小型无人机在水土保持方案编制工作中的应用探讨

　　摘 要：本次调查采用小型无人机为调查设备，选取公路工程为调查对象，特别把本次公路工程建设中的取土场、弃土场作为重点调查对象。公路工程的取土场、弃土场存在大量的土石方工程，对原地貌扰动最为明显，因此也是水土保持工作中的重点监督区域。做好公路工程取土场、弃土场水土保持方案编制前期的调查工作，不仅能够记录公路工程取土场、弃土场的原始形态、相关数据，也能对工程结束后取土场、弃土场的恢复和保护工作提供图像依据。
　　关键词：小型无人机 公路工程 取土场 弃土场
　　1.前言
　　近年来，无人机由于具有机动、快速、经济等优势，已经成为世界各国争相研究的热点课题，现已逐步从研究开发发展到实际应用阶段，成为未来的主要航空遥感技术之一。无人机不仅结构简单、便于携带，而且对起降场地要求低。
　　本次无人机调查选取公路工程为调查对象，特别把本次公路工程建设中的取土场、弃土场作为重点调查对象。
　　公路工程存在大量的土石方工程，包括削坡，路基的开挖、回填等。取土场、弃土场作为工程中取土和弃土的专门区域，存在大量的开挖和填筑，对原地貌扰动也最为明显，因此也是水土保持工作中的重点监督区域。做好公路工程取土场、弃土场水土保持方案编制前期的调查工作，不仅能够记录公路工程取土场、弃土场的原始形态、相关数据，也能对工程结束后取土场、弃土场的恢复和保护工作提供图像依据。
　　2.项目概况
　　本次调查选取S101线公路改建工程（昌吉段）作为调查对象，S101线将乌鲁木齐市、昌吉市、呼图壁县、玛纳斯县，石河子市、沙湾县、乌苏市等市县南部山区乡镇相连接，是乌昌地区南部山区乃至整个天山北坡山区地带东西向的重要通道。
　　S101线公路改建工程（昌吉段）路线全长140.83km，工程总占地440.06hm2。工程穿越天山北坡中低山丘陵区，地形地貌复杂，属大陆性干旱气候，道路沿线土壤种类多样，植被覆盖率30%-60%，土壤侵蚀类型属轻度风蚀中度水蚀交错侵蚀。道路沿线原生地貌土壤侵蚀模数为2600t/km2·a。
　　3.航拍设备
　　本次航拍设备选用大疆精灵3航拍器无人机。
　　4.取土场
　　4.1取土场现状
　　本次工程共设取土场6处，其中前2处分别位于S101线K44+100右侧300m处和K46+100右侧200m处，料场地势平坦，储量丰富，品质良好，开采方便，有用层平均厚大于10m；K44+100右侧300m处可开采范围为：长×宽×深=300m×250m×10m，K46+100右侧200m处可开采范围为：长×宽×深=700m×200m×10m，可供沿线路基填料，工程开采等级为Ⅲ级。
　　后4处分别位于S 1 0 1线K85+130左侧200m处、K126+130左侧10 0 m处、K 1 2 9 +1 3 0左侧50m处和K151+100右侧7.5k m处，料场地势平坦，储量丰富，品质良好，开采方便；K85+130左侧200m处可开采范围为：长×宽×深=500m×300m×10m，K126+130左侧100m处可开采范围为：长×宽×深=500m×320m×10m，K129+130左侧50m处可开采范围为：长×宽×深=300m×100m×10m，K151+100右侧7.5km处可开采范围为：长×宽×深=3500m×100m×3m，可供沿线路基填料，工程开采等级为Ⅲ级。
　　4.2取土场航拍评价
　　通过对本次工程选取的6处取土场实地踏勘及航拍后发现，本次工程取土场选址均地处河流两岸阶地，部分可利用现状道路运输，施工条件较为方便，且储量满足要求。此外，由于本次工程地形地貌的局限性，部分取土场离道路较近，在施工期间需要做好临时措施的防护工作，施工结束后需要做好地表恢复工作；取土场不在崩塌、滑坡危险区，也不在河道管理范围内；新建施工便道减少了扰动面积；沿线取土场易于施工、便于布设措施、易于控制水土流失。
　　5.弃土场
　　5.1弃土场现状
　　本次工程共设置弃土场7处，其中天然山凹4处，取土场回填利用3处。工程产生的弃方主要来自于清表和特殊路基换填挖除的盐渍土等。本着因地制宜，综合利用的原则，为保护生态环境，少占地，工程选择开挖后的取土场及现有山凹等作为弃土场，促进了取土坑的地貌恢复，不仅节约用地，而且避免对环境的重复破坏。
　　5.2弃土场航拍评价
　　通过现场踏勘及无人机航拍，专门弃土场均为现有山坳，施工过程中，弃渣临时堆放在指定的地点，施工结束后，拉运至最近的取土场和弃土场。取土场作为弃土场排弃工程弃渣，取土场得到了回填，不额外占用土地，同时不影响公共设施、工业企业、居民点等相关建筑的安全，也不在河道、湖泊、水库管理范围内，不影響行洪安全。
　　6.结论
　　通过利用小型无人机对本次工程取土场、弃土场初步勘查发现：
　　（1）主体工程选定的取土场的数量和位置基本上符合相关要求，主体设计满足“集中取土，尽量不破坏景观”的要求，取土场选取满足选址的限制性规定。
　　（2）主体工程选定的弃土场现状或为天然凹地、或为道路沿线其他工程遗留的取土场，因此工程将弃渣排弃至其料坑内不仅能填平料坑、放缓边坡，降低危险性，还达到恢复地貌的水土保持功能。
　　（3）利用小型无人机进行项目区航拍虽能获取精度、角度较为全面的图像资料，但是无人机续航时间较短，对天气情况的依赖性较强，可飞行区域也有严格的限制，因此，无人机需首先在有关部门进行报备，在水土保持方案编制调查工作前需要在获得有关部门允许的情况下谨慎飞行。
　　（论文项目：自治区公益性科研院所基本科研业务经费资助项目，编号：KY2017121）
　　参考文献：
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　　[2]王新，陈武，汪荣胜，等.浅论低空无人机遥感技术在水利相关领域中的应用前景[J].浙江水利科技，2010（6）：27-29.
　　[3]王志良，付贵增，韦立伟，等.无人机低空遥感技术在线状工程水土保持监测中的应用探讨：以新建重庆至万州铁路为例[J].中国水土保持科学，2015，13（4）：109.

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