孫向峰，趙 瑩，趙國峰

（1.山東省海河淮河小清河流域水利管理服務中心，山東 濟南 250100；2.山東省水利科學研究院，山東 濟南250014；3.博興縣城鄉(xiāng)水務局，山東 博興 256500）

近年來，為進一步深化“放管服”改革，強化生產建設項目水土保持事中事后監(jiān)管，做好水土保持方案實施情況的跟蹤檢查，推進“智慧水土保持”建設，快速獲取水土保持相關的定性、定量信息，提升水土保持監(jiān)督管理水平。無人機技術在環(huán)保、林業(yè)、農業(yè)等領域已實現(xiàn)快速的現(xiàn)場調查。利用無人機傾斜攝影、多光譜等影像開展生產建設項目水土保持監(jiān)督檢查，比傳統(tǒng)調查方法調查范圍廣、速度快、精度高，可實現(xiàn)定量分析等目標[1]。

1 水土保持事中監(jiān)管重點與難點

1.1 水土保持監(jiān)督管理人員不足

為解決水土保持監(jiān)督管理人員不足的問題，山東省各市、縣多采取政府購買水土保持監(jiān)督檢查第三方服務方式獲取技術支持。但水保事中監(jiān)督檢查屬于行政檢查，其他人員作為非行政公職人員，代履行缺乏法律法規(guī)支撐，在監(jiān)督檢查工作中缺乏有效的行政制約能力。

1.2 定性檢查容易，定量分析難

目前，水土保持事中監(jiān)管常以人工檢查為主，同時遙感影像和無人機等加以輔助。但僅通過觀察、詢問調查等現(xiàn)場檢查，只能是直觀定性而不是精確的測量和定位。對于取、棄土場及數(shù)量、防治措施規(guī)格及面積、表土剝離及利用數(shù)量、植物措施防護程度及數(shù)量，需要定量統(tǒng)計，難以在短時間內給出準確的結論。與《水利部生產建設項目水土保持方案變更管理規(guī)定》辦水保（2016）65號中提出的變更要求，以往的監(jiān)督檢查方式在量級上滿足不了事中監(jiān)管的要求，同時工作效率也較低。

1.3 暗查暗訪中取證信息獲取難度大

對項目現(xiàn)場存在的水土流失隱患，對納入重點監(jiān)管名單、群眾舉報或問題突出的項目組織專項檢查。此類項目，常常采用“四不兩直”暗查暗訪，不定期、多頻次開展水土保持監(jiān)督檢查工作。這種形式事中檢查不能通過詢問等形式，如果不依靠信息化監(jiān)測手段很難獲得取證信息，而且只有通過定量計算輔助檢查，計算出準確的監(jiān)督檢查數(shù)據(jù)，才能讓違法行為無處遁形。

2 無人機遙感技術應用實例

2.1 項目概況

濟泰高速公路5號棄渣場，地理位置位于東經(jīng)117.148498°，北緯36.449542°，濟泰高速公路樁號K15+700左側100 m。占地類型為林地，植被發(fā)育以灌木為主，屬于溝道型棄渣場。該區(qū)地勢起伏，自然坡度5～35°，相對高差約30 m。下游100 m處為濟泰高速公路大橋，棄渣場溝底坡度較緩。

該工程應用的無人機為大疆精靈4RTK多光譜版，有6個1/2.9英寸CMOS，包括1個用于可見光成像的彩色傳感器和5個用于多光譜成像的單色傳感器，主要技術指標：1）5個多光譜傳感器，波段設置參數(shù)為紅（R）：650 nm±16 nm；綠（G）：560 nm±16 nm；藍（B）：450 nm±16 nm；紅邊（RE）：730 nm±16 nm；近紅外（NIR）：840 nm±26 nm；光譜分辨率為200萬像素（1600×1200）；2）1個可見光RGB傳感器，光譜分辨率為200萬像素（1600×1200）；3）飛行高度采用90 m，飛行參數(shù)選擇航向重疊率80%、旁向重疊率60%時，GSD約4.76 cm/pixel。

2.2 項目擾動范圍及水保措施數(shù)據(jù)獲取

利用DJI Terra軟件進行無人機遙感二維重建影像，生成數(shù)字正射影像圖（DOM），見圖1?？梢酝ㄟ^結果準確量測棄渣場擾動面積、復耕面積、措施面積，以及棄渣場攔擋長度、截排水溝長度等水保工程措施數(shù)據(jù)，見圖2。

圖1 正射影像圖（DOM）

圖2 擾動面積測量

2.3 高程與棄渣量數(shù)據(jù)獲取

利用無人機三維傾斜攝影技術，用DJI Terra軟件形成三維模型，見圖3。堆渣高度、坡度，可在三維模型上直接測量。本次測量與最低點水平面的體積、測量值與上次量測值的差即是增加的土石方量。形成數(shù)字表面模型（DSM）見圖4，可獲取地理坐標及高程等信息。

圖3 三維模型圖

圖4 數(shù)字高程模型圖（DSM）

2.4 林草覆蓋率獲取

利用DJI Terra軟件進行拼接，ENVI5.3軟件處理多光譜數(shù)據(jù)進行建模，形成NDVI指數(shù)圖，見圖5。在綜合已有多種植被覆蓋度分類的基礎上，以ENVI 5.3軟件中監(jiān)督分類中支持向量機和閾值法算法進行分類，計算植被覆蓋度，并與實地植物調查樣方的調查結果進行比較，計算結果滿足精度要求。

圖5 NDVI指數(shù)圖

圖6 植被覆蓋度圖

2.5 結果分析判斷

1）擾動范圍分析判斷。判斷擾動范圍是否超出防治責任范圍，只需從生產建設項目水土保持監(jiān)督檢查系統(tǒng)中將生產建設項目防治責任范圍矢量邊界導出，和測量的擾動DOM圖進行疊加分析，未超出防治責任范圍的判斷為“合格”，超出防治責任范圍的判定為“超防治責任范圍”，并計算超出擾動面積占水保方案批復的防治責任范圍的比例。

2）棄渣量及水保措施分析判斷。棄渣量由大疆軟件測量，同時與水保方案中的地形數(shù)據(jù)進行比較，獲取棄渣量。水保工程措施與方案設計值進行對比，棄渣量及水保措施均符合方案設計值。

3）植物措施分析判斷。棄渣場經(jīng)過平整后，具備了土地資源再利用基礎，卻沒有采取人工恢復措施，只是自然恢復。經(jīng)過1年多的自然恢復，10%以上蓋度的面積占71.2%，林草覆蓋率比較低，在降雨的沖刷下產生水土流失，影響棄渣場生態(tài)恢復進程。對此，監(jiān)督檢查提出棄渣場整改要求：一是補充斜坡防護措施，采用工程防護或植物防護等措施；二是平臺區(qū)在土壤條件差的地方可采取客土改良，增加植物措施防護，人工加速植被恢復進程。

3 應用建議

實踐表明，采用無人機進行事中監(jiān)督檢查，通過定量計算結合重點區(qū)域現(xiàn)場檢查，可排查項目地點規(guī)模變化、未批先棄、水土保持方案超范圍未變更等違法違規(guī)問題，極大提高了監(jiān)管工作質量和效率，在未來的水土保持監(jiān)管中可以廣泛應用。

建議相關部門進一步加強水土保持臨時措施監(jiān)管，強化臨時措施監(jiān)測技術手段，尤其是臨時擋土、臨時排水、防塵網(wǎng)覆蓋等措施尺度較小的臨時措施監(jiān)測研究，研究其快速分類的方法，如防塵網(wǎng)等，可實現(xiàn)對臨時措施的快速辨認和測量，而不是僅僅靠目視解譯，由此實現(xiàn)對生產建設項目全過程監(jiān)管，實現(xiàn)精細化監(jiān)管。