多源数据在天津市货运源头核查中的应用研究

陈新建 王东东 林时金

（天津市公路事业发展服务中心，天津 300074）

【关键字】遥感监测；货运源头；多源数据；三维模型；货车轨迹

0 引言

货运源头核查工作是交通管理部门打击超载超限行为的有效手段，源头治超是目前相关部门工作重心之一[1]，实现从源头解决威胁交通安全运输的因素。随着遥感监测技术的发展，空间分辨率和波普分辨率越来越高[2]，其具有效率高、时效性强、受地面限制少等特点[3]，遥感技术在土地资源监测[4]、环境资源监测[5]以及城市规划[6]等方面应用不断增加。实现长期全面的遥感监测存在成本过高的问题，较低分辨率的遥感监测数据则分析结果存在一定的误差，仅使用遥感监测数据分析结果缺少严谨性。考虑遥感监测技术在源头核查应用目的，数据分析结果影响现场核查方案的制定，研究需要保证数据分析结果存在较高的准确性和严谨性。关于天津市蓟州区货运源头核查工作，本文将已有数据结合其他数据进行全面分析，结合无人机获取样点的全景三维模型[7]以及“百吨王”超载货车行驶轨迹数据，三维模型对于现场具有极高的还原度结合影像变化内容确定货运源头性质，轨迹结合变化范围确定货物的来源，从而找到货运源头的确切位置。

1 遥感监测变化检测数据

本次研究通过我国高分一号、二号卫星获取天津市蓟州区2019年以及2020年两期遥感影像。基于遥感监测分析获得的天津市货运源头遥感变化检测的数据如下：第一，矢量数据，如货运源头现状（点、面矢量）、货运源头变化（面矢量）等。第二，专题图，如遥感变化检测专题图、货运源头遥感监测外业核查底图、货运源头总体现状图、货运源头动态变化图、货运源头现状图等。第三，统计图表，如货运源头统计图表、货运源头遥感监测外业核查记录表、货运源头现状动态变化统计图表等。

2 航飞实景三维模型数据

2.1 航飞实景三维模型构建

无人机航测是获取三维空间数据的主要手段之一，也是传统航空摄影测量手段的有力补充，具有灵活机动、快速高效、适用范围广、生产周期短等特点，利用无人机可进行分辨率为0.05 m的全覆盖航拍。

倾斜摄影利用无人机航飞进行样区连续摄影，能够真实充分地反映地物特征，获取的影像具有高精度的地理信息。倾斜摄影实景三维模型构建通过对获得的倾斜摄影影像进行数据特征点匹配、空中三角测量、多基线多视匹配、三角网（TIN）构建及自动赋予纹理等步骤，最终生成实景三维模型。倾斜摄影能够更加真实地获取到地物的侧面纹理信息，弥补了正射影像的不足。多角度拍摄的影像满足三维模型表面纹理生成的需要，提高了航摄影像处理速度，降低了三维建模的成本。

本次研究工作中，无人机采取的飞行高度120 m，选取三个有代表性的货运源头变化样点，每个工点覆盖范围0.5 km2。通过无人机航飞获得共1万张航片数据，总计5个G数据。通过上述技术流程分别处理三个工点，得到三个点的航飞三维模型。

2.2 综合分析结果

选择重点疑似开采点结合航飞实景三维模型进行举例分析。首先通过正射影像截取选定样点的影像，对局部影像变化信息进行分析获取图斑变化范围，影像中黄色区域为原始疑似开采区域，并用蓝色虚线表示变化区域，图斑具体表现为原先深色区域减少，泛白区域增加，呈沙土颜色，开采面积增大，存在较为明显的开采痕迹。

获取上述样点对应实景三维模型，高清的三维模型清晰呈现出该地实况特征，同时还能够测量地物的准确位置、形状以及高度等属性。结果三维模型为黄色的土坡且存在较多的沟壑和深坑，有明显开采痕迹。对应相应的影像分析，该对应植被面积减少，土坡面积增大。利用影像与三维模型进行综合分析，帮助人们进一步确定监测结果实际情况，提高解译结果的精度。

3 “百吨王”货车轨迹数据

3.1 “百吨王”货车轨迹分析

“百吨王”货车轨迹矢量结合重点区的变化区域进行综合分析，通过轨迹获取监测到货车超载超限的起始点以及途经的存在较长时间停留点，将这些点位信息与遥感监测获取重点区的货运源头样点位置进行对比。对应位置信息相同的货运源头样点可能存在装卸货的行为，存在非法行为的可能性较高，提高获取的非法货运源头位置信息的准确性以及确定进行现场勘查的可行性。

利用ArcMap绘制已有“百吨王”的货车行驶经纬度轨迹，按照时间先后顺序逐点连接成线，根据每个点对应的时间确定货车行驶的方向。通过利用不同颜色轨迹叠加确定该货车在检测整个过程的行驶轨迹，再将轨迹信息叠加到正射影像中进行分析。其中货车行驶的过程中，中途的停车点、半途离开主道的位置、行驶的终点以及两条路线的交点为货运源头的概率较大。本次加载分析的分别为津C38976货车2020年10月22日00：53到2020年10月23日10：30的行驶轨迹，B1596M货车从2020年11月10日9：00到2020年11月12日00：02的行驶轨迹。用不同颜色表示货车对应不同时段的行驶的路线，并标记处非法货运源头可能位置，结合正射影像确定上述位置的真实情况以及详细信息。

3.2 综合分析结果

根据上述的“百吨王”数据结合实际影像进行分析，得到以下可能存在非法行为的货运源头，其中货车津C38976共找到2处源头厂家，货车B1596M共找到1处。

分析货车津C38976行驶轨迹和影像得到：源头一位于天津市蓟州区中昌南大道力鑫羽渔具南面，该货车于7时42分驶入，10时左右驶出，在该疑似货运源头点停留两个多小时，结合图斑现状分析现场确实存在厂房和货运车厢，货车在此处极有可能存在装货卸货。源头二位于赵家街村北面中国石化加油站斜右侧。该点为检测到货车超载位置的发车点附近。货车于该点出发后检测超载，通过遥感监测影像初步判断为沙石囤积点，货车可能在该点进行大量沙石装载导致货车超载。货车B1596M轨迹和影像分析得到的源头结果，根据图斑分析该位置为沙石囤积点，位于石炮沟东南侧200 m处，货车于19时06分到达，于19时51分离开，存在装运沙石的可能性。

通过添加“百吨王”货车轨迹矢量，结合重点区的变化区域进行综合分析，能够更好地确定一些可疑的货运源头。仅仅通过货车行驶轨迹无法确定一些未登记在地图上的非法源头企业，核查难度较高，无法确定这些非法源头企业的具体位置。利用轨迹与影像结合分析，通过对分析出的可疑点对应正射影像位置以及重点区变化监测结果进行核对，确定该点是否为存在非法行为的厂房、开采点或者囤积点。

4 结语

本文基于遥感监测在货运源头核查应用研究结合多源数据进行源头分析，将遥感监测分析数据结合无人机航飞三维模型数据以及“百吨王”货车轨迹数据进行综合分析，有效地提高了数据分析结果的严谨性，保证数据指导核查方案制定的可行性，实现核查范围再缩小确定可以近期实施核查工作的监测点，避免分析结果与实际差异过大造成人力、物力的浪费。利用多源数据进行综合分析的方法在实现遥感监测数据充分使用的同时可以提高其他数据的使用率，是进行源头治超的有效手段。