摘要：在城乡一体化发展进程中，农村公路是其中一项基本公共服务，是满足农民群众基本生活与生产需要的重要基础设施。目前，我国农村公路建设及养护总体比较粗放，通过信息化手段及时掌握管理区划内的农村公路建设及养护状态，对交通运输管理部门精准扶贫、全面决胜小康社会具有积极意义。卫星遥感具有观察范围广、信息全面真实、成本低等特点，目前在交通领域得到了一定应用。本文主要介绍了遥感影像技术在农村公路管理中的应用。
关键词：遥感影像技术；农村公路管理；应用
引言
公路建设项目对环境的影响具有点多、线长、面广的特点，其对生态环境的影响贯穿于项目实施的全程。施工造成大面积原生土地被扰动，植被覆盖率减小，挖方填方改变地质结构，甚至造成山体滑坡、泥石流等地质灾害，破坏了公路沿线的生态环境平衡。施工期的生态破坏与环境污染控制是公路建设项目环境保护工作的重点，开展公路工程环境监理工作对公路施工期的环境保护意义重大。
1农村公路建设现状
农村公路技术等级低，分布分散，路况较差，鉴于农村公路建设任务繁重和地方筹资困难，在满足基本需求的前提下，各地对农村公路大都采取了较低的技术标准，尤其是中西部地区大部分农村公路采取了简化的路面结构形式，甚至有的直接在原有路基上简单进行了路面硬化，线形标准也经常根据地形顺势而建，很多情况下都没有实施专门的排水防护工程与标志标线及交通安全设施等安保工程，总体上达不到现有等级公路的各项技术要求。此外，由于桥涵的单位建养成本都比较高，在缺乏专项资金情况下，农村公路尤其是通村公路建设中往往因为资金不足，忽视了桥涵等构造物，缺桥少涵、危桥众多、管养责任主体不明确等问题在农村公路上十分常见。
2遥感影像技术在农村公路管理中的应用
2.1农村公路核查
2.1.1农村公路信息提取
路网信息提取技术流程如图1所示。
图1 路网信息提取技术流程图
1）基于结构感知的路网区域概率模型建立
基于局部结构张量分析，利用路网结构在方向性、非周期性等方面的度量方法，进而建立光谱对比、尺度无关的路网区域概率模型，以服务遥感影像的平滑与增强及道路片段的提取和道路网络的重建。
2）路网结构导向的遥感影像平滑与增强
建立任务导向的平滑与增强方法，对不同结构特征的区域进行自适应处理，从而使噪音和其他干扰得到充分平滑的同时，类路网结构得以保持甚至加强。
3）基于直线支持区的路网基元检测
根据每个像素点及其邻域上下文的局部向性、非周期性等特征信息，确定合理的特征描述符；基于路网区域的概率模型及局部区域特征描述，确定合理的区域生长算法建立局部直线支持区；根据支持区形状，确定合理的聚类算法对属性相似的支持区进行合并、拟合以提取路网片段，并结合路网高置信度路网区域，建立为学习服务的标记样本数据集。
4）基于深度学习的路网拓扑结构重建
根据路网区域概率模型和提取的路网片段，基于路网拓扑结构对遮挡、阴影等复杂背景下的视觉非显著道路信息进行恢复与重建，进而得到路网拓扑信息。
2.1.2核查分析与成果制作
基于真实的农村公路路网信息，对公路年报数据进行核查分析。核查分析采用半自动方式，对未按计划建设道路、未铺设路面和已实施未完成的道路（路面已铺设道路的路面宽度不能满足设计标准）进行核查与统计。核查统计分析结果采用柱图、饼图、折线图等多种展现方式集中展示，直观说明各地区农村公路核查统计结果。同时，对于核查细节、核查总体情况等采用专题图和示意图的方式进行展示。
2.2农村公路环境监理
公路交通工程施工期工程环境监理评价指标体系使公路建设环境保护和施工期环境管理科学化、规范化，为工程环境监理工作提供技术支持。施工期工程环境监理评价指标体系的建立能够及时准确地了解公路建设过程中各分项工程施工对环境产生的影响范围和程度，并核实环评和设计中环保措施的有效性和适用性。结合高分辨率遥感影像工作特点、信息提取能力及目前的技术手段，选取路侧生物量监测、路侧耕地复垦量等21项监理指标，来反映公路工程建设过程中环境监理工作。从生态环境要素提取、公路监理对象提取技术、公路环境监理对象的变化检测技术等方面，分析了公路工程环境监理对象在高分辨率遥感图像中的提取及变化检测技术的可行性。初步分析大气环境、水环境、声环境以及生态环境的环境监理特点、频次与时间，综合分析认为高分遥感影像适用于生态环境监理频次的确定，而不适用于其他环境要素，根据土地利用变化检测分析结果以及景观格局变化检测结果的分析。根据不同植被条件下不同时间跨度的土地利用变化检测分析结果，在植被条件较好的地带，2个生长季地区植被变化达到70.5％，而1个生长季内以农田植被为主的区域内，植被变化率为13.5％。根据分析结果可基本确定，在一年至一年半的时间周期内应用高分遥感数据开展施工期环境监理较适合。根据景观格局变化分析，工程对景观影响最大是在施工期的一年内，随着工程的开展，施工期环保工程及环保措施逐渐发挥作用，对区域景观质量又有一定的恢复作用，以一年为周期，应用高分遥感影像对施工期工程景观影响进行监测比较适合。
2.3农村公路基本信息采集
传统的农村公路信息采集和核查需要人员去现场实际获取信息，耗费大量的人力物力资源，而且业务人员水平参差不齐，容易导致数据的真实性、准确性、全面性得不到保障。基于高分辨卫星影像可以提取农村公路的具体位置、宽度、里程等属性信息，结合地方农村公路管理部门上报的农村公路数据库和报表，对已修建未上报路段、建设进度缓慢路段、未按要求建设路段等依次进行核查，可全面了解掌握全省农村公路的建设情况。另外，结合这些影像数据信息，可进行农村公路的需求分析，辅助农村公路规划，有效提高交通扶贫的精准性。图2为遥感影像在农村公路核查中的典型应用示意图。其中，绿色代表从遥感影像中识别的路网，蓝色代表地方农村公路管理部门报送的道路路线与遥感影像中识别路网的重合部分，红色代表遥感影像中未包含但地方农村公路管理部门报送数据中存在的路段。红色路段可认为存疑路段，可能是道路状况发生明显变化的路段，如路面破损、塌陷等，可作为工作人员现场重点检查的对象。
图2 农村公路遥感影像核查示意图
结语
遥感影像应用有助于改变农村公路传统的粗放式管理模式，能够在较大尺度上获取管理区划内的农村公路总体信息，信息获取快速、便捷、覆盖率高。遥感影像应用是交通运输管理部门实现管理区划内农村公路状态及信息监控管理，维持信息及时性、有效性的重要技术手段，对我国“四好农村路”建设、全面决胜小康社会具有重要意义。但目前遥感影像在农村公路中的应用也存在影像数据更新周期相对较长、受天气影响较大的缺陷，其应用价值将随着遥感影像技术的发展而逐步提高。
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论文作者:杨臻康1,安宝山2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/9
标签：遥感论文; 农村公路论文; 路网论文; 影像论文; 施工期论文; 公路论文; 环境论文; 《基层建设》2019年第25期论文;