莊寶慶，謝錫剛，朱海，華敏偉

（1.無錫市錫山區(qū)水利局，江蘇 無錫 214000；2.無錫錫東新城商務(wù)區(qū)開發(fā)建設(shè)管理中心，江蘇 無錫 214000）

0 引言

現(xiàn)如今，我國各地對河道違建及污染監(jiān)測查詢所運用的方式有兩種，一是進行人工巡查，需要消耗大量的時間和精力，且無法保證實踐操作是否可以完成所工作；二是采用衛(wèi)星遙感進行調(diào)查，雖然覆蓋范圍較廣，應(yīng)用效率較高，但因為河道所處地理位置過于復雜，衛(wèi)星遙感影像技術(shù)的成本過高，所以在實踐發(fā)展中會因受多項因素的影響阻礙技術(shù)發(fā)展。當前，無人機應(yīng)用情況相關(guān)技術(shù)在不斷創(chuàng)新中取得的優(yōu)異成績，將其和衛(wèi)星遙感影像技術(shù)融合到一起，不僅能解決以往系統(tǒng)運行存在的難題，比如說監(jiān)測數(shù)據(jù)不完善、傳遞效率過低、難以滿足時間工作需求等，還可以根據(jù)河道管理規(guī)定范圍有針對性的獲取疑似違建信息。

1 概述

利用無人機遙感技術(shù)進行實景三維巡查。其主要包含任務(wù)分為三點：第一，要利用無人機遙感監(jiān)測獲取高清航拍的影像信息，并從中明確河道清河行動排查的違法事項，對已經(jīng)整治的違法事項提出標記，并明確其所在的具體范圍。同樣也要標記沒有整治的違法事項，并利用無人機拍攝定位，獲取相對應(yīng)的影像模型資料；第二，在巡查期間掌握全新的違法事項，并在航拍影像資料中標記說明，而后利用無人機拍攝獲取所對應(yīng)的影像資料；第三，要掌握每一條河流的分界點，并利用航拍影像資料實施標注[1]。

2 技術(shù)路線分析

本文研究的無人機遙感技術(shù)，針對河道巡查進行污染監(jiān)測所涉及到的技術(shù)路線分為：

2.1 工作準備

一方面要進行航線設(shè)計。這項工作需要根據(jù)當前我國對數(shù)字航空拍攝提出的規(guī)范要求進行研究，并由此明確具體的基準面高程。而拍攝區(qū)域要根據(jù)檢測區(qū)域的實際情況進行設(shè)計，本文研究的拍攝項目可以選用航測的形式收集數(shù)據(jù)，且利用一條河流一個測區(qū)的方式進行處理，從而保障實踐研究數(shù)據(jù)的有效性。另外，無人機航攝范圍覆蓋拍攝區(qū)域邊界，確保航向覆蓋超過拍攝邊界線的兩倍基線，旁向覆蓋超過拍攝區(qū)邊界通常不低于像幅的50%，最低不少于像幅的35%[2]。另一方面要進行飛行空域的報備處理。利用無人機遙感技術(shù)進行河道污染的監(jiān)測處理，屬于一項航測項目，要利用無人機獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。根據(jù)我國規(guī)定機場進出港方向的50公里以內(nèi)和進出港左右兩邊5公里以內(nèi)、機場周邊5公里半徑以內(nèi)都屬于禁飛區(qū)。同時，軍事設(shè)備、看守所以及涉密單位上空等都屬于禁飛區(qū)。由此可見，在正式監(jiān)測處理前要對禁飛區(qū)進行統(tǒng)計研究，從而保障后續(xù)工作具有合理性。

2.2 實地航空拍攝

首先要設(shè)置航測的范圍，這一形狀變化是多變的，通常要沿著河道設(shè)計，且地面分辨率和圖像重疊率能自動生成任務(wù)。其次要設(shè)置起飛和降落，在地面控制站選擇適宜的起飛盤旋區(qū)域，將降落區(qū)域默認成解鎖位置，而后拖動降落盤旋至逆風放向。最后要進行實時監(jiān)控，在先知差分板自動飛行后，要利用無人機全程遙控，由此實時掌控飛行參數(shù)和狀態(tài)，假設(shè)需要調(diào)整任務(wù)可以實時發(fā)送相關(guān)命令。

2.3 航片處理

結(jié)合如下圖1所示的作業(yè)流程圖分析可知，要進行以下操作：

圖1 作業(yè)流程圖

第一，準備原始資料。這項工作所需要的原始資料涉及到控制點的相關(guān)數(shù)據(jù)、POS數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)。要想保障原始數(shù)據(jù)的有效性，在檢驗期間所獲取的影像資料要認真檢查是否存在質(zhì)量不合格的相片。同時，要觀察POS數(shù)據(jù)文件，避免其中的相片號和影像數(shù)據(jù)相片號不能一一對應(yīng)，此時只能選用手動調(diào)整[3]。

第二，構(gòu)建工程并導入數(shù)據(jù)。首先要打開pix4dmapper，選擇構(gòu)建新項目，在彈出的對話框中設(shè)定工程屬性，選上航拍項目，并輸入工程名字，設(shè)置相應(yīng)路徑，而后選擇Next。其次要添加影像資料。點擊添加圖像，選擇想要加入的影像，這一內(nèi)容的路徑可以不在工程文件夾中，路徑不能包含中文，選擇Next。最后要設(shè)置影像屬性。其中涉及到圖像的坐標系默認為經(jīng)緯度坐標；地理定位和方向要從文件中選擇POS文件；相機型號要利用軟件自動識別影像相機的模型，而后在明確各項設(shè)置后進行下一步。

第三，快速檢查。由于快速處理的數(shù)據(jù)結(jié)果精度較低，但相應(yīng)的速度會得到提升，所以快速處理可以在飛行現(xiàn)場運用，能在發(fā)現(xiàn)問題的同時有序處理。假設(shè)快速處理失敗，那么在后續(xù)操作可能會出現(xiàn)相同，結(jié)果。點擊運行選擇本地處理，在軟件運行結(jié)束后要快速處理所獲取的影像拼圖，并檢查相應(yīng)的質(zhì)量報告。一般來講，質(zhì)量報告主要存在兩項問題，一方面是指數(shù)據(jù)集，另一方面是指相機參數(shù)的優(yōu)化質(zhì)量。前者在快速處理中會匹配相應(yīng)的影像，因此只需要保障大部分影像資料都得到準確匹配即可。假設(shè)沒有就代表飛行期間的相片間的重疊度不高，抑或是相片質(zhì)量過低；后者初期所獲取的相機焦距和計算獲取的相機焦距之間誤差不能超過5%，不然就代表初期選擇的相機模型存在誤差，需要工作人員重新調(diào)整。

在完成上述操作后，利用無人機遙感技術(shù)進行污染監(jiān)測，還需要對最終獲取的成果進行驗收處理，注重將相關(guān)數(shù)據(jù)文件上交到有關(guān)部門，以此為后續(xù)調(diào)查研究提供有效依據(jù)。

3 基于無人機遙感技術(shù)的河道巡查信息系統(tǒng)開發(fā)

3.1 關(guān)鍵技術(shù)

要想在河道巡查污染監(jiān)測中合理運用無人機遙感監(jiān)測技術(shù)，最重要的是利用地理信息系統(tǒng)構(gòu)建相應(yīng)的巡查監(jiān)測系統(tǒng)，并在計算機軟硬件的支持下，直觀呈現(xiàn)河道周邊疑似違規(guī)的建筑信息。這樣不僅能幫助工作人員準確查詢違規(guī)建筑目標的數(shù)據(jù)信息，還可以對相關(guān)圖像信息進行統(tǒng)一管理和定位，以此保障河道巡查污染監(jiān)測工作可以有序進行。在系統(tǒng)設(shè)計期間，要利用B/S架構(gòu)和數(shù)據(jù)庫儲存無人機遙感技術(shù)提取的各項信息，并利用JSON、Java Script技術(shù)開發(fā)設(shè)計網(wǎng)頁端功能[4]。具體如下圖1所示：

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在系統(tǒng)設(shè)計期間，巡查視頻和地圖聯(lián)動都屬于運行管理的關(guān)鍵技術(shù)之一。換句話說，利用無人機遙感監(jiān)測技術(shù)所獲取的河道巡查特定位置，可以在系統(tǒng)地圖上進行動態(tài)定位，由此幫助系統(tǒng)用戶實時更新。為了在系統(tǒng)運行中科學采用所設(shè)計的各項模塊功能，要在解析視頻圖像地理位置的基礎(chǔ)上，利用時間軸獲取所對應(yīng)的文件信息，并將其儲存到系統(tǒng)當中。而利用無人機巡查河道的過程中，要根據(jù)Ckplayer監(jiān)聽函數(shù)確定現(xiàn)階段的具體時間，得到所在的空間信息，促使用戶可以在實踐操作中準確掌握實時變化的位置數(shù)據(jù)，以此為河道污染檢查奠定基礎(chǔ)保障。

3.2 系統(tǒng)實現(xiàn)

針對無人機遙感監(jiān)測技術(shù)所獲取的圖像信息構(gòu)建完善的數(shù)據(jù)庫，需要利用Microsoft SQL Server2008，地理信息系統(tǒng)服務(wù)器是Super Map iS而ver8C。此時，系統(tǒng)在運行期間可以將各地地圖的網(wǎng)絡(luò)切片服務(wù)看作是地理地圖，促使用戶可以隨時切換不同的應(yīng)用模塊，且可以在操作中完成基礎(chǔ)信息的刪減和儲存等工作。

從實踐角度來看，本文概述系統(tǒng)具有以下功能：首先，巡查河道可以選用無人機、GPS定位、遙感技術(shù)等全面掌握監(jiān)測區(qū)域各項數(shù)據(jù)的變化資料，并運用流媒體技術(shù)直接播放相關(guān)內(nèi)容，觀看視角可以清晰覆蓋河流兩岸和周邊規(guī)定范圍；其次，河流定位功能可以讓無人機嚴格按照規(guī)定航線進行航拍，同時也可以將所標記污染區(qū)域的地理信息傳遞到系統(tǒng)中，并根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的矢量圖可以調(diào)整為網(wǎng)絡(luò)地圖，這樣有助于系統(tǒng)用戶根據(jù)空間分析掌握河流區(qū)域的基礎(chǔ)信息，比如說名字、所在區(qū)域、時間變化等；最后，可以查閱分析違章詳情，這一內(nèi)容會按照表格的方式呈現(xiàn)在系統(tǒng)中，其中涉及到違規(guī)建筑的區(qū)域列表、坐標等。點擊定位好的違章標記，可以直接獲取無人機遙感技術(shù)所獲取的違規(guī)拍攝視頻和全景圖等內(nèi)容[5]。

4 結(jié)語

綜上所述，在新時代背景下，隨著河道巡查污染監(jiān)測工作越發(fā)復雜，各地在轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)管理模式的同時，開始利用現(xiàn)代化技術(shù)進行創(chuàng)新與優(yōu)化。無人機作為一種全新的拍攝手段，在實踐應(yīng)用中具有極強的靈活性和高效性，實際成本支出也非常低，將其運用到河道巡查污染監(jiān)測工作中，不僅能獲取清晰且優(yōu)質(zhì)的全景視頻和圖片，還可以根據(jù)有關(guān)信息對違規(guī)污染區(qū)域進行逐一排查，并由此找到存在污染區(qū)域的地理信息，而后利用地理信息系統(tǒng)對相關(guān)內(nèi)容進行信息化管控。這樣既能為河道管理部門決策提供有效依據(jù)，又可以進一步優(yōu)化河道巡查管理的工作效率和質(zhì)量。因此，在未來建設(shè)發(fā)展中，各地政府在關(guān)注河道巡查工作的同時，還要優(yōu)先選用無人機遙感監(jiān)測技術(shù)，并結(jié)合地理信息系統(tǒng)構(gòu)建規(guī)范化的監(jiān)測系統(tǒng)，以此從基礎(chǔ)上保障河道質(zhì)量安全。