無人機航攝技術在山東河長制工作的應用分析

張 衛

(水發規劃設計有限公司，山東 濟南 250014)

河流、湖泊等水域不但為我們社會進步發展提供必需的生活用水，而且在灌溉排澇、航道運輸、發電等方面發揮必不可少的作用，促進社會穩定與持續發展。因為河流、湖泊在日常監管中存在諸多問題，違法占用河道、垃圾污水排放及河道內非法采砂等現象頻發，嚴重影響水質及河道運載能力。為優化水資源環境，明確河湖管權責任分工，規范水利工程管理保護責任體系，國家相關部門對河道治理模式進行了有效探索，并于2016年12月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《關于全面推行河長制的意見》，意見指出：依法依規落實地方主體責任，協調整合各方力量，有力促進了水資源保護、水域岸線管理、水污染防治、水環境治理等工作。全面推行河長制是落實綠色發展理念、推進生態文明建設的內在要求，是解決我國復雜水問題、維護河湖健康生命的有效舉措，是完善水治理體系、保障國家水安全的制度創新[1]。

各地為實現河湖管理全方位、全覆蓋，推進河長巡河履職、相關部門協調配合、監督檢查永抓不放等工作措施。但“河長制”工作技術支持仍存在流域長、區域跨度大、河道管理難、監測管理費時費力、體系不全面等問題。為徹底解決“河長制”推進、運行過程中的技術難點問題，山東省引入航攝技術，發揮其成本低、飛行距離遠、獲取海量信息等特點，更好地為河湖工作的實施提供有效保障。

1 無人機航攝技術

遙感技術擁有環境適應能力強、操作簡便、精度高等特點，根據傳感器離著地面的距離不同，將遙感分為航天遙感、航空遙感和地面遙感三類。通常意義的、廣泛應用的遙感是低空遙感，即設計飛行高度不高于1000m的航攝遙感技術。無人機航攝技術是一種集無人駕駛飛行器、遙感傳感慣性導航技術、通訊技術、GPS技術于一身的新型智能技術[2-4]。

無人機機動、靈活、飛行高度可在100m左右，能迅速到達指定區域，對目標進行精準航拍、錄像。其對起飛環境的要求也不高，智能化程度高，可以自行規劃線路，并有實時避障功能。其獲得的影像分辨率高，地物特征易識別、區分，精度達到厘米級。成果不僅可以是正射影像數據，也可以是利用傾斜攝影技術多角度拍攝、形成空間三維模型的立體數據，另外也可獲取空中俯視角度的錄像、照片，更直觀、更全面。

2 河長制

河湖是水資源的重要載體，是生態系統的重要組成部分，保護河湖水資源、維護河湖生態系統完整性，是貫徹落實綠色發展理念、推進生態文明建設、建設美麗中國的必然要求。黨的十八大以來，習近平總書記多次就治水做出重要指示，明確提出“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水思路，為推進新時代治水提供了科學指南和根本遵循。

踐行“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水思路，呵護山水林田湖草生命共同體，需要充分發揮河湖長制平臺作用，系統推進河湖管理保護各項工作邁上新臺階。具體來說，一是以推動河長制、湖長制從“有名”向“有實”“有能”轉變為主線，壓緊壓實河長、湖長和有關部門責任，做到“有人管”“管得住”“管得好”；二是持續清理整治河湖“亂象”，恢復河湖水系連通功能，騰退河湖岸線生態空間，改善河湖面貌；三是強化水資源剛性約束，實現合理分水、管住用水、系統治水；四是大力推進法規制度建設，構建河湖管護長效機制[5]。

利用無人機航攝技術，能有效彌補人力無法到達預定位置、時間有限等缺點，可以從宏觀上、微觀上在河道動態監督、巡查方面發揮極大用途。真正做到以點帶線、巡線找點，細化督查，找問題、查責任、促履職，調動加強河湖管理保護的積極性，推動河長制、湖長制實現名實相符。

3 山東河長制工作中遙感應用成果分析

山東全力推動河長制、湖長制從全面建立到全面見效轉變，全省河湖面貌煥然一新，界明、河暢、水清、景美成為山東美麗河湖的“新名片”，無人機航攝技術起著重要作用。

3.1 完成河湖水系岸線劃界

山東省全力推進河湖管理范圍劃定工作，2019年流域面積在50km2以上的河流以及設立縣級以上河湖長的1980條(段)河湖劃界工作完成；截至2020年10月，7700余條(段)農村河湖劃界基本完成，測繪岸線5.27萬km，埋設界樁22.4萬個。河湖管理范圍由縣級以上人民政府公告，實現管理范圍矢量數據上圖，界樁信息移動端查詢，全省河湖劃界進展在全國領先。通過河湖劃界，權責界限更加清晰，水域岸線更加規范，有效夯實了河湖空間管控基礎，為實現河湖精準化治理、精細化管護打下了堅實基礎。

具體劃界工作：基于衛星航攝技術，對鄉鎮級以上河湖、閘壩及相關水利構筑物進行線畫標繪、校核和埋樁，理清省、市、縣流域分布，實現河流、湖庫、各類水利設施數字化，明確界限、范圍、責任。文章以淄博市石馬水庫為例，運用大疆精靈4RTK航飛、處理并劃界。

(1)外業采集：在項目實施過程中首先確定測區范圍，在水庫周邊明顯十字路口、山頂均勻布測像控點。根據測區地物情況、1∶5000比例尺精度設置無人機的起飛參數，確定航高、重疊度及拍照方式等，完成飛行過程。飛行完成后，現場查看航飛質量，完善飛行成果。

(2)內業處理：飛回的帶pose的照片數據導入pix4d軟件先進行平差，后利用像控制刺點完成空三優化，然后空三加密，保證同名點對對相交。根據空三加密結果，對影像進行重采樣，生成核線影像，然后影像金字塔匹配生成DSM。基于建筑物特征線構建TIN，數字微分糾正生成DOM，對原始的DOM進行勻光勻色、邊界裁切，獲得滿足精度要求的DOM。利用清華山維EPS軟件，根據DSM實景表面模型生成DLG，實地調繪、補測航攝漏洞[6-8]。

(3)岸線劃界：結合石馬水庫國土證資料、興利水位、設計水位等確定水庫349.50m水位以下為管理范圍線，并結合《五陽湖國家濕地公園總體規劃》(2017—2021年)、石馬鎮總體規劃等，劃定適合庫區的管理范圍線，即外緣控制線，埋樁、建立樁點身份信息、并標繪保護區、保留區、開發利用區等范圍。

3.2 助力河湖“清四亂”

2017年以來，山東省先后實施“清河行動”“清河行動回頭看”“深化清違整治、構建無違河湖”等專項行動，成效顯著，先后核查整改河湖違法違規問題8.5萬余處，違法建筑、種養殖大棚等一大批河湖頑瘴痼疾和陳年積弊被清除。

在河湖“清四亂”過程中，充分利用遙感智能識別系統、河湖岸線成果、巡河App，發現問題、整改督辦。問題清單下派后，對全部問題逐一開展現場核實。確認是否屬實，不屬實的確認類型是水利合法項目、管理范圍線外，還是做過洪評等，出具相關證明；屬實的，進行整改清除，并提交整改前后對比照片，全面實現河湖問題精準監督，點對點落實問題，提高了“河長制”工作效率[9-11]。

3.3 助力日常巡河

為落實河長職責，加大河道日常巡河頻次，實現對河道污染問題及時發現、及時處理、找源頭早懲戒。濰坊市采用無人機巡河，低空安全范圍排查，構建地面與空間結合、河長與無人機集合的多方式高效率巡河模式[12-13]。

4 結語

無人機航攝技術為河長制工作的開展提供了岸線數據支撐，并為后續工作提供了保證。該手段對河道日常巡查、深度巡查、污染口監管等工作發揮積極作用，尤其對人力無法到達的地段及偏遠地區的河長制工作更有極大的推動作用。無人機航攝技術有利于落實“綠水青山就是金山銀山”的發展理念，建設造福人民的幸福河湖。