【论文精选】无人机遥感数据处理模型的计算精度分析——以引黄入冀补淀工程水土保持监测为例

生产建设项目水土保持监测是准确及时地反映项目区内水土流失状况的一项工作，对水土流失综合治理以及科学合理地布设水土保持措施具有重要意义。弃土场面积和弃土量的监测是生产建设项目水土保持监测工作中的重要内容。传统方法基于全站仪或其他测量仪器进行面积测算，误差约为5%；使用等高线法进行弃土量的计算，误差约为6%。无人机遥感技术为弃土场监测提供了新的技术手段；但目前市场上有诸多无人机遥感数据处理软件，基于这些软件可以构建不同的无人机遥感数据处理模型，其计算精度存在差异，并且建模和使用成本差别较大，因此有必要对模型的精度和实用性进行比较分析，进而为推荐适宜在生产建设项目中推广使用的模型提供理论依据。

引黄入冀补淀工程的主输水线路总长482km，自河南省濮阳市渠村引黄闸引水，途经河南省濮阳市、河北省邯郸市、邢台市、衡水市、沧州市、保定市最终进入白洋淀。本研究选取河南省濮阳市内的5个平地弃土场为研究对象，弃土场的位置及输水线路如图所示。

濮阳市内5个弃土场位置图

研究区位于华北平原，黄河下游北岸，地貌类型为平原，气候属暖温带大陆性季风气候，年平均气温13.4℃，年均降水量626mm。研究区内土壤成土母质主要是黄河冲积物，土壤可蚀性较高，属于河南省水土流失重点预防区，土壤侵蚀类型主要是水力侵蚀，容许土壤流失量为200t/(km²·a)，土壤侵蚀强度属微度。

本研究在试用和筛选多种相关软件后，采用PhotoScan和Pix4D对无人机遥感数据进行初步处理，得到弃土场的DOM和DSM影像，采用Global Mapper、LocaSpaceViewer和Context Capture对DOM和DSM影像进行提取信息，得到弃土场的面积和弃土量。

经过对不同方法得到的弃土场面积和弃土量的分析，得出以下结果：

1) 采用无人机数据处理模型计算弃土场的面积、弃土量时，Pix-Con模型的计算结果精度最高。

6组模型面积计算误差对比

6组模型弃土量计算误差对比

2) 如实际工作中只需获取项目区的DOM和DSM影像，则使用Pix4D得到的影像精度最高；但项目区内如有坑塘等水域，使用PhotoScan得到的DOM和DSM影像精度最高。

检查点误差箱线图

3) 如已经获取了项目区的DOM和DSM影像，只需计算弃土场的面积和弃土量，则使用Context Capture得到的结果精度最高。

4) 参考目前国内市场价格，构建文中的6组数据处理模型：Pho-Glo、Pix-Glo、Pho-Loc、Pix- Loc、Pho-Con和Pix-Con，费用分别为2.3万、8万、2.3万、8万、29.3万和35万元。Pix-Con模型虽然价格最高，但计算结果的精度也最高，并且其很多功能本研究并未使用，其应用潜力较大；因此推荐该模型在生产建设项目中推广使用。

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