无人机在水保功能恢复鉴定的应用

王彦卓，王淑伟

(辽宁江河水利水电新技术设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110003)

1 项目区概况

阎家沟石灰石矿行政区划隶属于本溪满族自治县田师傅镇大堡村，根据《本溪市矿产资源总体规划》(2001—2010年)本溪市矿业经济布局划分为中心市区及周边矿业经济发达区、本溪县矿业经济发展区和桓仁县矿业经济发展区。本矿区位于本溪市矿产资源总体规划分区中的本溪县矿业经济发展区的田师傅南甸石灰石矿基地。矿区处于本溪满族自治县田师傅镇大堡村，远离高速公路，周围无各类保护区、军事禁区、重要设施，属于允许开发区。辽宁省国土资源厅批复本钢矿业公司阎家沟石灰石矿申请矿区划定范围，本矿山建设符合本溪市矿产资源开采准入条件，符合本溪市矿产资源总体规划的要求。阎家沟石灰石矿工程是本溪满族自治县田师傅镇较大规模的石灰石矿建设项目，由本钢矿业公司投资建设，矿山规模确定为100万t/a，矿区范围154.67 hm2，矿产资源量3507.73万t，本次石灰石矿山工程方案设计开采面积58.61 hm2，实际开采面积32.11 hm2，开采设计利用储量2041.85万t，石灰石矿山工程施工建设期为8个月。矿山服务年限为24 a。工程总投资为14 690万元，其中土建投资150万元。

2 正射航拍及数据处理流程

2.1 遥感数据获取

(1)区域确定与资料准备：通过参阅工程相关资料以及与工程负责人员沟通，了解测区区域的边界。

(2)测区现场踏勘：对测区及其周围环境进行实地踏勘，获取地形地貌、地表植被以及周边的机场、重要设施、城镇布局、道路交通、人口密度等信息[1]，为起降场地的选取、航线规划、应急预案制订等提供资料。同时对测区根据测区天气状况决定能否进行航测[2]。

(3)飞行设备准备及检测：对无人机飞行器及机载设备进行准备和检测，性能指标达到要求，才能进行航测。

(4)飞行航线规划：根据测区区域边界、踏勘情况及天气状况合理规划航线。

(5)遥测影像数据获取：通过无人机按规划航线飞行后获取遥测数据，利用相关软件对数据进行快拼处理，对数据质量进行检查，对不符合要求数据进行重新飞行，最终获取到符合要求的测区遥感数据[3]。

2.2 遥感数据数字化处理

利用pix4dmapper软件对飞行遥感数据进行处理，处理步骤如下：

(1)数据初始化处理。

(2)点云及纹理生成。

(3)数字表面模型和正射影像生成。

2.3 指标信息获取

经过pix4dmapper软件对飞行数据处理以后形成的成果有：tif格式的DSM(数字表面模型)、DOM；LAS格式的点云数据以及谷歌瓦片数据。通过相关软件对成果的二次处理，可以对水土保持相关指标进行提取。

利用Arcgis软件对tif格式的DOM、DSM数据处理，可以得到点数据的经纬度以及高程指标，点与点间的直线距离，面数据的平面面积等，并可以在图上进行标注，如图1所示，将各项目区面积进行标注。

图1 Arcgis软件数据处理

利用smart3d软件或者pix4dmapper软件对点云数据进行处理，可以形成项目区三维场景(如图2所示)。同时可以测算出堆体体积(图3所示)、面数据三维地形面积及投影面积、两点间的直线距离及三维地形距离等(图4所示)。

图2 项目区三维场景

图3 堆体测量

图4 面数据测量

3 数据分析

通过对无人机正射图上地物地貌的判别，以及数据处理之后对相关指标长度、面积、体积的测量，确定水土流失防治责任范围、水土保持工程措施实施完成情况、水土保持植物措施实施完成情况等[4]，与建设、设计、征地、施工等有关水土保持技术资料数据对比，达到监测和鉴定目的。相关数据资料见表1～表4。

表1 工程建设防治责任范围变化情况比较表 hm2

表2 防治分区实施完成的水土保持工程措施量汇总表

表3 防治分区实施完成的水土保持植物措施量汇总表

表4 防治分区实施完成的植物措施量和方案设计量比较表

续表4

4 结 语

无人机系统在水利方面的应用，推动了水利信息化的进一步发展。利用无人机系统遥测技术对水土保持工程的监测与鉴定，解决了传统方法的单一性和局限性，拓展了监测与鉴定的视角，弥补传统野外调查工作量大、量测困难的不足，能够更快捷、准确、全面的掌握项目情况，使监测与鉴定的结果更加符合客观事实[5]。随着无人机系统在此领域应用程度的不断加深，特别是对建设项目前期、中期以及后期进行多次的遥测和对比，那么数据成果将更为精确和直观，为水土保持“三同时”制度落实提供执法和决策依据，为水土保持项目监管力度提供强有力的保障[6]。

[1] 李娟,刘韬. “观察者3”无人机在航空测绘中的应用[J].中国测绘,2016(6):45-46.

[2] 林秀才. 从航空摄影测量技术发展看无人机航摄系统技术[J].世界华商经济年鉴·城乡建设,2012(7)：169.

[3] 徐玲. 浅谈航测遥感内业数据处理关键技术[J].建筑工程技术与设计,2016(27):264.

[4] 王波,张宇龙. 黄河流域及西北内陆河地区大型开发建设项目水土保持工作[J].中国水土保持,2006(10):38-39.

[5] 杜迪. 浅析无人机遥感技术在水土保持监测中的应用[J]. 中国科技纵横,2014(18):268.

[6] 陈浩,喻荣岗.地理信息技术在水土保持监测管理中的应用综述[J]. 中国水土保持,2015(6):62-65.