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应用高分辨率航空摄影测量技术实现入海排污口现场排查

2020-06-09 555 上传者：管理员

摘要：入海排污口是海洋污染的重要来源之一，具有数量众多、分布广泛、不易发现的特点，加上沿海地区地形复杂，依靠传统人工地面排查难以在短时间内掌握全部情况。文章以大连黄海入海排污口排查为例，应用高分辨率航测技术快速获取调查区遥感影像，通过人工目视解译发现各类排污口，结合人工地面排查确认所有排污口。经现场排查确认，解译遗漏率为4.7%，解译错误率为6.6%，综合解译准确率为88.7%。该方法周期短、遗漏少，可大大提高排查效率，获取调查区全口径排污口名录，为海洋污染溯源及整治工作提供强大的技术支撑。

关键词：
排查
排污口
海洋污染
海洋环境学
高分辨率航测
黄海
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2018年11月，为打好渤海污染防治攻坚战，国家印发了《渤海综合治理攻坚战行动计划》，以改善渤海生态环境质量为核心，开展渤海入海排污口排查整治专项行动，陆海统筹，为全面治理入海污染打好基础。以此为契机，2019年大连市同时开展了黄海地区入海排污口排查专项行动（因包含地表径流）。大连黄海一侧工业园区、临海港口、养殖区众多，一些地区入海排污口底数不清、排放状况不明、环境监管不到位，严重制约海洋生态环境质量的改善。查清各类入海排污口，可为大连黄海地区构建权责清晰、监控到位、管理规范的入海污染排放监管体系奠定坚实基础，但沿海地区地形复杂，排污口分布广泛、数量极大，传统全人工调查方式耗时长、投入巨大的人力物力也难以全部调查清楚，因此应用高分辨率航空摄影测量技术，引入“全景观”模式，从空中俯视地面，通过室内遥感解译结合实地排查，将大量的外业工作转移到室内，使排查工作更为高效、全面。

1、区域概况

大连市位于辽东半岛最南端，东濒黄海，西临渤海，属于低山丘陵地貌，整个地形为北高南低，北宽南窄。大连黄海地区入海排污口排查范围自旅顺口区老铁山角开始，沿东线北上，经旅顺口区、高新园区、沙河口区、西岗区、中山区、甘井子区、金普新区、普兰店区、花园口经济区到庄河市栗子房镇大邵村与丹东的分界线止，还包括黄海海域各岛屿（含长海县）。

2、入海排污口航测排查方法

2.1技术路线

入海排污口排查采用航空摄影测量技术，制作调查区正射影像图，通过人机交互目视解译方式对沿海岸线及入海河流进行解译，初步确定疑似排污口位置、类型，建立疑似排污口清单。在此基础上，进行“全口径”人工实地排查，确认排污口坐标、具体地址、类型、周边环境、疑似来源等信息，建立入海排污口名录。

图1总体技术路线

2.2方法实现

（1）确定航摄范围。根据生态环境部《入海（河）排污口排查整治无人机航空遥感技术要求（试行）》，航摄范围应包括大陆、岛屿海岸带区域（人民政府公布的海岸线向陆地一侧延伸2公里，向海一侧覆盖全部用海及滩涂区域，具体可根据沿海产业布局、排污特征以及滩涂、湿地等实际情况适当扩大）和所有入海河流区域（河流左右岸各500米范围，自入海河口沿河道向上游上溯至最近一个临海监测断面范围）。

大连黄海地区包含33处有人岛屿，30条入海河流，航摄面积（见图2）约1679平方公里。

图2大连黄海地区入海排污口航摄范围示意图

（2）空域申报。根据《中华人民共和国民用航空法》等相关法律法规及测区地理位置，飞行前向北部战区联合参谋部作战局、民航东北地区管理局申请临时飞行空域，经批准后开展飞行作业。

（3）航线设计。搜集测区30米分辨率DEM数据作为航线设计的高程参考；设计平均地面分辨率优于（含）0.1米，最低点地面分辨率优于（含）0.1米；航向重叠度一般为75%，旁向重叠度一般为70%；一般沿河流、海岸线等方向敷设；单条航线最长飞行时间一般不应超过30min。

（4）航空摄影。大连地区地形复杂，风力较大，要求执行任务的飞机抗风性强、续航时间长[1]，因此主要选择有人机进行航测作业。采用海豚EC155B1中型多用途直升机，塞斯纳208单发涡轮螺旋桨式多用途轻型通用飞机，搭载AMC5100倾斜数码航摄仪或徕卡ADS100推扫式航空相机进行航摄作业。基于渤海、黄海区域地理环境特征，岸基主体区域采用框幅式航空摄影进行拍摄，航线设计灵活；离岸岛屿零星分布区域（主要是长海县、石城岛等及其周边岛屿）采用推扫式航空摄影进行拍摄，一次完成，提高航摄效率；利用无人机进行适当补飞。

飞行时相选择时需避免大雾等能见度低，地表植被和其他覆盖物（如积雪、洪水、扬尘等）的不利影响，确保光线充足，影像满足判读要求，并优先选择低潮位时期和枯水期作业。

（5）正射影像制作。AMC5100相机数据基于Inpho软件进行正射影像制作，ADS100相机数据基于Xpro软件进行正射影像制作，需历经像片控制测量、空中三角测量、DEM制作、DOM制作等工序完成[2]。

正射影像成果空间分辨率优于0.1米；坐标系统采用2000国家大地坐标系；地图投影采用高斯-克吕格投影，3度分带，平面坐标单位采用“米”；高程基准采用1985国家高程基准。

（6）疑似入海排污口解译。入海排污口包括工业废水排污口和生活污水排污口，以及通过管道、沟、渠、涵洞等直接向海洋排放的排污口，或通过河流、滩涂、湿地等水体间接向海洋排放的排污口。

依据区域地貌、产业分布、水系特征等信息，重点结合排口的纹理、形状和邻近水域水体颜色，建立排污口解译标志。采用人机交互式目视解译的方式，结合入海排污口纹理、形状、颜色、空间分布等特征，提取疑似点位，完善排污口经度、纬度、行政区划等基本信息，形成疑似入海排污口调查清单。0.1米分辨率的航空影像色彩鲜明，纹理清晰，可清楚地判断入海排污口的位置，与行政区划图叠加分析可获取其所在辖区、乡镇、村等信息。

（7）现场排查。根据疑似入海排污口调查清单，以人工徒步排查为主，以乘船海上排查、登岛排查和无人机排查为辅，开展黄海入海排污口地毯式排查。以“大连市入海排污口排查指挥平台系统”为支撑，进行任务派发、现场导航、信息填报、点位审核、工作量统计、成果展示。对新发现的排污口同时进行添加并完善相关信息。该系统保证排查工作规范有序开展，并为后续的陆海统一管理奠定基础框架。

（8）建立排污口名录。将排查确认的各类入海排污口统一命名、编号，整合建立全口径的入海排污口名录，全面掌握入海排污口的数量和分布。

3、结果分析

经遥感解译，大连黄海地区疑似入海排污口4194个，现场排查过程中新增203个，有54个点位因军事禁区等原因未予核实，实际核实点位为4343个。经排查确认，其中3750个确为入海排污口，593个为非排污口。遥感解译遗漏率约为4.7%，解译错误率为6.6%，综合解译准确率为88.7%。

疑似排污口确认为非排污口的原因主要是：（1）解译错误；（2）由于航空摄影与现场排查存在时间差，期间排污口被改造；（3）管道口不出露时，影像无法确认流向，实际为抽水管而非排水管；（4）过水桥洞或涵洞下游已定点，上游不应重复设点；（5）排查时排污口已废弃。

排污口疑似来源有工矿企业、城镇生活、农村生活、水产养殖、畜禽养殖、雨水汇流、地表径流、农田退水、污水处理厂、地下渗水、盐田排水等。

4、结束语

高分辨率航测技术与地面排查相结合的天地一体化排查方式与传统全人工摸排方式相比，投入小、周期短，遗漏少，大大提升了入海排污口的清查效率，为今后有效地管控和整治入海排污口提供了有力的支持。

参考文献：

[1]张元敏.无人机航测技术在入海排污口排查中的应用[J].测绘通报,2020(01):146-149+153.

[2]刘泽鑫,崔洪昊,李金营.基于航空摄影测量技术的正射影像图制作技术[J].中国高新技术企业,2015(28):16-17.

李翔宇,张操.大连黄海地区入海排污口高分辨率航测排查[J].科技创新与应用,2020(17):144-145.