如何利用無人機做好重大工程中的水土保持工作

鐵路建設作為國家重大工程，其在設計與施工過程中需要多方統籌，對沿線做好規劃。鐵路施工過程對沿線周邊帶來嚴重的水土流失現象，附帶的碎石廢渣對現有地類大量壓占破壞、導致生態環境污染嚴重。因此，水土保持治理工作作為鐵路建設的配套工程，要求施工單位在修建鐵路的同時將該工作落實。

蒙華鐵路是國內最大規模運煤專線——蒙西到華中煤運鐵路，工程項目已獲國家發改委批準。該鐵路全長1837公里，北起內蒙古浩勒報吉站，終點到達江西省吉安，跨越蒙、陜、晉、豫、鄂、湘、贛七省區，投資概算1700億元，是繼大秦線(山西大同至河北秦皇島)之后國內又一條超長距離的運煤大通道。

目前，該鐵路三門峽段已正式開工，并計劃于2020年建成通車，這就意味著鐵路線規劃和沿線水土保持工作方案必須在短期內完成。本次施工監測范圍從河南三門峽黃河大橋到湖南岳陽，作業區域包括平原、山區、丘陵、河道等多種地貌類型。傳統人工作業時間長、成本高、時效性差等缺點已不能滿足大區域、短時間、高分辨率數據獲取的作業需求。綜合考慮三門峽至襄陽鐵路沿線施工環境的復雜性，以及工期緊迫性等因素，項目單位決定選擇采用飛馬智能航測系統F1000，對該段施工沿線水土保持應用開展監測、監督管理工作。 

通過F1000無人機系統獲取測區高分辨率低空遙感影像，可對該鐵路三門峽至岳陽段沿線5個方面的水土保持工作展開協助：1、沿線碎土渣堆放量的估算；2、壓占破壞現有生態植被監測；3、易發生泥石流地質災害地段監測預警；4、沿線河流污染監測；5、綠地面積統計。

 5月17日，項目單位攜帶飛馬智能航測系統F1000對施工段開始航拍影像數據獲取，共選取黃河大橋、洛寧西站、西安嶺隧道、核桃園隧道、西陜東站、襄州東站、湖南大圍山7個作業監測點，共計約40平方千米的面積進行現狀監測。

項目實施過程共有2人參與，包括項目單位負責人和飛馬機器人技術人員。整個項目作業由一架F1000完成。

項目共規劃7個飛行作業區域，其中最大測區面積8.3平方公里，單架次飛行43分鐘完成976張影像獲取，無人機管家現場質檢用時9分鐘完成，質檢確認全部影像合格；由于各個測區位置距離跨度較廣，除去舟車轉場所花費的必要時間，完成整個項目實際飛行作業時間總計1天，相比傳統手段節省近90%作業時間。所獲取影像地面分辨率10cm，滿足項目應用需求。

測區一DOM

測區二DOM

測區DOM與Google Earth衛星影像圖套合

測區局部三維模型

1、進入無人機管家智航線模塊，確定測區范圍，設置重疊度、地面分辨率等參數，軟件自動生成航線；（也可使用該軟件在內業環境提前生成航線任務）

2.根據現場環境確定飛行作業起降點，檢查無人機硬件安全與電量情況，準備飛行；

3.手拋起飛，通過地面站系統監測整個飛行過程，獲取原始影像與POS數據；

4.現場通過無人機管家智檢圖模塊完成影像質檢，獲得質檢報告與DOM預覽圖，確保全部影像合格可用；

5.通過數據處理軟件，獲取測區DOM、DSM及三維模型等數據。

通過DOM計算測區內綠地面積

通過三維模型圖計算鐵路沿線土方量

對鐵路沿線易發生泥石流區域進行監測

對鐵路沿線河流污染情況進行監測

在談到為何選擇飛馬智能航測系統F1000時，項目方認為，本次作業面積大、數據時效性要求高、地形復雜。如果采用人工作業，效率低，成本高，獲取數據時效性差，工作過程存在很大的安全隱患。而飛馬F1000，具有成本低、輕便靈活、安全易用、快速高效、高危地區監測、實時獲取高分辨率影像等優點，彌補了傳統工作方法的不足，為國家重大建設項目提供了高分辨率實時區域數據。并為同類項目建設在沿線施工現狀監測、水土流失防治、易發生地質災害區域預判等工作應用提供了作業參考和經驗。

綜合考慮多種因素后，項目方最終采用飛馬智能航測系統F1000完成此次水土保持工作。