無人機在水保功能恢復(fù)鑒定的應(yīng)用

王彥卓，王淑偉

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110003)

1 項目區(qū)概況

閻家溝石灰石礦行政區(qū)劃隸屬于本溪滿族自治縣田師傅鎮(zhèn)大堡村，根據(jù)《本溪市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃》(2001—2010年)本溪市礦業(yè)經(jīng)濟布局劃分為中心市區(qū)及周邊礦業(yè)經(jīng)濟發(fā)達區(qū)、本溪縣礦業(yè)經(jīng)濟發(fā)展區(qū)和桓仁縣礦業(yè)經(jīng)濟發(fā)展區(qū)。本礦區(qū)位于本溪市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃分區(qū)中的本溪縣礦業(yè)經(jīng)濟發(fā)展區(qū)的田師傅南甸石灰石礦基地。礦區(qū)處于本溪滿族自治縣田師傅鎮(zhèn)大堡村，遠離高速公路，周圍無各類保護區(qū)、軍事禁區(qū)、重要設(shè)施，屬于允許開發(fā)區(qū)。遼寧省國土資源廳批復(fù)本鋼礦業(yè)公司閻家溝石灰石礦申請礦區(qū)劃定范圍，本礦山建設(shè)符合本溪市礦產(chǎn)資源開采準(zhǔn)入條件，符合本溪市礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃的要求。閻家溝石灰石礦工程是本溪滿族自治縣田師傅鎮(zhèn)較大規(guī)模的石灰石礦建設(shè)項目，由本鋼礦業(yè)公司投資建設(shè)，礦山規(guī)模確定為100萬t/a，礦區(qū)范圍154.67 hm2，礦產(chǎn)資源量3507.73萬t，本次石灰石礦山工程方案設(shè)計開采面積58.61 hm2，實際開采面積32.11 hm2，開采設(shè)計利用儲量2041.85萬t，石灰石礦山工程施工建設(shè)期為8個月。礦山服務(wù)年限為24 a。工程總投資為14 690萬元，其中土建投資150萬元。

2 正射航拍及數(shù)據(jù)處理流程

2.1 遙感數(shù)據(jù)獲取

(1)區(qū)域確定與資料準(zhǔn)備：通過參閱工程相關(guān)資料以及與工程負責(zé)人員溝通，了解測區(qū)區(qū)域的邊界。

(2)測區(qū)現(xiàn)場踏勘：對測區(qū)及其周圍環(huán)境進行實地踏勘，獲取地形地貌、地表植被以及周邊的機場、重要設(shè)施、城鎮(zhèn)布局、道路交通、人口密度等信息[1]，為起降場地的選取、航線規(guī)劃、應(yīng)急預(yù)案制訂等提供資料。同時對測區(qū)根據(jù)測區(qū)天氣狀況決定能否進行航測[2]。

(3)飛行設(shè)備準(zhǔn)備及檢測：對無人機飛行器及機載設(shè)備進行準(zhǔn)備和檢測，性能指標(biāo)達到要求，才能進行航測。

(4)飛行航線規(guī)劃：根據(jù)測區(qū)區(qū)域邊界、踏勘情況及天氣狀況合理規(guī)劃航線。

(5)遙測影像數(shù)據(jù)獲?。和ㄟ^無人機按規(guī)劃航線飛行后獲取遙測數(shù)據(jù)，利用相關(guān)軟件對數(shù)據(jù)進行快拼處理，對數(shù)據(jù)質(zhì)量進行檢查，對不符合要求數(shù)據(jù)進行重新飛行，最終獲取到符合要求的測區(qū)遙感數(shù)據(jù)[3]。

2.2 遙感數(shù)據(jù)數(shù)字化處理

利用pix4dmapper軟件對飛行遙感數(shù)據(jù)進行處理，處理步驟如下：

(1)數(shù)據(jù)初始化處理。

(2)點云及紋理生成。

(3)數(shù)字表面模型和正射影像生成。

2.3 指標(biāo)信息獲取

經(jīng)過pix4dmapper軟件對飛行數(shù)據(jù)處理以后形成的成果有：tif格式的DSM(數(shù)字表面模型)、DOM；LAS格式的點云數(shù)據(jù)以及谷歌瓦片數(shù)據(jù)。通過相關(guān)軟件對成果的二次處理，可以對水土保持相關(guān)指標(biāo)進行提取。

利用Arcgis軟件對tif格式的DOM、DSM數(shù)據(jù)處理，可以得到點數(shù)據(jù)的經(jīng)緯度以及高程指標(biāo)，點與點間的直線距離，面數(shù)據(jù)的平面面積等，并可以在圖上進行標(biāo)注，如圖1所示，將各項目區(qū)面積進行標(biāo)注。

圖1 Arcgis軟件數(shù)據(jù)處理

利用smart3d軟件或者pix4dmapper軟件對點云數(shù)據(jù)進行處理，可以形成項目區(qū)三維場景(如圖2所示)。同時可以測算出堆體體積(圖3所示)、面數(shù)據(jù)三維地形面積及投影面積、兩點間的直線距離及三維地形距離等(圖4所示)。

圖2 項目區(qū)三維場景

圖3 堆體測量

圖4 面數(shù)據(jù)測量

3 數(shù)據(jù)分析

通過對無人機正射圖上地物地貌的判別，以及數(shù)據(jù)處理之后對相關(guān)指標(biāo)長度、面積、體積的測量，確定水土流失防治責(zé)任范圍、水土保持工程措施實施完成情況、水土保持植物措施實施完成情況等[4]，與建設(shè)、設(shè)計、征地、施工等有關(guān)水土保持技術(shù)資料數(shù)據(jù)對比，達到監(jiān)測和鑒定目的。相關(guān)數(shù)據(jù)資料見表1～表4。

表1 工程建設(shè)防治責(zé)任范圍變化情況比較表 hm2

表2 防治分區(qū)實施完成的水土保持工程措施量匯總表

表3 防治分區(qū)實施完成的水土保持植物措施量匯總表

表4 防治分區(qū)實施完成的植物措施量和方案設(shè)計量比較表

續(xù)表4

4 結(jié) 語

無人機系統(tǒng)在水利方面的應(yīng)用，推動了水利信息化的進一步發(fā)展。利用無人機系統(tǒng)遙測技術(shù)對水土保持工程的監(jiān)測與鑒定，解決了傳統(tǒng)方法的單一性和局限性，拓展了監(jiān)測與鑒定的視角，彌補傳統(tǒng)野外調(diào)查工作量大、量測困難的不足，能夠更快捷、準(zhǔn)確、全面的掌握項目情況，使監(jiān)測與鑒定的結(jié)果更加符合客觀事實[5]。隨著無人機系統(tǒng)在此領(lǐng)域應(yīng)用程度的不斷加深，特別是對建設(shè)項目前期、中期以及后期進行多次的遙測和對比，那么數(shù)據(jù)成果將更為精確和直觀，為水土保持“三同時”制度落實提供執(zhí)法和決策依據(jù)，為水土保持項目監(jiān)管力度提供強有力的保障[6]。

[1] 李娟,劉韜. “觀察者3”無人機在航空測繪中的應(yīng)用[J].中國測繪,2016(6):45-46.

[2] 林秀才. 從航空攝影測量技術(shù)發(fā)展看無人機航攝系統(tǒng)技術(shù)[J].世界華商經(jīng)濟年鑒·城鄉(xiāng)建設(shè),2012(7)：169.

[3] 徐玲. 淺談航測遙感內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理關(guān)鍵技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2016(27):264.

[4] 王波,張宇龍. 黃河流域及西北內(nèi)陸河地區(qū)大型開發(fā)建設(shè)項目水土保持工作[J].中國水土保持,2006(10):38-39.

[5] 杜迪. 淺析無人機遙感技術(shù)在水土保持監(jiān)測中的應(yīng)用[J]. 中國科技縱橫,2014(18):268.

[6] 陳浩,喻榮崗.地理信息技術(shù)在水土保持監(jiān)測管理中的應(yīng)用綜述[J]. 中國水土保持,2015(6):62-65.