郭寶東 李崇 張永紅

（1.遼寧省生態(tài)環(huán)境保護科技中心，遼寧沈陽 110161；2.遼寧省環(huán)境遙感技術(shù)應(yīng)用重點實驗室，遼寧沈陽 110161）

1 引言

水源安全是人民群眾身體健康的基礎(chǔ)保障，確保飲用水水源安全才能保障經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定。因此，飲用水水源風(fēng)險排查對于城市安全尤為重要。

大伙房水庫是遼河流域最重要的水庫型飲用水水源地，為沈陽、大連、鞍山、撫順、營口、遼陽和盤錦7 個城市提供生活和工業(yè)用水，可實現(xiàn)年供水21億m3，服務(wù)人口2 300 萬人，對遼寧全省經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義［1］。

飲用水水源地風(fēng)險排查傳統(tǒng)采用在線監(jiān)測、人工巡查、衛(wèi)星遙感方法，優(yōu)勢是靈活、易操作，劣勢是時間長、效率低、范圍小。相比之下，無人機監(jiān)測具有影像分辨率高、方便快捷、安全穩(wěn)定、機動靈活、節(jié)約人力物力等優(yōu)勢。

本文旨在通過無人機航拍對大伙房水庫周邊潛在風(fēng)險源進行全面排查，及時更新有關(guān)信息，以進一步增強水源地保護區(qū)管理能力，使水源保護區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量持續(xù)向好。

2 大伙房水庫概況

2.1 地理位置

大伙房水庫是大伙房飲用水水源的取水口所在地，位于遼寧省東部偏北，渾河撫順市區(qū)段上游，距撫順市中心18 km，距沈陽市68 km，地理坐標(biāo)為123°39'42＂—125°28'58＂E，41°41'10＂—42°38'32＂N之間［2］。大伙房水庫主要服務(wù)功能為生活飲用水、防洪、灌溉和發(fā)電，其形態(tài)特征見表1。

表1 大伙房水庫形態(tài)特征

大伙房水庫東西長約35 km，水面最寬處達4 km，最窄處約0.3 km，是一個帶狀河谷型水庫，流域面積為5 437 km2，最大水深37.0 m，建設(shè)初期最大庫容21.87 億m3，2005 年進行除險加固工程后總庫容增至22.68 億m3［3］。

2.2 水文特征

大伙房水庫集水面積廣，水資源主要來源于較為充沛的降水，流域控制面積5 437 km2，年均徑流量15.7 億m3，最大徑流量為30.31 億m3，最小徑流量為5.72 億m3。大伙房飲用水水源地保護區(qū)內(nèi)共有流域面積50 km2以上的河流35 條，其中直接匯入大伙房水庫的河流有渾河、蘇子河和社河3 條；此外，還有流域面積10～50 km2的7 條小型河流直接匯入大伙房水庫［4］。

3 航拍平臺及參數(shù)

3.1 航拍平臺

航拍平臺采用成都縱橫CW-15 垂直起降型無人機。CW-15 使用飛行全程主動安全技術(shù)，其搭載前視、下視毫米波雷達，在起飛、巡航、降落各階段實時感知障礙物，通過智能避障算法，實現(xiàn)飛行路徑動態(tài)規(guī)劃。避障系統(tǒng)可以幫用戶躲避新建的障礙物；利用下視雙目智能避障系統(tǒng)，則可自動進行地形智能感知，降落點智能篩選，在復(fù)雜情況下確保無人機安全降落。CW-15 還配備有ADS-B，可以實時感知160 km 范圍內(nèi)的飛行器，實現(xiàn)威脅預(yù)警與自動規(guī)避；該機基于高精度數(shù)字三維地圖，利用快速全局路徑搜索、路徑規(guī)劃和碰撞檢測算法，還能實現(xiàn)點對點智能地形匹配飛行。CW-15 無人機見圖1。

圖1 CW-15 無人機

CW-15 無人機參數(shù)見表2。

表2 CW-15無人機參數(shù)

傳感器參數(shù)見表3。

3.2 航拍參數(shù)

航拍時間為2021 年10 月19 日至2021 年10月23 日，飛行高度950 m，航拍范圍為大伙房水源地一、二級保護區(qū)，共獲取照片11 828 張。利用武漢航天遠(yuǎn)景公司攝影測量軟件進行影像拼接與處理，生成保護區(qū)的正射影像。

4 疑似風(fēng)險源遙感解譯

4.1 風(fēng)險源分類標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)實際管理工作的需要，風(fēng)險源按照如下分類：工業(yè)企業(yè)、養(yǎng)殖企業(yè)、污水處理廠、加油站、醫(yī)療院所、橋梁、垃圾填埋場、采礦企業(yè)和其他。

4.2 遙感解譯流程

本次解譯采用了傳統(tǒng)的目視解譯方式。先根據(jù)已掌握的風(fēng)險源數(shù)據(jù)，將其和航拍正射影像疊加，參考風(fēng)險源目標(biāo)處影像的顏色、色調(diào)、紋理、形狀、大小、陰影、圖案、位置、布局等，建立目標(biāo)水源地風(fēng)險源解譯標(biāo)志，然后完成整個保護區(qū)內(nèi)風(fēng)險源的解譯。對于無法在影像上準(zhǔn)確判斷的地類，如加油站、醫(yī)療院所等，從其他數(shù)據(jù)源如天地圖、高德等在線地圖上提取保護區(qū)的POI 信息，再結(jié)合遙感影像確定。

通過遙感解譯提取大伙房水庫內(nèi)風(fēng)險源圖斑，利用航拍影像和衛(wèi)星影像解譯大伙房水庫的疑似風(fēng)險源。同時，對保護區(qū)內(nèi)每個疑似風(fēng)險源在ArcGIS中編寫Arcpy 腳本，制作每個圖版的示意圖，標(biāo)注解譯出的類別、經(jīng)緯度、行政區(qū)等，為地方環(huán)境保護部門提供管理依據(jù)。

4.3 解譯結(jié)論

根據(jù)遙感信息解譯出的大伙房水庫疑似風(fēng)險源清單具體見表4。

表4 大伙房水庫疑似風(fēng)險源清單

根據(jù)解譯結(jié)果統(tǒng)計信息可以看出，大伙房水源保護區(qū)內(nèi)風(fēng)險源共22 個，以小型養(yǎng)殖企業(yè)和工業(yè)企業(yè)為主，采礦企業(yè)次之，其他風(fēng)險源數(shù)量相對較少。

5 結(jié)語

本文以無人機風(fēng)險排查為手段，梳理了大伙房水庫周邊所有疑似風(fēng)險源清單，統(tǒng)計出疑似風(fēng)險源共22 個，主要為小型養(yǎng)殖企業(yè)和工業(yè)企業(yè)。如需進一步確定各個風(fēng)險源真實性質(zhì)，仍需輔助資料收集和實地走訪等方式。從初級層面，無人機風(fēng)險排查已大大減少時間成本，證明了無人機監(jiān)測識別飲用水水源風(fēng)險源的可行性，為水環(huán)境風(fēng)險常規(guī)監(jiān)測提供了新的技術(shù)手段。研究結(jié)果對于管理城市水資源具有現(xiàn)實意義，對于水源風(fēng)險監(jiān)測與防控技術(shù)體系建設(shè)具有一定參考價值。