无人机在徐州市河湖“四乱”巡查的应用

司远志 陈一娜 孟迪

（江苏航天宏图信息技术有限公司，江苏徐州，221000）

摘要：河湖“清四乱”是指清理整治河湖管理范围内的乱占、乱采、乱堆、乱建等突出问题。综合利用卫星遥感影像、无人机航拍、实地调查等方式对于推动河湖“清四乱”工作具有重要意义。本文以徐州市五个区县涉及11条河和1个湖为例，通过卫星遥感影像对河道初步检查，采用无人机航拍采集正射影像，提取河湖“四乱”问题信息，助力河湖管理工作。

关键词：无人机；河湖“四乱”；正射影像

1 项目背景

河湖“清四乱”即清理整治河湖管理范围内的乱占、乱采、乱堆、乱建等突出问题，是水利部于2018年在全国部署的专项行动，是维护河湖生态环境的重要举措^[1]。《2022年河湖管理工作要点》明确要求，持续清理整治河湖“四乱”问题，坚决遏增量、清存量，纵深推进河湖“清四乱”常态化规范化^[2]。江苏在全国率先建立河长制以来，强力推进河湖突出问题整治，大力加强长效管护，河湖健康恶化状况得到全面遏制，且呈现出系统性好转^[3]。近年来，徐州市河长办按照部、省河湖“两违三乱”及“清四乱”常态化、规范化相关工作要求，组织力量全面开展排查“回头看”，继续加大清理河湖管理范围内乱建、乱占、乱排等行为，在巩固成果的基础上，确保治后不反弹。

目前，河湖“四乱”巡查工作主要以人工巡河为主，该方式存在人力成本高、巡查周期长和巡查面积少等问题，难以及时、有效、全面的发现和监管问题。综合比较，以无人机开展正射影像采集的方式用于河湖“四乱”巡查，具有巡查周期短、问题坐标精准、问题类型直观、易于读取等优势。因此，在河湖“四乱”巡查过程中，应广泛运用无人机，辅以卫星遥感影像和重点地区人工走查等方式，提高巡查效率，做到“清四乱”常态化管理^[4]。

2 项目任务

根据高分辨率卫星遥感影像，对徐州市五个区县11条河1个湖开展河湖“四乱”问题初步检查并确定无人机航飞路线。通过无人机对河道进行巡查拍摄，经软件处理后绘制出河道正射影像，按照河湖“四乱”问题类型开展影像解译工作。另外，对无人机航拍死角开展人工走查，进行现场拍照。综合正射影像解译及人工走查结果，生成问题检查清单、图件等，为河湖“四乱”问题的整改提供依据。

3 技术路线

通过高分辨率卫星遥感影像初步确定航飞区域、路线。无人机沿目标河道两侧外延约1 km进行正射影像采集，完成数据采集、数据处理、航线校核、抽检验证等工作。无人机航拍航高150-200 m，航向重叠率70%，旁向重叠率65%，比例尺1：2000。通过河道影像数据处理，生成正射图，分辨率5-10 cm。基于影像成果，采用人工目视解译的方式开展河湖“四乱”巡查影像解译工作，为河道巡查及问题处理提供有力依据。

4 卫星遥感影像初步检查

利用徐州市2022年上半年高分辨率卫星遥感影像开展河湖“四乱”初步检查工作。将影像图导入ArcGIS软件，叠加行政区划图层，进行目视解译。统计和汇总各河道问题类型，记录问题所在区县及街道、经纬度坐标、问题描述、问题截图（如图1、图2）等。初步获取各河道河湖“四乱”基本问题信息。

5 无人机巡查及正射影像图制作

根据卫星遥感影像初步检查结果及实际情况，确定需要开展无人机巡查的河道。采用大疆经纬M300 RTK无人机搭载禅思P1相机对重点河道开展正射影像采集工作，主要内容包括资料收集、像控测量、影像采集、内业数据处理等。

5.1资料收集

本项目涉及徐州市五个区县11条河1个湖，分布区域较为分散，河道信息如表1所示。河道的像控点按航带布设，湖泊按区域布设。航飞作业前，全面收集测区内基础数据，包含气象数据、控制点成果、人文地理数据等，制定详细的飞行方案并开展空域申请工作。根据项目需要，确定本次航飞的相关技术参数，包括航高、航向重叠率、旁向重叠率以及地面分辨率等^[5]。

5.2像控测量

像控点的布设采用区域网布点法在测区均匀布设，像控点的测量执行GB/T18314-2009《全球定位系统（GPS）测量规范》。采用CORS站系统进行像控测量，获取作业区域像控点照片、像控点数据等。像控点尽可能为永久地物并易于影像上精确定位刺点的特征点^[6]。对于目标河道，每平方公里布设4个像控点，约1 km布设一个像控点。像控点选在交角良好（70°～110°）地物的交点、明显地物的拐角点及高程变化较小的地方。在地物稀少的地方，以人工制作“L”型像控点的方式进行布设^[7]，长度不小于0.5 m，宽度不小于0.1 m。

5.3影像采集

依据《GB/T 7931-2008 1：500、1：1000、1：2000地形图航空摄影测量外业规范》、《CH/T 3006-2011数字航空摄影测量控制测量规范》等相关规范要求及测区的初步检查结果，设计本次巡查的航飞范围和路线。按照技术要求，获取5-10 cm DOM数据，无人机航拍航高设定为150-200 m，航向重叠度为 70%，旁向重叠度为65%，全区无摄影绝对漏洞。根据设定的飞行计划，检查参数设置后开展外业飞行工作。航飞工作完成后，及时检查飞行质量及外业成果，包括航线弯曲度、光线是否充足、像片有效范围是否覆盖全部摄区等。外业成果中影像数据与影像定位数据无丢漏，POS数据和像控点采集时均为固定解状态。

5.4内业数据整理

采用大疆智图软件进行内业数据处理。将有效航片和POS文件整理后导入软件，先进行初始化处理，对像控点刺点，平面控制点选刺影像清晰的明显地物，高程控制点选刺在局部高程变化较小的区域。根据飞行区域、形状、地理环境（高程），进行空中三角测量，经检查，接边良好，控制三角测量精度符合规范要求，最终生产数字地表模型DSM和正射影像图。

6人工走查

对重点区域及无人机航拍死角（如桥下、林下等），采用沿着岸边、在桥上或坐船的方式进行人工走查，确保不留死角。及时拍照并记录问题点位坐标等信息。

7 成果应用

通过无人机对目标河道开展正射影像采集，生成正射影像图后，利用ArcGIS软件进行目视解译，可直接观察到河道内是否存在河湖“四乱”问题，包括围垦湖泊、采砂、河湖内乱堆乱弃垃圾、河道管理范围内修建阻水建筑物等类型。通过将河道内存在的上述问题在正射影像图中标记并导出为图片（如图4和图5所示），为河湖“四乱”问题巡查报告的编制提供依据。报告内容包括序号、河道名称、问题类型、县区、街道、经纬度、问题描述（如围网养殖等）、问题图片等。河湖“四乱”问题整改后，采用同种方法，利用无人机对具体问题坐标开展核查工作，做到“四乱”问题动态清零。

参考文献

[1]陈晓,刘小勇,郎劢贤,贺霄霞.河湖“清四乱”常态化规范化进展分析与对策建议[J].水利发展研究,2022,22(11):49-52.

[2]2022年河湖管理工作要点[J].水资源开发与管理,2022,8(04):1-3.

[3]许丽,曹瑛,程瀛,吴卿凤,黄海田.江苏河长制标志的创作和呈现案例探析[J].水文化,2022,380(06):23-27.

[4]包德高.无人机在河湖“清四乱”排查中的应用[J].黑龙江水利科技,2021,49(05):188-190.

[5]杨志强.无人机航空摄影及正射影像制作技术实践[J].甘肃科技,2020,36(05):55-57.

[6]黄亚平,刘骁,牛作鹏.基于无人机航摄的真正射影像生产方法研究[J].港工技术,2019,56(S1):149-152.

[7]朱焕廉.像控点布设对无人机摄影测量精度评估[J].城市勘测,2022,193(05):86-89.

作者简介：司远志（1996-），男，江苏睢宁，硕士，助理工程师，主要从事水利、林业信息化方面工作。通讯地址：江苏省徐州市高新区安全科技产业园A17栋东侧3楼。联系电话：18361260052，Email：860000786@qq.com。