0引言
高速公路工程建设环境监测体系主要包括工程建设环保达标监测和环保工程监测两个层面，两者的监测管理方法和技术存在一定差异。由于高分辨率遥感影像应用等先进监理手段尚处于探索阶段，大部分项目部仍采用传统的人员巡视、旁站为主，现场监测手段相对较少；而卫星遥感图像具有空间性、高分辨率、视野广泛、蕴含信息量多以及周期性长等优势，如果应用于高速公路工程建设环境监测管理工作中可以充分发挥其独特优点，提高监测数据和图像的精度，并提升管理的效率和水平。
本文对高分辨率RS技术在提取和管理高速公路工程建设环境监测对象方面存在的问题进行了分析，并研究了高速公路工程建设环境监测管理的内容及RS技术的相关应用。
1基于RS技术的高速公路工程施工环境监测管理技术流程
应用RS技术进行环境监测管理的前提是提取监测管理对象，其具体运作流程为：遥感数据影像→数据预处理→图像分割→建立知识库→公路工程施工建设环境监测信息→矢量输出。
第1阶段，根据已建高速公路项目的施工环境监测管理指标体系，首先将遥感影像按区域性质和地区属性进行分割；其次根据辐射特征、空间特征和位置关系建立原始图像知识库；最后依据有关规则和方法对环境信息进行提取分类，并做矢量输出。
第2阶段，根据图1对获取的高分辨遥感影像进行面向高速公路工程环境监理对象的信息提取与分类，以及对建设环境监理的各类系数和指标进行模糊规则分类提取，利用多期的提取和分类结果进行分析和对比，并利用RS系统将输出的图像和数据进行空间分析，例如修改、查询、分类归档。高速公路项目的环境保护工程监测和管理指的是对工程周边和沿线的绿化工程、植被、景观和噪声控制工程等环保工程进行目标分类，提取变化图斑和属性信息，编辑并输出属性报表，最后对环境进行监测。
图1监理对象分类流程2基于RS影像的高速公路工程环境监理内容
对高速公路工程施工环境监测管理主要以施工期为主，监管内容包括生态保护、水土保持、景观保护、绿化、污染物防治等环境保护内容，可分为环境系数达标监测管理和环境保护工程监测管理两大类。环境系数达标监测管理是指监测水质、噪声、空气质量和植被覆盖率等环保系数和指标是否符合国家设置的基准水平；环境保护工程检测管理是指对噪声控制工程、植被绿化工程、土壤修复工程、水污染防治工程等方面的管理，称为“环保（单项）工程监理”。
2.1环境监测管理数据达标方面
利用RS技术监测的图像具备时效性特点，实现了对水环境、社会环境和生态环境等层面的动态监测，保证了遥感图像的有效性和实时性。环
保达标监测管理的内容主要包括：①主体工程扰动范围达标监测，以及工程建设中施工周边设置的取、弃土场的土质监测；②项目沿线和周边水域的水质和水量受施工建设影响程度监测；③现有项目施工建设对周边区域生态环境影响范围的监测；④社会环境影响状况监测，主要是指高速公路工程施工及运营使道路沿线居民发生迁移或聚集的状况。
2.2环保工程监理方面
通过RS技术实现对噪声控制工程、植被绿化工程、土壤修复工程、水污染防治工程等的监测，能够精确掌握施工进度、施工范围以及工程完成程度等信息，但对水污染防治工程的监测由于技术原因难以完成。
环保工程的监理内容主要包括：植被绿化工程施工进度和完成度监测，包括中央分隔带、服务区绿化、路侧景观林带和土场区等相关绿化地区修复建设进度；噪声控制工程监理，即高速公路工程中的声屏障等隔音设施的建设监理，包括实施地点、工程规模等方面的内容。
3不同分辨率的RS影像在高速公路工程环境监理中的适用性对比与选择
高速公路工程建设环境具有复杂性和多样性的特点，即使两个相邻的区域在环境和景观上也有很大不同。基于以上问题，工程师针对高速公路工程不同的建设环境，应利用合适分辨率的遥感技术进行监测和管理。例如≥10m分辨率的遥感影像图像数据最适合对公路中心线周边1km范围内的建设环境进行监测；若分辨率＜10m，则RS技术的影像监测范围为公路中心线1km以内区域。在高速公路工程图像识别程度方面，首先是1m分辨率的WV（WorldView）和QB（QuickBird）具有识别公路建设工程主体部分程度高、定位精准、可以满足定量测量等优势；其次是ALOS数据；最后是识别程度最低的30m分辨率的TM（ThematicMapper）数据。
通过调查和研究发现，分辨率为10m的ALOS图像主要应用于大型公路项目建设环境的监管。而由于WV图像和QB图像在建设和监测管理方面的费用较高，故多适用于监测优先路段或短路段道路的建设环境。最优选择应该是分辨率在5m以上的WV和QB图像数据，另一方面，高分遥感影像在高速公路改建和生态监测中的应用价值更大。大多数情况下，工程师更倾向于应用10m分辨率的ALOS图像对环境进行监测管理。同样地，由于分辨率较低的遥感影像存在诸多局限性，且技术不成熟，已逐渐被淘汰。
对高速公路工程建设环境进行监测、管理与评价，其主要目的在于规范建施工过程中的环境保护流程，加强环境保护管理体系和相应规章制度的合理化，以便于快捷准确地了解高速公路项目的施工进度以及工程建设对周边环境的影响程度，检测高速公路施工建设过程中采取的环境保护措施和规章制度是否适用、规范、有效、合理，更重要的是为工程建设环境的监测和管理提供了技术支持和管理制度基础。
研究发现，ALOS影像更适用于工程施工建设期间公路中心线3km范围，而应用分辨率为1m的WV遥感图像和QB遥感影像对项目建设环境中重要水域、施工工区和基坑等大型临建设施进行重点监测，其数据图像更加清晰、效果更佳。通过研究空气质量、水质、声环境和生态环境的监测结果以及频次和时间等因素发现，高分遥感影像更适用于确定环境监测序列，却不适用于确定其他环境因子。施工环境周边土地利用类型识别和分析结果显示，在植被条件和覆盖率较好的区域，两个生长期的植被变化率为73.5%，但是以农业用地为主的地区内一个生长期的植被变化率为15.5%。
根据不同区域植被变化率的差异，并基于遥感技术的空间性和周期性等特点，针对施工期为一年到一年半的高速公路项目，工程师可以应用高分辨率遥感数据对建设环境进行监测。通过对景观格局的变化进行分析发现，施工周期为一年的高速公路建设项目对景观的影响最大，随着工程建设的进行，建设期内设置的环境保护工程和采取的环保措施在恢复区域植被覆盖率和景观质量方面正逐步发挥作用，基于以上分析结果，工程师应每年都采取高分RS技术对高速公路工程周边的景观和植被等地理要素进行监测和管理。
4结语
通过对利用RS技术监测得到的高分辨率遥感图像对比分析发现，对于环保达标监理和环保工程监理两大模块的大部分监测管理工作，RS技术都可以很好地胜任。10m分辨率的ALOS图像基本能满足大型公路项目的遥感监测需要。
而高于10m分辨率的WV图像和QB图像由于成本较高，通常优先监测公路工程中的短路段道路或重点路段，相对而言，分辨率＜10m的影像数据一般不应用于高速公路工程建设环境的监测。另外，以一年为周期应用高分遥感影像对施工工程的景观影响进行监测比较适合。施工建设期间，多频次、宽视角的提取环境信息指标，并从环境信息中提取环境监测信息，可为高速公路环境监测工作的开展提供技术支持。
作者：申传建（中国公路工程咨询集团有限公司）
本文刊发于《中国高新科技》杂志年第24期
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