無人機(jī)在小流域治理工程核查工作中的技術(shù)路線

王彥卓

(遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽 110000)

遼寧省小流域治理工程包含的水土保持措施類型較多、位置分散、面積較大，治理措施核查困難。在阜蒙縣新華小流域治理工程的應(yīng)用實(shí)踐表明，無人機(jī)的應(yīng)用不僅能保證小流域治理工程核查工作的準(zhǔn)確性,而且能提高核查效率，可顯著提升對水土保持重點(diǎn)工程的管理能力和水平，對水土保持監(jiān)管強(qiáng)手段意義重大。就遼寧省水土保持工作而言，無人機(jī)在治理工程核查方面的應(yīng)用還處于起步階段，此方面的研究成果較少，基于本次核查的技術(shù)路線很好地完成了核查工作，建議在今后的小流域治理工程核查方面大力推廣。

1 項(xiàng)目概況

新華小流域治理工程位于遼寧省阜蒙縣于赤鎮(zhèn)扎蘭波羅村，中心坐標(biāo)為42° 9′30.65″N、121°11′31.36″E。地貌類型為低山丘陵地貌，小流域總面積14.98 km2，水土流失面積6.92 km2。氣候類型為半干旱、半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。小流域林草覆蓋率為34%。項(xiàng)目于2020年實(shí)施，至2021年1月(核查時間)仍處于施工階段，已治理完成水土流失面積348.96 hm2，其中修建水平梯田104.36 hm2、封禁治理232.65 hm2，實(shí)施保土耕作11.95 hm2，修建截排水溝785 m，修建作業(yè)路3.6 km。

2 核查內(nèi)容

核查內(nèi)容包括復(fù)核前期準(zhǔn)備、現(xiàn)場復(fù)核信息采集、復(fù)核措施圖斑矢量化、復(fù)核成果分析與成果匯總提交等工作內(nèi)容。

3 核查技術(shù)路線

首先，收集項(xiàng)目區(qū)資料，選定擬復(fù)核圖斑；其次，將在項(xiàng)目區(qū)收集的相關(guān)資料進(jìn)行梳理，借助91衛(wèi)圖PC端和手機(jī)奧維等應(yīng)用軟件，利用無人機(jī)進(jìn)行航拍影像數(shù)據(jù)采集，結(jié)合實(shí)地踏勘獲取現(xiàn)場相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場復(fù)核信息采集；再次，根據(jù)現(xiàn)場復(fù)核資料，分析復(fù)核成果；最后，將復(fù)核成果采集信息及分析結(jié)果統(tǒng)一提交。復(fù)核技術(shù)路線見圖1。

圖1 復(fù)核技術(shù)路線

4 復(fù)核工程實(shí)施情況

4.1 復(fù)核工程前期準(zhǔn)備情況

(1)項(xiàng)目區(qū)資料收集。前期收集技術(shù)資料包括：設(shè)計(jì)文件，包括項(xiàng)目實(shí)施方案，實(shí)施方案批復(fù)；設(shè)計(jì)變更文件，包括變更單、變更報(bào)告、變更批復(fù)等；各階段措施布局矢量文件。

(2)擬抽查圖斑選取。對工程不同數(shù)據(jù)類型的措施圖斑進(jìn)行抽查，抽查的圖斑應(yīng)能代表該項(xiàng)目實(shí)施的整體情況。各類型措施圖斑選取遵循以下原則：①面狀措施抽查應(yīng)覆蓋所有面狀措施類型，重點(diǎn)抽查坡改梯、造林、風(fēng)沙治理等措施圖斑；②線狀措施抽查應(yīng)覆蓋所有線狀措施類型，重點(diǎn)抽查溝(河)道整治、生產(chǎn)道路、排灌溝渠等措施圖斑，允許分段抽查；③點(diǎn)狀措施抽查應(yīng)覆蓋所有點(diǎn)狀措施類型，重點(diǎn)抽查淤地壩、崩崗治理、山塘壩堰、水源工程等措施圖斑。

4.2 復(fù)核設(shè)備

本次核查選用大疆“悟”Inspire2無人機(jī)，該型號無人機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①采用全新影像處理平臺，最高可錄制5.2KCinemaDNG/RAW和Apple Pro Res視頻；②動力系統(tǒng)全面提升，機(jī)動性能強(qiáng)勁，0～80 km/h加速時間僅需5 s，最大飛行速度可達(dá)94 km/h，最大下降速度可達(dá)9 m/s；③自加熱雙電池系統(tǒng)可提供最長27 min續(xù)航時間(掛載X4S)，并能輕松應(yīng)對低溫的挑戰(zhàn)；④最新Flight Autonomy系統(tǒng)提供了關(guān)鍵傳感器冗余和視覺避障能力；⑤具有Spotlight Pro、動態(tài)返航點(diǎn)等多種智能拍攝、智能飛行功能，極大地拓展了創(chuàng)作空間；⑥具備雙頻雙通道圖像傳輸、FPV攝像頭、新一代多機(jī)互聯(lián)技術(shù)、廣播應(yīng)用等一系列升級配置。

4.3 抽查措施圖斑矢量化

根據(jù)無人機(jī)影像特征，以先驗(yàn)知識、解譯標(biāo)志、設(shè)計(jì)圖斑屬性及現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果為參考，利用GIS軟件人工勾繪項(xiàng)目區(qū)抽查階段的水土保持措施現(xiàn)狀圖斑，計(jì)算每種抽查措施圖斑數(shù)量，填寫“國家水土保持重點(diǎn)工程竣工項(xiàng)目現(xiàn)場抽查信息表”。

按照水土保持措施的數(shù)據(jù)類型，分別建立水土保持措施矢量文件。矢量文件以“項(xiàng)目省-項(xiàng)目縣-項(xiàng)目區(qū)-竣工項(xiàng)目抽查-措施數(shù)據(jù)類型-無人機(jī)影像拍攝年月日”的形式命名，表示竣工項(xiàng)目抽查階段水土保持措施。

4.4 核查結(jié)果分析

通過對比措施設(shè)計(jì)圖和實(shí)施后的措施圖斑類型及其質(zhì)量和數(shù)量，分析項(xiàng)目是否按照設(shè)計(jì)實(shí)施及措施的完成情況，對項(xiàng)目實(shí)施情況進(jìn)行總體評價，計(jì)算措施符合率、措施質(zhì)量合格率和措施完成率共3項(xiàng)指標(biāo),并給出核查結(jié)論。

5 結(jié) 語

利用無人機(jī)對遼寧省阜蒙縣新華小流域治理工程的核查表明，該技術(shù)可根據(jù)項(xiàng)目施工計(jì)劃和進(jìn)度，對核查階段已完成的水土保持措施的進(jìn)度和質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確核查，能為遼寧省水土保持重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)管理提供依據(jù)，提升了工程監(jiān)管的針對性、準(zhǔn)確性和時效性。針對無人機(jī)在遼寧省水土保持監(jiān)管中應(yīng)用較少的實(shí)際，本次核查的技術(shù)路線可以大力推廣。