多源數(shù)據(jù)在天津市貨運(yùn)源頭核查中的應(yīng)用研究

陳新建 王東東 林時(shí)金

（天津市公路事業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，天津 300074）

【關(guān)鍵字】遙感監(jiān)測(cè)；貨運(yùn)源頭；多源數(shù)據(jù)；三維模型；貨車軌跡

0 引言

貨運(yùn)源頭核查工作是交通管理部門打擊超載超限行為的有效手段，源頭治超是目前相關(guān)部門工作重心之一[1]，實(shí)現(xiàn)從源頭解決威脅交通安全運(yùn)輸?shù)囊蛩?。隨著遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，空間分辨率和波普分辨率越來越高[2]，其具有效率高、時(shí)效性強(qiáng)、受地面限制少等特點(diǎn)[3]，遙感技術(shù)在土地資源監(jiān)測(cè)[4]、環(huán)境資源監(jiān)測(cè)[5]以及城市規(guī)劃[6]等方面應(yīng)用不斷增加。實(shí)現(xiàn)長期全面的遙感監(jiān)測(cè)存在成本過高的問題，較低分辨率的遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)則分析結(jié)果存在一定的誤差，僅使用遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析結(jié)果缺少嚴(yán)謹(jǐn)性。考慮遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)在源頭核查應(yīng)用目的，數(shù)據(jù)分析結(jié)果影響現(xiàn)場(chǎng)核查方案的制定，研究需要保證數(shù)據(jù)分析結(jié)果存在較高的準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性。關(guān)于天津市薊州區(qū)貨運(yùn)源頭核查工作，本文將已有數(shù)據(jù)結(jié)合其他數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，結(jié)合無人機(jī)獲取樣點(diǎn)的全景三維模型[7]以及“百噸王”超載貨車行駛軌跡數(shù)據(jù)，三維模型對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)具有極高的還原度結(jié)合影像變化內(nèi)容確定貨運(yùn)源頭性質(zhì)，軌跡結(jié)合變化范圍確定貨物的來源，從而找到貨運(yùn)源頭的確切位置。

1 遙感監(jiān)測(cè)變化檢測(cè)數(shù)據(jù)

本次研究通過我國高分一號(hào)、二號(hào)衛(wèi)星獲取天津市薊州區(qū)2019年以及2020年兩期遙感影像?；谶b感監(jiān)測(cè)分析獲得的天津市貨運(yùn)源頭遙感變化檢測(cè)的數(shù)據(jù)如下：第一，矢量數(shù)據(jù)，如貨運(yùn)源頭現(xiàn)狀（點(diǎn)、面矢量）、貨運(yùn)源頭變化（面矢量）等。第二，專題圖，如遙感變化檢測(cè)專題圖、貨運(yùn)源頭遙感監(jiān)測(cè)外業(yè)核查底圖、貨運(yùn)源頭總體現(xiàn)狀圖、貨運(yùn)源頭動(dòng)態(tài)變化圖、貨運(yùn)源頭現(xiàn)狀圖等。第三，統(tǒng)計(jì)圖表，如貨運(yùn)源頭統(tǒng)計(jì)圖表、貨運(yùn)源頭遙感監(jiān)測(cè)外業(yè)核查記錄表、貨運(yùn)源頭現(xiàn)狀動(dòng)態(tài)變化統(tǒng)計(jì)圖表等。

2 航飛實(shí)景三維模型數(shù)據(jù)

2.1 航飛實(shí)景三維模型構(gòu)建

無人機(jī)航測(cè)是獲取三維空間數(shù)據(jù)的主要手段之一，也是傳統(tǒng)航空攝影測(cè)量手段的有力補(bǔ)充，具有靈活機(jī)動(dòng)、快速高效、適用范圍廣、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)，利用無人機(jī)可進(jìn)行分辨率為0.05 m的全覆蓋航拍。

傾斜攝影利用無人機(jī)航飛進(jìn)行樣區(qū)連續(xù)攝影，能夠真實(shí)充分地反映地物特征，獲取的影像具有高精度的地理信息。傾斜攝影實(shí)景三維模型構(gòu)建通過對(duì)獲得的傾斜攝影影像進(jìn)行數(shù)據(jù)特征點(diǎn)匹配、空中三角測(cè)量、多基線多視匹配、三角網(wǎng)（TIN）構(gòu)建及自動(dòng)賦予紋理等步驟，最終生成實(shí)景三維模型。傾斜攝影能夠更加真實(shí)地獲取到地物的側(cè)面紋理信息，彌補(bǔ)了正射影像的不足。多角度拍攝的影像滿足三維模型表面紋理生成的需要，提高了航攝影像處理速度，降低了三維建模的成本。

本次研究工作中，無人機(jī)采取的飛行高度120 m，選取三個(gè)有代表性的貨運(yùn)源頭變化樣點(diǎn)，每個(gè)工點(diǎn)覆蓋范圍0.5 km2。通過無人機(jī)航飛獲得共1萬張航片數(shù)據(jù)，總計(jì)5個(gè)G數(shù)據(jù)。通過上述技術(shù)流程分別處理三個(gè)工點(diǎn)，得到三個(gè)點(diǎn)的航飛三維模型。

2.2 綜合分析結(jié)果

選擇重點(diǎn)疑似開采點(diǎn)結(jié)合航飛實(shí)景三維模型進(jìn)行舉例分析。首先通過正射影像截取選定樣點(diǎn)的影像，對(duì)局部影像變化信息進(jìn)行分析獲取圖斑變化范圍，影像中黃色區(qū)域?yàn)樵家伤崎_采區(qū)域，并用藍(lán)色虛線表示變化區(qū)域，圖斑具體表現(xiàn)為原先深色區(qū)域減少，泛白區(qū)域增加，呈沙土顏色，開采面積增大，存在較為明顯的開采痕跡。

獲取上述樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)實(shí)景三維模型，高清的三維模型清晰呈現(xiàn)出該地實(shí)況特征，同時(shí)還能夠測(cè)量地物的準(zhǔn)確位置、形狀以及高度等屬性。結(jié)果三維模型為黃色的土坡且存在較多的溝壑和深坑，有明顯開采痕跡。對(duì)應(yīng)相應(yīng)的影像分析，該對(duì)應(yīng)植被面積減少，土坡面積增大。利用影像與三維模型進(jìn)行綜合分析，幫助人們進(jìn)一步確定監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)際情況，提高解譯結(jié)果的精度。

3 “百噸王”貨車軌跡數(shù)據(jù)

3.1 “百噸王”貨車軌跡分析

“百噸王”貨車軌跡矢量結(jié)合重點(diǎn)區(qū)的變化區(qū)域進(jìn)行綜合分析，通過軌跡獲取監(jiān)測(cè)到貨車超載超限的起始點(diǎn)以及途經(jīng)的存在較長時(shí)間停留點(diǎn)，將這些點(diǎn)位信息與遙感監(jiān)測(cè)獲取重點(diǎn)區(qū)的貨運(yùn)源頭樣點(diǎn)位置進(jìn)行對(duì)比。對(duì)應(yīng)位置信息相同的貨運(yùn)源頭樣點(diǎn)可能存在裝卸貨的行為，存在非法行為的可能性較高，提高獲取的非法貨運(yùn)源頭位置信息的準(zhǔn)確性以及確定進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查的可行性。

利用ArcMap繪制已有“百噸王”的貨車行駛經(jīng)緯度軌跡，按照時(shí)間先后順序逐點(diǎn)連接成線，根據(jù)每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間確定貨車行駛的方向。通過利用不同顏色軌跡疊加確定該貨車在檢測(cè)整個(gè)過程的行駛軌跡，再將軌跡信息疊加到正射影像中進(jìn)行分析。其中貨車行駛的過程中，中途的停車點(diǎn)、半途離開主道的位置、行駛的終點(diǎn)以及兩條路線的交點(diǎn)為貨運(yùn)源頭的概率較大。本次加載分析的分別為津C38976貨車2020年10月22日00：53到2020年10月23日10：30的行駛軌跡，B1596M貨車從2020年11月10日9：00到2020年11月12日00：02的行駛軌跡。用不同顏色表示貨車對(duì)應(yīng)不同時(shí)段的行駛的路線，并標(biāo)記處非法貨運(yùn)源頭可能位置，結(jié)合正射影像確定上述位置的真實(shí)情況以及詳細(xì)信息。

3.2 綜合分析結(jié)果

根據(jù)上述的“百噸王”數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)際影像進(jìn)行分析，得到以下可能存在非法行為的貨運(yùn)源頭，其中貨車津C38976共找到2處源頭廠家，貨車B1596M共找到1處。

分析貨車津C38976行駛軌跡和影像得到：源頭一位于天津市薊州區(qū)中昌南大道力鑫羽漁具南面，該貨車于7時(shí)42分駛?cè)耄?0時(shí)左右駛出，在該疑似貨運(yùn)源頭點(diǎn)停留兩個(gè)多小時(shí)，結(jié)合圖斑現(xiàn)狀分析現(xiàn)場(chǎng)確實(shí)存在廠房和貨運(yùn)車廂，貨車在此處極有可能存在裝貨卸貨。源頭二位于趙家街村北面中國石化加油站斜右側(cè)。該點(diǎn)為檢測(cè)到貨車超載位置的發(fā)車點(diǎn)附近。貨車于該點(diǎn)出發(fā)后檢測(cè)超載，通過遙感監(jiān)測(cè)影像初步判斷為沙石囤積點(diǎn)，貨車可能在該點(diǎn)進(jìn)行大量沙石裝載導(dǎo)致貨車超載。貨車B1596M軌跡和影像分析得到的源頭結(jié)果，根據(jù)圖斑分析該位置為沙石囤積點(diǎn)，位于石炮溝東南側(cè)200 m處，貨車于19時(shí)06分到達(dá)，于19時(shí)51分離開，存在裝運(yùn)沙石的可能性。

通過添加“百噸王”貨車軌跡矢量，結(jié)合重點(diǎn)區(qū)的變化區(qū)域進(jìn)行綜合分析，能夠更好地確定一些可疑的貨運(yùn)源頭。僅僅通過貨車行駛軌跡無法確定一些未登記在地圖上的非法源頭企業(yè)，核查難度較高，無法確定這些非法源頭企業(yè)的具體位置。利用軌跡與影像結(jié)合分析，通過對(duì)分析出的可疑點(diǎn)對(duì)應(yīng)正射影像位置以及重點(diǎn)區(qū)變化監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行核對(duì)，確定該點(diǎn)是否為存在非法行為的廠房、開采點(diǎn)或者囤積點(diǎn)。

4 結(jié)語

本文基于遙感監(jiān)測(cè)在貨運(yùn)源頭核查應(yīng)用研究結(jié)合多源數(shù)據(jù)進(jìn)行源頭分析，將遙感監(jiān)測(cè)分析數(shù)據(jù)結(jié)合無人機(jī)航飛三維模型數(shù)據(jù)以及“百噸王”貨車軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，有效地提高了數(shù)據(jù)分析結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性，保證數(shù)據(jù)指導(dǎo)核查方案制定的可行性，實(shí)現(xiàn)核查范圍再縮小確定可以近期實(shí)施核查工作的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，避免分析結(jié)果與實(shí)際差異過大造成人力、物力的浪費(fèi)。利用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析的方法在實(shí)現(xiàn)遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)充分使用的同時(shí)可以提高其他數(shù)據(jù)的使用率，是進(jìn)行源頭治超的有效手段。