域的施工前的施工扰动区域D1和施工初期的施工扰动区域D20进行对比，确定该施工区域的施工扰动范围A；施工扰动范围A为施工前期所确定的范围，施工初期的施工扰动区域D20相比施工前的施工扰动区域D1所扩大的区域即为施工扰动范围A，即A＝D20
‑
D1；
[0021]S14，将同一施工区域的施工后期的施工扰动区域D21与施工扰动范围A进行对比，确定该施工区域的水土流失区域B；水土流失区域B是指：施工后期的施工扰动区域D21超出该施工扰动范围A的区域，即B＝D21
‑
A；
[0022]S15，将同一施工区域的施工完成期的施工扰动区域为D30与植被恢复监测期的施工扰动区域为D31进行对比，确定该施工区域的植被恢复区域C；植被恢复区域C是指：植被恢复监测期的施工扰动区域D31相比施工完成期的施工扰动区域D30所减小的区域，即C＝D30
‑
D31。
[0023]步骤S11中，卫星提供有多源遥感图像，先对此多源遥感图像分别进行预处理，再对同一施工区域中的同一时间点的预处理后的多源遥感图像进行图像融合，融合成一幅卫星遥感图像，该一幅卫星遥感图像即为该施工区域中的该时间点的卫星遥感图像。
[0024]预处理包括：辐射校正、大气校正、几何校正。
[0025]步骤S12中，对卫星遥感图像进行图像解译，提取卫星遥感图像的施工扰动区域边缘；其中，
[0026]解译标志为卫星遥感图像中地物的特征，包括：光谱、纹理、形状、大小、相对位置；
[0027]图像解译为人机交互目视解译和/或自动解译；利用地物的颜色、几何形态、空间相对位置进行人机交互目视解译；利用地表覆盖的光谱特征、几何形态、空间相对位置进行自动解译。
[0028]步骤S12中，利用边缘检测算法，提取卫星遥感图像的施工扰动区域边缘；
[0029]边缘检测算法具体如下所示：
[0030]S1211，对卫星遥感图像进行平滑处理，采用邻域加权平均的方式计算各个像素点的值即像素值；
[0031]S1212，使用一阶微分定义梯度算子，梯度为向量，梯度方向即为卫星遥感图像的灰度变化最剧烈的方向；
[0032]S1213，基于卫星遥感图像的灰度特征，在地物与地物之间发生变化的位置处，通过求取微分的方式计算该处位置的像素点的梯度，包括梯度值和梯度方向；
[0033]S1214，采用非极大值抑制算法细化边缘，在地物与地物之间发生变化的位置处，沿梯度方向且在设定的局部范围内寻找最大的像素值即局部最大值，利用该局部最大值进行抑制；
[0034]S1215，设置一个最大值和一个最小值，梯度值大于最大值的像素点即为强边缘点，梯度值介于最大值与最小值之间的像素点即为弱边缘点，梯度值小于最小值的像素点为抑制点；其中，强边缘点为真实边缘点，抑制点为虚假边缘点；
[0035]S1216，若弱边缘点的相邻像素点中存在有强边缘点，则该弱边缘点为真实边缘点；否则，该弱边缘点为虚假边缘点；
[0036]S1217，利用真实边缘点得到施工扰动区域边缘。
[0037]步骤S14中，还根据水土流失区域的高程和坡度，判断该水土流失区域是否为山区，若是山区，则该水土流失区域还为易溜坡溜渣区域；步骤S2中，无人机还对易溜坡溜渣区域进行监测，获得易溜坡溜渣区域无人机航摄图像；步骤S3中，将易溜坡溜渣区域的不同时间点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多时相卫星遥感和无人机技术的水土保持监测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，采集输变电线路上沿线的各个施工区域的卫星遥感图像，基于同一施工区域的不同时相的卫星遥感图像进行变化检测，检测输变电线路上各个施工区域的施工扰动范围、水土流失区域、植被恢复区域；所述时相分为：施工前、施工中、施工后的该三个时间段；S2，通过无人机对重点区域进行监测，获得重点区域的无人机航摄图像；所述重点区域包括：水土流失区域、植被恢复区域；S3，利用重点区域的无人机航摄图像对水土流失区域和植被恢复区域进行核验，并得到水土流失区域和植被恢复区域的具体状况。2.根据权利要求1所述的基于多时相卫星遥感和无人机技术的水土保持监测方法，其特征在于，步骤S1的具体过程如下所示：S11，对所采集的各个施工区域的各个时相的卫星遥感图像均进行预处理；S12，对各个施工区域的各个时相的卫星遥感图像，分别进行施工扰动区域边缘的提取，检测得到各个施工区域的各个时相的施工扰动区域；其中，施工前的施工扰动区域为D1；施工中的时间段中分为施工初期和施工后期；施工初期的施工扰动区域为D20，施工后期的施工扰动区域为D21；施工后的时间段中分为施工完成期和植被恢复监测期；施工完成期的施工扰动区域为D30，植被恢复监测期的施工扰动区域为D31；S13，将同一施工区域的施工前的施工扰动区域D1和施工初期的施工扰动区域D20进行对比，确定该施工区域的施工扰动范围A；施工扰动范围A为施工前期所确定的范围，施工初期的施工扰动区域D20相比施工前的施工扰动区域D1所扩大的区域即为施工扰动范围A，即A＝D20
‑
D1；S14，将同一施工区域的施工后期的施工扰动区域D21与施工扰动范围A进行对比，确定该施工区域的水土流失区域B；水土流失区域B是指：施工后期的施工扰动区域D21超出该施工扰动范围A的区域，即B＝D21
‑
A；S15，将同一施工区域的施工完成期的施工扰动区域为D30与植被恢复监测期的施工扰动区域为D31进行对比，确定该施工区域的植被恢复区域C；植被恢复区域C是指：植被恢复监测期的施工扰动区域D31相比施工完成期的施工扰动区域D30所减小的区域，即C＝D30
‑
D31。3.根据权利要求2所述的基于多时相卫星遥感和无人机技术的水土保持监测方法，其特征在于，步骤S11中，卫星提供有多源遥感图像，先对此多源遥感图像分别进行预处理，再对同一施工区域中的同一时间点的预处理后的多源遥感图像进行图像融合，融合成一幅卫星遥感图像，该一幅卫星遥感图像即为该施工区域中的该时间点的卫星遥感图像。4.根据权利要求2或3所述的基于多时相卫星遥感和无人机技术的水土保持监测方法，其特征在于，预处理包括：辐射校正、大气校正、几何校正。5.根据权利要求2所述的基于多时相卫星遥感和无人机技术的水土保持监测方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚晖，范文，张东，曹成功，姚为方，徐鹏，华雪莹，邢琛，
申请(专利权)人：安徽新力电业科技咨询有限责任公司，
类型：发明
国别省市：