多源數據在天津市貨運源頭核查中的應用研究

陳新建 王東東 林時金

（天津市公路事業發展服務中心，天津 300074）

【關鍵字】遙感監測；貨運源頭；多源數據；三維模型；貨車軌跡

0 引言

貨運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部門工作重心之一[1]，實現從源頭解決威脅交通安全運輸的因素。隨著遙感監測技術的發展，空間分辨率和波普分辨率越來越高[2]，其具有效率高、時效性強、受地面限制少等特點[3]，遙感技術在土地資源監測[4]、環境資源監測[5]以及城市規劃[6]等方面應用不斷增加。實現長期全面的遙感監測存在成本過高的問題，較低分辨率的遙感監測數據則分析結果存在一定的誤差，僅使用遙感監測數據分析結果缺少嚴謹性。考慮遙感監測技術在源頭核查應用目的，數據分析結果影響現場核查方案的制定，研究需要保證數據分析結果存在較高的準確性和嚴謹性。關于天津市薊州區貨運源頭核查工作，本文將已有數據結合其他數據進行全面分析，結合無人機獲取樣點的全景三維模型[7]以及“百噸王”超載貨車行駛軌跡數據，三維模型對于現場具有極高的還原度結合影像變化內容確定貨運源頭性質，軌跡結合變化范圍確定貨物的來源，從而找到貨運源頭的確切位置。

1 遙感監測變化檢測數據

本次研究通過我國高分一號、二號衛星獲取天津市薊州區2019年以及2020年兩期遙感影像。基于遙感監測分析獲得的天津市貨運源頭遙感變化檢測的數據如下：第一，矢量數據，如貨運源頭現狀（點、面矢量）、貨運源頭變化（面矢量）等。第二，專題圖，如遙感變化檢測專題圖、貨運源頭遙感監測外業核查底圖、貨運源頭總體現狀圖、貨運源頭動態變化圖、貨運源頭現狀圖等。第三，統計圖表，如貨運源頭統計圖表、貨運源頭遙感監測外業核查記錄表、貨運源頭現狀動態變化統計圖表等。

2 航飛實景三維模型數據

2.1 航飛實景三維模型構建

無人機航測是獲取三維空間數據的主要手段之一，也是傳統航空攝影測量手段的有力補充，具有靈活機動、快速高效、適用范圍廣、生產周期短等特點，利用無人機可進行分辨率為0.05 m的全覆蓋航拍。

傾斜攝影利用無人機航飛進行樣區連續攝影，能夠真實充分地反映地物特征，獲取的影像具有高精度的地理信息。傾斜攝影實景三維模型構建通過對獲得的傾斜攝影影像進行數據特征點匹配、空中三角測量、多基線多視匹配、三角網（TIN）構建及自動賦予紋理等步驟，最終生成實景三維模型。傾斜攝影能夠更加真實地獲取到地物的側面紋理信息，彌補了正射影像的不足。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，無人機采取的飛行高度120 m，選取三個有代表性的貨運源頭變化樣點，每個工點覆蓋范圍0.5 km2。通過無人機航飛獲得共1萬張航片數據，總計5個G數據。通過上述技術流程分別處理三個工點，得到三個點的航飛三維模型。

2.2 綜合分析結果

選擇重點疑似開采點結合航飛實景三維模型進行舉例分析。首先通過正射影像截取選定樣點的影像，對局部影像變化信息進行分析獲取圖斑變化范圍，影像中黃色區域為原始疑似開采區域，并用藍色虛線表示變化區域，圖斑具體表現為原先深色區域減少，泛白區域增加，呈沙土顏色，開采面積增大，存在較為明顯的開采痕跡。

獲取上述樣點對應實景三維模型，高清的三維模型清晰呈現出該地實況特征，同時還能夠測量地物的準確位置、形狀以及高度等屬性。結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。對應相應的影像分析，該對應植被面積減少，土坡面積增大。利用影像與三維模型進行綜合分析，幫助人們進一步確定監測結果實際情況，提高解譯結果的精度。

3 “百噸王”貨車軌跡數據

3.1 “百噸王”貨車軌跡分析

“百噸王”貨車軌跡矢量結合重點區的變化區域進行綜合分析，通過軌跡獲取監測到貨車超載超限的起始點以及途經的存在較長時間停留點，將這些點位信息與遙感監測獲取重點區的貨運源頭樣點位置進行對比。對應位置信息相同的貨運源頭樣點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源頭位置信息的準確性以及確定進行現場勘查的可行性。

利用ArcMap繪制已有“百噸王”的貨車行駛經緯度軌跡，按照時間先后順序逐點連接成線，根據每個點對應的時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整個過程的行駛軌跡，再將軌跡信息疊加到正射影像中進行分析。其中貨車行駛的過程中，中途的停車點、半途離開主道的位置、行駛的終點以及兩條路線的交點為貨運源頭的概率較大。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應不同時段的行駛的路線，并標記處非法貨運源頭可能位置，結合正射影像確定上述位置的真實情況以及詳細信息。

3.2 綜合分析結果

根據上述的“百噸王”數據結合實際影像進行分析，得到以下可能存在非法行為的貨運源頭，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中昌南大道力鑫羽漁具南面，該貨車于7時42分駛入，10時左右駛出，在該疑似貨運源頭點停留兩個多小時，結合圖斑現狀分析現場確實存在廠房和貨運車廂，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。該點為檢測到貨車超載位置的發車點附近。貨車于該點出發后檢測超載，通過遙感監測影像初步判斷為沙石囤積點，貨車可能在該點進行大量沙石裝載導致貨車超載。貨車B1596M軌跡和影像分析得到的源頭結果，根據圖斑分析該位置為沙石囤積點，位于石炮溝東南側200 m處，貨車于19時06分到達，于19時51分離開，存在裝運沙石的可能性。

通過添加“百噸王”貨車軌跡矢量，結合重點區的變化區域進行綜合分析，能夠更好地確定一些可疑的貨運源頭。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，核查難度較高，無法確定這些非法源頭企業的具體位置。利用軌跡與影像結合分析，通過對分析出的可疑點對應正射影像位置以及重點區變化監測結果進行核對，確定該點是否為存在非法行為的廠房、開采點或者囤積點。

4 結語

本文基于遙感監測在貨運源頭核查應用研究結合多源數據進行源頭分析，將遙感監測分析數據結合無人機航飛三維模型數據以及“百噸王”貨車軌跡數據進行綜合分析，有效地提高了數據分析結果的嚴謹性，保證數據指導核查方案制定的可行性，實現核查范圍再縮小確定可以近期實施核查工作的監測點，避免分析結果與實際差異過大造成人力、物力的浪費。利用多源數據進行綜合分析的方法在實現遙感監測數據充分使用的同時可以提高其他數據的使用率，是進行源頭治超的有效手段。