許文盛， 聶文婷， 王一峰， 沈盛彧， 張平倉(cāng)

(長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院， 430010，武漢)

棄渣場(chǎng)監(jiān)測(cè)是生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容[1]，深圳光明新區(qū)渣土受納場(chǎng)“12·20”特別重大滑坡事故發(fā)生后，棄渣場(chǎng)的安全穩(wěn)定已成為全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)[2]，及時(shí)定期開展棄渣場(chǎng)的水土保持監(jiān)測(cè)，尤其是對(duì)堆渣量>500萬m3的超大型棄渣場(chǎng)開展監(jiān)控已成為水土保持監(jiān)測(cè)工作的重中之重。經(jīng)過70多年的發(fā)展[3]，尤其是3S(RS、GIS、GPS)技術(shù)在水土保持領(lǐng)域的應(yīng)用，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)由調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)逐步發(fā)展到調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)與遙感觀測(cè)相結(jié)合的空地立體監(jiān)測(cè)。近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)對(duì)民用領(lǐng)域的開放，基于無人機(jī)低空遙感的水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)也日臻成熟[4-5]，并與調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)及遙感觀測(cè)相結(jié)合，發(fā)展為“空天地一體化”監(jiān)測(cè)技術(shù)。由于棄渣場(chǎng)空間尺度的特殊性，其監(jiān)測(cè)既不同于坡面尺度的地物特征監(jiān)測(cè)，也不同于流域尺度的地物特征監(jiān)測(cè)[1]；因此在監(jiān)測(cè)方法上，除了傳統(tǒng)的調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)外，無人機(jī)監(jiān)測(cè)已得到大規(guī)模應(yīng)用[1-2,4-5]，并取得了顯著成效。然而，受續(xù)航能力及飛行條件的限制，無人機(jī)低空遙感無法實(shí)現(xiàn)對(duì)棄渣場(chǎng)，尤其是超大型棄渣場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。目前“放管服”改革正在進(jìn)行，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目事中事后監(jiān)管也在日益加強(qiáng)，如何基于現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)超大型棄渣場(chǎng)的實(shí)時(shí)有效監(jiān)控，已成為水土保持監(jiān)測(cè)工作新的技術(shù)增長(zhǎng)點(diǎn)。以筆者團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的堆渣量>500萬m3的某超大型棄渣場(chǎng)為背景，基于視頻監(jiān)控技術(shù)，結(jié)合無人機(jī)低空遙感技術(shù)及傳統(tǒng)的調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)等，構(gòu)建了一套針對(duì)超大型棄渣場(chǎng)的監(jiān)控方案，以期提高新時(shí)期水土保持監(jiān)測(cè)水平，為水土流失防治提供新的技術(shù)支撐手段，促進(jìn)我國(guó)生態(tài)文明的建設(shè)與發(fā)展。

1 水土保持監(jiān)控總體思路

1.1 主要監(jiān)控內(nèi)容

根據(jù)《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測(cè)規(guī)程(試行)》(辦水保〔2015〕139號(hào)，以下簡(jiǎn)稱《規(guī)程》)，棄渣場(chǎng)的監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括渣場(chǎng)的數(shù)量、位置、方量、表土剝離、防治措施落實(shí)情況等。受深圳光明新區(qū)渣土受納場(chǎng)“12·20”特別重大滑坡事故啟示，依據(jù)超大型棄渣場(chǎng)施工特點(diǎn)及棄渣可能產(chǎn)生的危害，應(yīng)建設(shè)單位要求，除《規(guī)程》規(guī)定的監(jiān)測(cè)內(nèi)容外，還應(yīng)對(duì)棄渣施工方式、堆渣邊坡情況、防治措施效果等開展監(jiān)控。

本文所指的對(duì)超大型棄渣場(chǎng)的水土保持監(jiān)控包括《規(guī)程》規(guī)定的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，是廣義上的水土保持監(jiān)測(cè)。

1.2 監(jiān)控基本原則

根據(jù)監(jiān)控的內(nèi)容，確定的監(jiān)控基本原則主要包括全面監(jiān)控與重點(diǎn)監(jiān)控相結(jié)合、多種方法綜合運(yùn)用、監(jiān)控方法易操作、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)客觀真實(shí)等。

1)全面監(jiān)控與重點(diǎn)監(jiān)控相結(jié)合原則。在對(duì)棄渣場(chǎng)數(shù)量、位置、方量、表土剝離、防治措施落實(shí)情況等進(jìn)行全面監(jiān)控基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)棄渣施工方式、堆渣邊坡情況、防治措施效果等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2)多種方法綜合運(yùn)用原則。將常規(guī)方法和先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，綜合運(yùn)用調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)、無人機(jī)監(jiān)測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控等多種方法，各種方法間取長(zhǎng)補(bǔ)短，以實(shí)現(xiàn)對(duì)超大型棄渣場(chǎng)的有效監(jiān)控。

3)監(jiān)控方法易操作原則。多種方法在綜合運(yùn)用的同時(shí)，綜合考慮各種方法的適用性和經(jīng)濟(jì)性，并以簡(jiǎn)便、易操作為原則，使不同方法能充分發(fā)揮各自的最大監(jiān)控功能。

4)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)客觀真實(shí)原則。監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行測(cè)定，做好原始數(shù)據(jù)記錄，不編造、虛構(gòu)，以便監(jiān)控工作具有有效的指導(dǎo)性，為棄渣場(chǎng)后續(xù)的穩(wěn)定性評(píng)估提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.3 總體監(jiān)控思路

根據(jù)《規(guī)程》，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)于堆渣量>500萬m3的超大型棄渣場(chǎng)，監(jiān)控內(nèi)容包括棄渣場(chǎng)基本情況、表土剝離情況、堆渣量、水土保持防治措施、堆渣邊坡處理情況及堆渣工藝等。相應(yīng)的監(jiān)控指標(biāo)包括渣場(chǎng)數(shù)量、渣場(chǎng)位置、表土剝離方式、表土剝離量、渣場(chǎng)棄渣量、防治措施量、防治措施實(shí)施進(jìn)度、防治措施效果、堆渣邊坡處理情況、堆渣施工方式等；其中，渣場(chǎng)數(shù)量、渣場(chǎng)位置、表土剝離量、渣場(chǎng)棄渣量、防治措施量等為定量指標(biāo)，表土剝離方式、防治措施實(shí)施進(jìn)度、防治措施效果、堆渣邊坡處理情況、堆渣施工方式等為定性指標(biāo)。采用的方法包括調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)、無人機(jī)監(jiān)測(cè)及視頻監(jiān)控等，其中，調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)、無人機(jī)監(jiān)測(cè)主要用于定量指標(biāo)監(jiān)控，視頻監(jiān)控用于定性指標(biāo)。

筆者提出的超大型棄渣場(chǎng)水土保持監(jiān)控總體思路如圖1所示。根據(jù)思路，采用調(diào)查監(jiān)測(cè)和地面觀測(cè)對(duì)渣場(chǎng)數(shù)量、渣場(chǎng)位置及表土剝離方式等進(jìn)行監(jiān)測(cè)；采用無人機(jī)低空遙感技術(shù)對(duì)表土剝離量、渣場(chǎng)棄渣量及防治措施量等進(jìn)行監(jiān)測(cè)；采用視頻技術(shù)對(duì)防治措施實(shí)施進(jìn)度、防治措施效果、堆渣邊坡處理情況、堆渣施工方式等進(jìn)行監(jiān)控；最后，基于中心管理平臺(tái)，將調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)、無人機(jī)監(jiān)測(cè)結(jié)果與視頻監(jiān)控結(jié)果進(jìn)行綜合分析，以掌握棄渣場(chǎng)的變化情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)棄渣場(chǎng)的有效監(jiān)控，進(jìn)而為超大型棄渣場(chǎng)的科學(xué)有效監(jiān)管提供依據(jù)。

由于調(diào)查監(jiān)測(cè)和地面觀測(cè)均為常規(guī)監(jiān)測(cè)方法，已為水土保持工作者所熟知[3]，無人機(jī)技術(shù)也已在水土保持監(jiān)測(cè)中得到較多的成功應(yīng)用[4-5]，因此筆者將重點(diǎn)對(duì)視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

2 視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)

視頻監(jiān)控是指利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行處理、分析和理解，對(duì)監(jiān)控場(chǎng)景中的變化進(jìn)行定位、識(shí)別和跟蹤，并在此基礎(chǔ)上分析和判斷目標(biāo)的行為[6]。視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由中心管理平臺(tái)、前端單元、客戶端單元和傳輸網(wǎng)絡(luò)4大部分組成[7]，以下將主要對(duì)其在超大型棄渣場(chǎng)中應(yīng)用時(shí)的信息采集、存儲(chǔ)、傳輸及管理使用等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

2.1 監(jiān)控信息采集

監(jiān)控信息采集由前端單元完成，前端單元負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)視音頻、報(bào)警信號(hào)的收集和各種監(jiān)控外圍設(shè)備的控制，可以采用基于NVS(network video system)系統(tǒng)軟件的視頻源、基于NVR(network video recorder)硬件架構(gòu)的視頻源或基于RTSP協(xié)議的視頻源[8]。本文案例渣場(chǎng)采用RTSP技術(shù)，因?yàn)镽TSP通過網(wǎng)絡(luò)直接連接攝像頭，允許同時(shí)多個(gè)串流需求控制，能容忍網(wǎng)絡(luò)延遲，降低服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)用量[9]。

由于本文案例渣場(chǎng)為超大型平原棄渣場(chǎng)、占地面積較大，因此要對(duì)防治措施實(shí)施進(jìn)度、防治措施效果、堆渣邊坡處理情況及堆渣施工方式進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控點(diǎn)的布設(shè)是關(guān)鍵。渣場(chǎng)占地面積大，根據(jù)主體工程施工進(jìn)度，其進(jìn)出口數(shù)量和位置都會(huì)發(fā)生變化，假定渣場(chǎng)進(jìn)出口各有2個(gè)，且堆渣為四邊形，則棄渣場(chǎng)地需布設(shè)16處監(jiān)控點(diǎn)，具體布設(shè)方式為：進(jìn)口處2個(gè)(每個(gè)進(jìn)口布設(shè)1個(gè))，出口處2個(gè)(每個(gè)出口布設(shè)1個(gè))，棄渣場(chǎng)4個(gè)角各布設(shè)1個(gè)，4個(gè)堆渣坡面8個(gè)(每個(gè)坡面布設(shè)2個(gè))。

圖1 超大型棄渣場(chǎng)水土保持監(jiān)控總體思路Fig.1 General supervising scheme of soil and water conservation for a super large disposal area

進(jìn)口處監(jiān)控點(diǎn)主要監(jiān)控運(yùn)渣車輛的數(shù)量和車上堆渣情況，出口處監(jiān)控點(diǎn)主要監(jiān)控運(yùn)渣車出去的數(shù)量，并用來對(duì)進(jìn)入渣場(chǎng)的運(yùn)渣車數(shù)量進(jìn)行復(fù)核；4角處的監(jiān)控點(diǎn)主要用于監(jiān)控堆渣的施工方式及渣場(chǎng)頂部情況；堆渣坡面處的監(jiān)控點(diǎn)主要用于監(jiān)控堆渣邊坡的處理情況、邊坡處的水土保持措施實(shí)施進(jìn)度及防治效果。

2.2 信息存儲(chǔ)與傳輸

監(jiān)控點(diǎn)攝像頭一般不間斷工作，單幀視頻高清碼率約2 M，按每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)存儲(chǔ)30 d計(jì)算，單個(gè)監(jiān)控點(diǎn)每天需要22 G，1個(gè)月共需660 G容量，因此每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)配置容量1 T的存儲(chǔ)硬盤。由于棄渣場(chǎng)位置一般較為偏僻，不易布設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)，因此監(jiān)控信息采用4 G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行傳輸。然而，單個(gè)監(jiān)控點(diǎn)每日數(shù)據(jù)量達(dá)22 G，若對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，則一方面耗費(fèi)大量的流量，另一方面也給中心管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析帶來很大壓力；因此需要在信息傳輸前，對(duì)監(jiān)控信息進(jìn)行自動(dòng)判別，然后根據(jù)需要進(jìn)行選擇性傳輸。自動(dòng)判別通過內(nèi)置于攝像頭的智能監(jiān)控軟件設(shè)置智能控制算法和監(jiān)控時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，主要對(duì)某一設(shè)定時(shí)段始末相應(yīng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的變化進(jìn)行分析，并與中心管理平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互。

由于堆渣邊坡穩(wěn)定和擋渣墻的實(shí)施，是決定棄渣場(chǎng)穩(wěn)定的關(guān)鍵，因此視頻監(jiān)控的重點(diǎn)是堆渣邊坡處理情況及防治措施實(shí)施進(jìn)度。自動(dòng)判別主要基于某一間隔時(shí)段(可預(yù)先設(shè)定時(shí)間，如60 min、120 min等)前后攝像頭拍攝的2幀影像(照片)相關(guān)元素(如坡高、坡長(zhǎng)、擋渣墻長(zhǎng)度等)的對(duì)比計(jì)算，有變化時(shí)(具體變化參數(shù)可預(yù)設(shè)定并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行調(diào)整)，說明坡面有新的堆渣，或發(fā)生較大變形，或水土保持措施有新的變化，此時(shí)智能監(jiān)控軟件將坡面影像信息傳輸給中心管理平臺(tái)，啟動(dòng)人工查看模式，進(jìn)而監(jiān)控人員通過中心管理平臺(tái)遠(yuǎn)程連接前端單元，再通過攝像頭查看堆渣坡面變化和水土保持措施實(shí)施情況。對(duì)比計(jì)算由內(nèi)置于攝像頭內(nèi)的智能監(jiān)控軟件完成，軟件附有專門計(jì)算程序。

另外，通過判別，當(dāng)堆渣坡面或水土保持措施實(shí)施進(jìn)度無明顯變化(變化值小于預(yù)設(shè)的參數(shù))時(shí)，每0.5 d或1 d監(jiān)控點(diǎn)攝像頭將拍攝的相應(yīng)影像(照片)信息傳輸?shù)街行墓芾砥脚_(tái)，包括堆渣坡面影像、水土保持措施影像、渣場(chǎng)進(jìn)出口運(yùn)渣車輛實(shí)況影像、堆渣施工實(shí)況影像、渣頂實(shí)況影像等。這樣既能監(jiān)控渣場(chǎng)的實(shí)況，又能節(jié)省數(shù)據(jù)流量及存儲(chǔ)資源。

監(jiān)控信息自動(dòng)判別和選擇性傳輸思路如圖2所示。

圖2 監(jiān)控信息自動(dòng)判別和選擇性傳輸思路Fig.2 Automatic identification and selective transmission scheme of monitoring information from cameras

2.3 信息管理與使用

信息管理主要由中心管理平臺(tái)完成，中心管理平臺(tái)是整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，由一組服務(wù)器和硬件的算法處理卡及智能軟件構(gòu)成[10]。一方面，中心管理平臺(tái)接收前端單元傳輸過來的監(jiān)控信息，并將其與調(diào)查監(jiān)測(cè)信息、地面觀測(cè)信息、無人機(jī)監(jiān)測(cè)信息等一同進(jìn)行存儲(chǔ)；另一方面，管理平臺(tái)按照水土保持監(jiān)測(cè)相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求，將存儲(chǔ)的信息進(jìn)行匯總分析，形成超大型棄渣場(chǎng)的監(jiān)控成果；同時(shí)，中心管理平臺(tái)作為客戶端單元和前端單元之間的紐帶，使兩者能夠?qū)崿F(xiàn)信息流交換，進(jìn)而客戶端單元能通過中心管理平臺(tái)連接到前端單元，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控點(diǎn)信息的瀏覽與查看，對(duì)棄渣場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

客戶端單元通過客戶端軟件與中心服務(wù)平臺(tái)相聯(lián)接，通過中心管理平臺(tái)完成對(duì)前端單元監(jiān)控信息的瀏覽、控制等功能。當(dāng)前端單元監(jiān)控點(diǎn)啟動(dòng)人工查看模式時(shí)，中心管理平臺(tái)輸出報(bào)警信息給客戶端單元，以便監(jiān)控技術(shù)人員通過客戶端單元對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查看。報(bào)警信息輸出有3種傳輸機(jī)制，分別為HTTP通信機(jī)制[8]、Socket通信機(jī)制[11]及郵箱通信機(jī)制[12]。本文案例渣場(chǎng)采用HTTP通信機(jī)制，該通信機(jī)制是構(gòu)建在HTTP協(xié)議之上，基于Web的開發(fā)，使服務(wù)器(智能控制軟件)與客戶端(報(bào)警輸出端)可進(jìn)行遠(yuǎn)程報(bào)警信息傳輸[10]，當(dāng)中心管理平臺(tái)給客戶端單元傳輸報(bào)警信息的同時(shí)，也會(huì)將報(bào)警信息推送至監(jiān)控技術(shù)人員手機(jī)上，以示提醒。

3 視頻監(jiān)控與其他方法的融合

3.1 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)融合

如圖1所示，對(duì)超大型棄渣場(chǎng)的監(jiān)控，除視頻技術(shù)監(jiān)控的定性指標(biāo)外，還有調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)及無人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)的定量指標(biāo)；在數(shù)據(jù)類型方面，既有視頻數(shù)據(jù)、圖片數(shù)據(jù)、無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)，還有基于無人機(jī)遙感數(shù)據(jù)解譯生成的DEM、DOM數(shù)據(jù)，以及調(diào)查監(jiān)測(cè)和地面觀測(cè)獲取的文本數(shù)據(jù)等。因此，需要對(duì)不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行融合并分析，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)超大型棄渣場(chǎng)的全面有效監(jiān)控。

數(shù)據(jù)融合由中心管理平臺(tái)完成，平臺(tái)根據(jù)棄渣場(chǎng)特征，將接收的信息分為基本信息、表土剝離、防治措施、堆渣進(jìn)度、施工工藝、三維模型等多個(gè)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)。各模塊信息可劃分為數(shù)據(jù)層、特征層和決策層3類[13]。其中，數(shù)據(jù)層為各模塊存儲(chǔ)的原始信息。對(duì)于視頻監(jiān)控信息，因數(shù)據(jù)量大，由技術(shù)人員根據(jù)監(jiān)測(cè)需求進(jìn)行選擇性存儲(chǔ)；對(duì)于無人機(jī)遙感信息，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯并輔以人工校核分析后，將相關(guān)數(shù)據(jù)自動(dòng)關(guān)聯(lián)上傳至中心管理平臺(tái)；對(duì)于地面觀測(cè)和調(diào)查監(jiān)測(cè)信息，由技術(shù)人員按水土保持相關(guān)技術(shù)規(guī)程要求整理后，上傳至中心管理平臺(tái)。特征層為各模塊原始信息通過二次抽取“索引化整合”邏輯關(guān)聯(lián)后形成的數(shù)據(jù)，中心管理平臺(tái)為不同模塊數(shù)據(jù)之間建立了公式關(guān)聯(lián)，通過關(guān)聯(lián)，不同模塊數(shù)據(jù)建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)接口，即形成特征層數(shù)據(jù)。決策層是硬件處理算法對(duì)特征層數(shù)據(jù)計(jì)算得出的監(jiān)控結(jié)果數(shù)據(jù)，按照水土保持技術(shù)規(guī)程，結(jié)合實(shí)際監(jiān)控需求，中心管理平臺(tái)通過對(duì)特征層數(shù)據(jù)二次計(jì)算生成目標(biāo)數(shù)據(jù)以供決策，如攔渣率、土壤流失控制比等指標(biāo)。

3.2 監(jiān)控成果輸出

監(jiān)控成果包括2類，一類是決策層數(shù)據(jù)按照水土保持監(jiān)測(cè)相關(guān)技術(shù)規(guī)程規(guī)范要求，分別生成水土保持季度、年度、總結(jié)性或?qū)ｎ}監(jiān)測(cè)成果，表現(xiàn)形式為數(shù)據(jù)表格、報(bào)告及相關(guān)圖件。這一功能由中心管理平臺(tái)完成，平臺(tái)內(nèi)預(yù)先設(shè)置了表格格式和報(bào)告模板，且監(jiān)控技術(shù)人員可通過客戶端單元對(duì)成果數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽、查看和編輯。另一類是基于對(duì)不同類型數(shù)據(jù)的融合，中心管理平臺(tái)通過對(duì)前端單元傳輸過來的信息計(jì)算，自動(dòng)判別是否啟動(dòng)人工查看模式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，或監(jiān)控技術(shù)人員直接將視頻監(jiān)控成果、無人機(jī)三維模型及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和地面觀測(cè)成果進(jìn)行疊加，實(shí)現(xiàn)對(duì)超大型棄渣場(chǎng)的三維瀏覽、分析和監(jiān)控。

4 結(jié)論

引入視頻監(jiān)控技術(shù)，將其與調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)及無人機(jī)遙感技術(shù)相融合，構(gòu)建了一套針對(duì)超大型棄渣場(chǎng)的水土保持監(jiān)控技術(shù)方案，如圖3所示。視頻技術(shù)主要用于水土流失防治措施實(shí)施進(jìn)度、防治措施效果、堆渣邊坡處理情況、堆渣施工方式等定性指標(biāo)的監(jiān)控，調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)及無人機(jī)監(jiān)測(cè)主要用于渣場(chǎng)數(shù)量、渣場(chǎng)位置、表土剝離量、渣場(chǎng)棄渣量、防治措施量等定量指標(biāo)的監(jiān)控。

圖3 超大型棄渣場(chǎng)水土保持監(jiān)控流程圖Fig.3 Flow diagram of soil and water conservation supervising for a super large disposal area

重點(diǎn)從信息采集、信息存儲(chǔ)與傳輸、信息管理與使用等3方面闡述了視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由中心管理平臺(tái)、前端單元、客戶端單元及傳輸網(wǎng)絡(luò)4大部分組成。其中：監(jiān)控信息采集由前端單元攝像頭完成，可采用基于NVS、NVR或RTSP的視頻源；信息存數(shù)由監(jiān)控點(diǎn)專配的存儲(chǔ)硬盤完成，信息傳輸基于自動(dòng)判別技術(shù)進(jìn)行定時(shí)或選擇性傳輸，采用4G無線網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)判別由內(nèi)置于攝像頭的智能監(jiān)控軟件設(shè)置智能控制算法和監(jiān)控時(shí)間來實(shí)現(xiàn)；信息管理與使用由中心管理平臺(tái)完成，平臺(tái)在接收、存儲(chǔ)、匯總及分析信息的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)客戶端單元與前端單元間的信息流交換，進(jìn)而可對(duì)棄渣場(chǎng)開展有效監(jiān)控。

不同方法的數(shù)據(jù)融合由中心管理平臺(tái)完成，平臺(tái)首先將視頻監(jiān)控、調(diào)查監(jiān)測(cè)、地面觀測(cè)及無人機(jī)遙感的不同類型數(shù)據(jù)，按照不同數(shù)據(jù)模塊存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)層，然后通過二次抽取“索引化整合”邏輯關(guān)聯(lián)，形成具有統(tǒng)一服務(wù)接口的特征層數(shù)據(jù)，最后按照監(jiān)控要求，計(jì)算輸出具體水土保持監(jiān)控指標(biāo)的決策層數(shù)據(jù)，同時(shí)可輸出水土保持監(jiān)測(cè)季度、年度、總結(jié)性或?qū)ｎ}成果，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)棄渣場(chǎng)現(xiàn)狀的三維瀏覽、分析與監(jiān)控。

本文構(gòu)建的監(jiān)控方案具有簡(jiǎn)便、實(shí)用的特點(diǎn)，可為超大型棄渣場(chǎng)的水土保持監(jiān)控提供新的技術(shù)支撐，也可為其他類型棄渣場(chǎng)的監(jiān)控提供技術(shù)參考；但由于受前端單元野外管理難度大、信息交互傳輸數(shù)據(jù)量大等多種因素的限制，且該方案的應(yīng)用還處于起步階段，因此還需要在不斷的實(shí)踐中，對(duì)本文所提出的方案做進(jìn)一步的探討和完善。