遙測技術在大中型生產建設項目監督管理中的實踐應用及體會

柯　妍，郭睎堯，沈　波

(水利部 松遼水利委員會，吉林 長春 130021)

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遙測技術在大中型生產建設項目監督管理中的實踐應用及體會

柯妍，郭睎堯，沈波

(水利部 松遼水利委員會，吉林 長春 130021)

[摘要]大中型生產建設項目規模大、線路長、建設時間長，對地表擾動大，水土流失隱患多、危害大，對此類項目進行水土保持監督管理難度比較大。傳統的監督管理方法很難發揮更高的效率以滿足實際工作的要求，而無人機航拍是集成了高空拍攝、遙控、遙測技術、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理的新型應用技術，具有高清晰、大比例尺、小面積、高現勢性的優點，特別適合獲取帶狀區域如公路、鐵路、河流、水庫、海岸線等的影像。利用無人機航拍遙測技術對大中型生產建設項目水土保持工作開展情況進行監督，具有高效便捷、數據精準的優勢，能夠做到有的放矢地完成監督管理任務，目前在松遼流域生產建設項目水土保持監督管理中的嘗試已經初步顯示出遙測技術的優勢。

1大中型生產建設項目及遙測技術的特點

1.1大中型生產建設項目的特點

1.1.1線路長，規模大，對地表擾動劇烈

大中型生產建設項目多是能給地方經濟帶來巨大收益的項目，其占地面積大、建設時間長、對地表擾動較劇烈。像鐵路、公路、輸變電線路、石油管線等線性工程，線路較長，往往跨越幾個省級行政區，沿線地貌類型復雜，對地表的擾動尤為劇烈，如新建鐵路哈爾濱至大連鐵路客運專線，線路總長903.94 km，沿線有平原、丘陵等地貌類型，從2007年開工建設到2012年完工通車，建設時間長達6年，涉及黑龍江、吉林、遼寧三省的18個市縣，擾動土地面積5 000 hm2，挖方總量3 368.1萬m3，填方總量3 948.0萬m3，借方總量2 334.9萬m3。

1.1.2水土流失隱患多、危害大

大中型生產建設項目因建設規模大、對地表擾動劇烈，所以建設過程中極易造成水土流失。尤其是山區、丘陵區的鐵路、公路建設和礦產開發項目等，動用土石方量大，取棄土(渣)場多，且由于前期設計深度不夠或實際情況發生變化，取棄土(渣)場基本都是由施工單位臨時確定，數量、地點的變化都很大，若不能嚴格按照“先攔后棄”的原則設計水土保持措施，只圖節約成本，提高效率，隨意堆棄或亂挖亂棄，就極易產生水土流失。棄渣中的大量重金屬元素及化學物質會伴隨水土流失污染渣場周圍水體及土壤，使生態環境遭受嚴重破壞。若棄土(渣)侵占河道、農田、道路會危及防汛抗旱，危及人民群眾的生命財產安全。如松遼委在2013年12月對內蒙古綏滿國道主干線博克圖至牙克石段公路工程進行監督檢查時發現，該項目水土保持方案中設計的取土場只有5處，但是在施工過程中增加到57處，變化量超過了90%且未及時做變更設計，建設過程中缺乏有效的水土保持監督管理；2015年3月督查的新建沈陽至丹東鐵路客運專線，共有棄渣場59處，棄渣總量1 340.41萬m3，督查時發現許多棄渣場未采取任何水土保持防護措施，有些已經出現了水土流失跡象；大伙房水庫輸水(二期)工程實施階段實際擾動面積1 714.83 hm2，比水土保持方案增加了216.72 hm2，與初步設計階段相比增加了184.94 hm2。

1.1.3水土保持監督管理難度大

(1)主觀原因。部分建設單位水土保持法律意識不強，對水土保持工作的重要性認識不足，“重經濟發展、輕環境保護，重主體工程、輕水土保持”的傳統觀念還沒有轉變，將水土保持工作與項目建設對立起來，不落實水土保持“三同時”制度，不愿配合水土保持監督檢查；有些地方水行政主管部門迫于政府領導招商引資、發展地方經濟的壓力，擔心水土保持監督執法惹怒領導，消極執法，懶政怠政。

(2)客觀原因。大中型生產建設項目因其線路長、規模大、對地表擾動劇烈，所以水土保持執法難度大。目前松遼流域共有部批在建項目229項，流域機構負責監督執法工作的人員有限，加上行業主管部門與建設單位配合不力，地方水行政主管部門執法壓力大等因素結合在一起，使水土保持監督執法工作效率受到極大制約。

1.2遙測技術的特點

遙測是對被測量對象的參數進行遠距離測量的一種技術。起源于19世紀初葉，航空、航天遙測技術則分別開始于20世紀30年代和40年代。無人機航拍是集成了高空拍攝、遙控、遙測技術、視頻影像微波傳輸和計算機影像信息處理的新型應用技術，以無人駕駛飛機作為空中平臺,以機載遙感設備,如高分辨率數碼相機、輕型光學相機、紅外掃描儀，激光掃描儀、磁測儀等獲取信息，用計算機對圖像信息進行處理，并按照一定精度要求制作成圖像。無人機航拍影像具有高清晰、大比例尺、小面積、高現勢性的優點,特別適合獲取帶狀地區航拍影像如公路、鐵路、河流、水庫、海岸線等。無人駕駛飛機為航拍攝影提供了操作方便、易于轉場的遙感平臺，無人機起飛、降落受場地限制較小，在操場、公路或其他較開闊的地面均可起降，其穩定性、安全性好，轉場等非常容易，小型輕便、低噪節能、高效機動、影像清晰、輕型化、小型化、智能化更是無人機航拍的突出特點。

2無人機遙測技術在生產建設項目水土保持監督管理中的應用實例

利用無人機航拍結合遙感技術應用于水土保持監督管理，可以有效解決傳統監督檢查方式的單一和局限性，減少監督執法中業主及技術服務單位推諉、逃避情況，節約執法成本。松遼委已經開始嘗試使用遙感影像衛片分析普查項目概況，結合實地無人機航拍取證，在大中型生產建設項目水土保持監督檢查和設施驗收中取得了比較顯著的效果：2014年11月3日，在華能白山煤矸石電廠水土保持設施驗收中首次使用無人機航拍；2014年11月15日，新建鐵路哈爾濱至大連客運專線水土保持設施驗收，是無人機航拍在大型線性工程驗收工作中的首次嘗試；2015年3月末至4月初，在對新建沈陽至丹東鐵路客運專線水土保持工作督查中，無人機又大展身手。

2.1新建鐵路哈爾濱至大連客運專線水土保持設施驗收

哈大鐵路客運專線是《東北地區振興規劃》經國務院批復后第一個開工建設的重大工程，地處遼河平原和松嫩平原區，南起遼寧省大連市，經營口、鞍山、遼陽、沈陽、鐵嶺、四平、長春、松原，終至黑龍江省哈爾濱市，縱貫東北三省，全長903.94 km。全線以橋梁為主，新(改)建車站23座，大、小臨建工程占地面積較大且分散。參建單位多，共3個大標段，20多個施工局，實施組織協調等工作難度大。在哈大鐵路客運專線水土保持設施驗收中，利用無人機對普灣和金州灣2號特大橋、挖填方段、71號和87號棄渣場、小山屯和老虎屯隧道、大連北和鲅魚圈站恢復及建設整體情況進行現場檢查，取得了比較真實可信的現場檢查結論，最后作為通過水土保持設施竣工驗收的依據之一。

2.2新建沈陽至丹東鐵路客運專線水土保持工作督查

2.2.1發現問題，利用無人機航拍取證

新建沈陽至丹東鐵路客運專線，地處遼寧省東南部，線路全長220.23 km，涉及平原區和低山丘陵區，建設單位是京沈鐵路客運專線遼寧有限責任公司。該項目水土保持方案未獲審批即開工建設，建設過程中未向松遼委及地方水行政主管部門報告水土保持工作開展情況。松遼委發現后及時委托松遼流域水土保持監測中心站利用無人機遙測技術對該項目水土保持工作開展情況開展了抽查，重點對位于丹東市、本溪市(低山丘陵區)內的幾個棄渣場進行了航拍，發現隨機抽查的4個棄渣場，除了位于本溪市南芬區的一處采取了分層碾壓及修建部分擋墻的措施，其余3個無任何水土保持措施，且都已經侵占河道、農田、道路，有極大的水土流失隱患。

2.2.2約談建設單位

松遼委將抽查情況報告給水利部水保司，按照水保司的要求，松遼委組織遼寧省水利廳于2015年5月12日約談了京沈鐵路客運專線遼寧有限責任公司主管水土保持工作的負責人，向他們宣講了水土保持法的知識，要求他們盡快完成水土保持方案編制及報批工作，并全線排查該項目全部棄渣場，采取必要的水土保持措施。

2.2.3建設單位落實整改

無人機航拍的未采取水土流失防護措施的棄渣場清晰、直觀，數據分析科學可信，對棄渣場位置、面積、方量的計算準確度高，從一個側面反映了沈丹客專水土保持工作中存在的嚴重問題，結合具體實例宣傳法律法規要求，使京沈鐵路客運專線遼寧有限責任公司深刻地認識到了水土保持工作的重要性，以及違反水土保持法需要承擔的法律責任。他們當場對整改時間做出承諾，在被約談后1周之內，就組織該項目各標段負責人召開水土保持工作動員大會，并邀請松遼委到會指導。在2015年6月14日，京沈鐵路客運專線遼寧有限責任公司委托鐵道第三勘察設計研究院集團有限公司完成了水土保持方案編制，報送水利部審批，6月底完成了問題棄渣場的整改。

這次督查卓有成效，建設單位提高水土保持意識后，不但認真落實被檢查項目的整改要求，而且對正在建設的盤錦至營口鐵路客運專線工程也按照水土保持法的相關要求開展水土保持工作，及時編報水土保持方案并報送水利部審批。

2.3內蒙古綏滿國道主干線博克圖至牙克石段公路工程水土保持設施驗收

2015年7月，內蒙古自治區交通運輸廳向水利部提出綏滿國道主干線博克圖至牙克石段公路工程水土保持設施驗收申請，經公示后，水利部委托松遼水利委員會主持驗收。松遼委在這次驗收中也利用了無人機。博克圖至牙克石段公路工程線路建設總長134.2 km，水土保持方案中沒有設計棄渣場，在勘查現場時，卻發現公路沿線有零星棄渣，建設單位則解釋說不是他們在施工過程中產生的棄渣。為了驗證這一情況，現場利用無人機遙測，從監控器中可以看到，扎敦河隧道口附近有線性分布的大量堆渣，興安嶺隧洞口附近樹林里也隱藏著大量堆渣，這些棄渣隱藏在樹林深處，且離開公路現場有幾百米的距離，若單靠執法人員去檢查則很難發現，而在無人機的監視器中則可以非常直觀地看到。面對無人機拍攝的清晰照片和經軟件計算的棄渣場的位置、體積等精確數據，建設單位態度非常積極，不再推諉、解釋，而是積極配合驗收組的要求，承諾落實整改的具體方案和時限。

3遙測技術在生產建設項目水土保持監督管理工作中的應用體會

使用無人機遙測技術應用于水土保持監督管理實踐，是突破傳統管理模式，采用新理念、新技術的嘗試。雖然目前只應用于幾個項目，但是它的優勢已經十分明顯地展現出來。

3.1創新——轉變傳統的管理模式，提高管理水平

傳統的監督管理模式，多數是現場檢查提出整改意見，再監督整改落實。現場檢查是由建設單位、地方水行政主管部門、監理、監測單位等代表參加，整個檢查活動的組織要花費很多精力，對于規模比較大的生產建設項目，尤其是線性工程，實現全線檢查往往需要幾天時間；而無人機航拍，只需要選好位置，由操控手就可以完成，幾十分鐘就可完成既定任務，即使是線性工程，也可以在幾個小時內完成拍照任務，節省了人力、物力，減少了地方壓力，便捷、高效、客觀。

3.2高效——隨時掌握水土保持工作進展情況，滿足水土保持督查工作的要求

無人機小巧輕便，可以靈活使用，它突破了人的生理限制，使監督檢查工作具有更廣闊的視野，能夠及時、實時、有的放矢地調查取證。掌握建設工程中土地擾動面積，監督取棄土場位置是否按照水土保持方案的設計布置，以及取棄土石方的量，隨時掌握建設項目水土保持工作進展情況，滿足督查工作的持續性要求。

3.3科學——數據精確，提高了監督管理工作的科學性、權威性

利用無人機遙測高時間分辨率、高空間分辨率的特點及時采集項目信息，選擇合適的信息量化處理技術，獲取相關的位置、面積、方量等數據。結合遙感圖像、地理要素和文字符號標注等多種數據，生成三維地形影像，獲取項目建設占地面積，擾動地表面積，挖、填方數量；棄渣場棄渣堆置后微地形地貌、地面組成物質及其結構的變化；植被類型及覆蓋度，水土保持設施、措施數量；棄渣場、路塹坡面、路基邊坡等防治責任范圍內的水土流失面積、流失量，滑坡、崩塌等發生的數量，以及對周邊和下游地區造成的危害；各種已實施的水土保持措施的防治攔渣效果，包括土壤流失控制比、攔渣率；項目建設區水土流失治理度、擾動土地整治率、植被恢復系數、林草覆蓋率。精確的測算數據，增加了水土保持監督管理的權威性和科學性，建設單位及行業主管部門配合整改的態度比較積極。

3.4預警——及早發現隱患，提升了督查工作的主動性

通過無人機遙測，可以以更廣的視野掌握棄土(渣)對周圍環境的影響，比較全面、直觀地了解農田、村莊、河道的情況，及早發現可能造成的水土流失隱患，并及時預警，采取必要的措施。

以往的監督檢查都是由建設單位陪同，檢查地點、時間長短多是由建設單位安排，受人為因素的制約比較大，檢查效果并不理想。利用無人機遙測，可以避免這些不利因素。在沈丹客專項目督查中，松遼委就沒有通知建設單位參加，而是隨機選取易造成水土流失的山地丘陵區棄渣場進行飛行實測，及時發現了問題，大大提升了督查工作的主動性。

4結語

無人機遙測具有高時間分辨率和高空間分辨率的特點，為生產建設項目水土保持監督管理提供基礎監測數據，根據需要實時監控大中型生產建設項目水土保持措施落實情況，發現水土流失情況，快速獲取數據，形成直觀影像，為監督管理提供第一手資料。應用無人機遙測技術，可以改變傳統水土保持監督管理模式，減少人為因素干擾，提升水土保持監督管理工作的科學性、權威性、準確性，提高督查工作的工作效率，無人機遙測技術在大中型生產建設項目水土保持監督管理工作中大有可為。

(責任編輯孫占鋒)

[中圖分類號]S157

[文獻標識碼]C

[文章編號]1000-0941(2016)06-0071-03

[作者簡介]柯妍(1978—)，女，吉林長春市人，工程師，碩士，主要從事水土保持監督管理工作。

[收稿日期]2016-04-06

[關鍵詞]遙測技術；水土保持監督管理；無人機；生產建設項目