无人机航摄技术在山东河长制工作的应用分析

2021-01-18张卫

水利技术监督 2021年5期

张卫

(水发规划设计有限公司，山东济南 250014)

河流、湖泊等水域不但为我们社会进步发展提供必需的生活用水，而且在灌溉排涝、航道运输、发电等方面发挥必不可少的作用，促进社会稳定与持续发展。因为河流、湖泊在日常监管中存在诸多问题，违法占用河道、垃圾污水排放及河道内非法采砂等现象频发，严重影响水质及河道运载能力。为优化水资源环境，明确河湖管权责任分工，规范水利工程管理保护责任体系，国家相关部门对河道治理模式进行了有效探索，并于2016年12月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于全面推行河长制的意见》，意见指出：依法依规落实地方主体责任，协调整合各方力量，有力促进了水资源保护、水域岸线管理、水污染防治、水环境治理等工作。全面推行河长制是落实绿色发展理念、推进生态文明建设的内在要求，是解决我国复杂水问题、维护河湖健康生命的有效举措，是完善水治理体系、保障国家水安全的制度创新[1]。

各地为实现河湖管理全方位、全覆盖，推进河长巡河履职、相关部门协调配合、监督检查永抓不放等工作措施。但“河长制”工作技术支持仍存在流域长、区域跨度大、河道管理难、监测管理费时费力、体系不全面等问题。为彻底解决“河长制”推进、运行过程中的技术难点问题，山东省引入航摄技术，发挥其成本低、飞行距离远、获取海量信息等特点，更好地为河湖工作的实施提供有效保障。

1 无人机航摄技术

遥感技术拥有环境适应能力强、操作简便、精度高等特点，根据传感器离着地面的距离不同，将遥感分为航天遥感、航空遥感和地面遥感三类。通常意义的、广泛应用的遥感是低空遥感，即设计飞行高度不高于1000m的航摄遥感技术。无人机航摄技术是一种集无人驾驶飞行器、遥感传感惯性导航技术、通讯技术、GPS技术于一身的新型智能技术[2-4]。

无人机机动、灵活、飞行高度可在100m左右，能迅速到达指定区域，对目标进行精准航拍、录像。其对起飞环境的要求也不高，智能化程度高，可以自行规划线路，并有实时避障功能。其获得的影像分辨率高，地物特征易识别、区分，精度达到厘米级。成果不仅可以是正射影像数据，也可以是利用倾斜摄影技术多角度拍摄、形成空间三维模型的立体数据，另外也可获取空中俯视角度的录像、照片，更直观、更全面。

2 河长制

河湖是水资源的重要载体，是生态系统的重要组成部分，保护河湖水资源、维护河湖生态系统完整性，是贯彻落实绿色发展理念、推进生态文明建设、建设美丽中国的必然要求。党的十八大以来，习近平总书记多次就治水做出重要指示，明确提出“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，为推进新时代治水提供了科学指南和根本遵循。

践行“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，呵护山水林田湖草生命共同体，需要充分发挥河湖长制平台作用，系统推进河湖管理保护各项工作迈上新台阶。具体来说，一是以推动河长制、湖长制从“有名”向“有实”“有能”转变为主线，压紧压实河长、湖长和有关部门责任，做到“有人管”“管得住”“管得好”；二是持续清理整治河湖“乱象”，恢复河湖水系连通功能，腾退河湖岸线生态空间，改善河湖面貌；三是强化水资源刚性约束，实现合理分水、管住用水、系统治水；四是大力推进法规制度建设，构建河湖管护长效机制[5]。

利用无人机航摄技术，能有效弥补人力无法到达预定位置、时间有限等缺点，可以从宏观上、微观上在河道动态监督、巡查方面发挥极大用途。真正做到以点带线、巡线找点，细化督查，找问题、查责任、促履职，调动加强河湖管理保护的积极性，推动河长制、湖长制实现名实相符。

3 山东河长制工作中遥感应用成果分析

山东全力推动河长制、湖长制从全面建立到全面见效转变，全省河湖面貌焕然一新，界明、河畅、水清、景美成为山东美丽河湖的“新名片”，无人机航摄技术起着重要作用。

3.1 完成河湖水系岸线划界

山东省全力推进河湖管理范围划定工作，2019年流域面积在50km2以上的河流以及设立县级以上河湖长的1980条(段)河湖划界工作完成；截至2020年10月，7700余条(段)农村河湖划界基本完成，测绘岸线5.27万km，埋设界桩22.4万个。河湖管理范围由县级以上人民政府公告，实现管理范围矢量数据上图，界桩信息移动端查询，全省河湖划界进展在全国领先。通过河湖划界，权责界限更加清晰，水域岸线更加规范，有效夯实了河湖空间管控基础，为实现河湖精准化治理、精细化管护打下了坚实基础。

具体划界工作：基于卫星航摄技术，对乡镇级以上河湖、闸坝及相关水利构筑物进行线画标绘、校核和埋桩，理清省、市、县流域分布，实现河流、湖库、各类水利设施数字化，明确界限、范围、责任。文章以淄博市石马水库为例，运用大疆精灵4RTK航飞、处理并划界。

(1)外业采集：在项目实施过程中首先确定测区范围，在水库周边明显十字路口、山顶均匀布测像控点。根据测区地物情况、1∶5000比例尺精度设置无人机的起飞参数，确定航高、重叠度及拍照方式等，完成飞行过程。飞行完成后，现场查看航飞质量，完善飞行成果。

(2)内业处理：飞回的带pose的照片数据导入pix4d软件先进行平差，后利用像控制刺点完成空三优化，然后空三加密，保证同名点对对相交。根据空三加密结果，对影像进行重采样，生成核线影像，然后影像金字塔匹配生成DSM。基于建筑物特征线构建TIN，数字微分纠正生成DOM，对原始的DOM进行匀光匀色、边界裁切，获得满足精度要求的DOM。利用清华山维EPS软件，根据DSM实景表面模型生成DLG，实地调绘、补测航摄漏洞[6-8]。

(3)岸线划界：结合石马水库国土证资料、兴利水位、设计水位等确定水库349.50m水位以下为管理范围线，并结合《五阳湖国家湿地公园总体规划》(2017—2021年)、石马镇总体规划等，划定适合库区的管理范围线，即外缘控制线，埋桩、建立桩点身份信息、并标绘保护区、保留区、开发利用区等范围。

3.2 助力河湖“清四乱”

2017年以来，山东省先后实施“清河行动”“清河行动回头看”“深化清违整治、构建无违河湖”等专项行动，成效显著，先后核查整改河湖违法违规问题8.5万余处，违法建筑、种养殖大棚等一大批河湖顽瘴痼疾和陈年积弊被清除。

在河湖“清四乱”过程中，充分利用遥感智能识别系统、河湖岸线成果、巡河App，发现问题、整改督办。问题清单下派后，对全部问题逐一开展现场核实。确认是否属实，不属实的确认类型是水利合法项目、管理范围线外，还是做过洪评等，出具相关证明；属实的，进行整改清除，并提交整改前后对比照片，全面实现河湖问题精准监督，点对点落实问题，提高了“河长制”工作效率[9-11]。