一种输变电工程土壤生态敏感性分区的现场快速识别系统的制作方法

本发明属于输变电工程生态环境调查与评价，具体涉及一种在施工现场快速识别土壤生态敏感性分区的系统。

背景技术：

1、输变电工程施工通常同时包含塔基作业面、牵张作业面、施工便道和变电站作业面等占地区域。开挖、填筑、整平以及施工车辆反复通行后，原有微地形、表层土壤结构和局部汇流条件均可能发生改变。开展施工期生态调查、水土保持监测或者后续恢复措施设计时，不仅要圈定受扰动范围，还要弄清地表径流从何处形成、沿何处迁移以及最终由何处承接。基于这些实际关系进行分区，才能较准确地反映不同地表区域在径流形成、输移和受纳过程中的敏感程度。

2、现有现场调查多以工程占地资料为基础，结合坡度、土壤质地、地表覆盖、土地利用类型和既有侵蚀痕迹进行综合判断，也可通过地理信息叠加或高程数据推测可能的汇流方向。该类方法适合完成较大范围的前期评价，并能为调查人员提供路线和重点区域参考；当场地地形简单、排水设施固定时，推测结果通常也具有一定可用性。

3、但施工现场的实际状态往往比设计资料更为细碎。施工边界可能在作业过程中调整，便道车辙、临时土堆、浅沟和临时排水口又会改变局部水流方向；同一扰动区域可能出现数个出水位置，来自不同扰动区域的地表水还可能在下游共用一段通道。只根据静态地形、可见冲刷痕迹或若干离散调查点进行判断，较难把具体扰动单元、边界出水位置、实际径流路径和受纳位置连续地对应起来。

4、现场受控加水能够直观显示土壤入渗和地表水迁移过程，但连续试验也带来新的识别问题：先进行试验形成的湿润区域会保留在地表，后续水迹可能与其重叠；分段布置的图像设备具有不同视场，需要统一时间并完成地表位置对准；水迹何时停止延伸、是否真正汇合以及汇合后的下游路径属于哪个扰动来源，也不能仅凭单幅图像确定。因此，需要把供水记录、连续图像、地表高程和工程来源放在同一数据链中处理，才能形成可追溯的现场敏感性分区结果。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种适用于输变电工程施工现场的快速识别系统。该系统按照实际占地边界建立带有工程标识的扰动单元，依次在各边界出水位置实施受控供水，并从供水前后的连续图像中提取和重建水迹；在识别水迹停止延伸或发生汇合后，进一步形成扰动源敏感区、径流通道敏感区和径流受纳敏感区。由此，可在多出水位置、多扰动来源以及下游路径共用的情况下，仍保持扰动单元与实际径流路径、终止位置和受纳区域之间的关联。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种输变电工程土壤生态敏感性分区的现场快速识别系统，包括处理服务器、现场控制终端、供水终端组和图像终端组。

4、处理服务器按照工程实际占地边界划分扰动单元，为每个扰动单元配置工程标识，并确定与其对应的边界出水位置。

5、供水终端组由分别设置在各边界出水位置的供水终端构成，每个供水终端均包括流量计、电控阀和出水口；现场控制终端按照预定次序逐个控制电控阀开启。

6、图像终端组用于连续采集当前边界出水位置供水前后对应的下坡土壤地表图像。

7、处理服务器从上述图像中提取与当前边界出水位置连通的新增湿润区域，并据此重建当前水迹。当当前水迹停止向下坡延伸或与已确认水迹相交时，处理服务器发送停水信号并确定水迹的终止位置；若发生相交，还将相交位置下游的已确认水迹关联至当前扰动单元。

8、现场控制终端接收到停水信号后，关闭当前处于开启状态的电控阀。

9、处理服务器结合扰动单元、关联后的水迹以及水迹终止位置，生成扰动源敏感区、径流通道敏感区和径流受纳敏感区。

10、在一种实现方式中，处理服务器包括服务器处理器、服务器存储器和服务器通信接口，现场控制终端包括终端处理器、终端存储器和终端通信接口。

11、服务器通信接口分别连接终端通信接口和图像终端组；终端通信接口分别连接各供水终端的流量计与电控阀。

12、具体划分扰动单元时，处理服务器分别读取塔基作业面、牵张作业面、施工便道和变电站作业面的实际占地边界。每个扰动单元的工程标识由工程类型、施工时段和空间坐标共同确定，跨越实际占地边界的地表汇流痕迹则记录在对应工程标识下。

13、进一步地，处理服务器先把地表汇流痕迹与实际占地边界下坡侧的交接处作为候选出水位置，再核验其是否与边界外的地表凹槽、车辙导流带或排水口连通，满足连通条件的位置被确定为边界出水位置。

14、现场控制终端将流量计反馈的累计出水量写入对应边界出水位置的供水记录。

15、对于图像采集，图像终端组包括多个便携式图像终端和地面标定件。各便携式图像终端沿边界出水位置的下坡方向分段布置，相邻拍摄范围在地面标定件所在区域相互重叠。

16、便携式图像终端记录地面标定件的平面位置和高程，并采集写入有现场控制终端所生成时间戳的连续下坡土壤地表图像。

17、供水采用分时方式进行。现场控制终端将当前边界出水位置的预设供水量分配到多个供水时段，每完成一个时段即关闭电控阀并等待处理服务器返回水迹延伸状态；只有新增湿润区域仍向下坡扩展且尚未接触已确认水迹时，才继续下一供水时段。

18、当试验由当前边界出水位置切换至后续边界出水位置时，处理服务器以当前位置停止供水后的末帧图像作为新的基准图像。后续图像中位于该基准图像既有湿润范围内的区域被剔除，余下且连续的湿润区域作为后续边界出水位置的新增湿润区域。

19、对于跨越多个拍摄范围的新增湿润区域，处理服务器利用相邻视场共同包含的地面标定件完成地表位置对准，再把采集时间连续且地表位置相接的区域合并为当前水迹。当前水迹以有向路径图保存，其中边界出水位置为源节点，分支位置、汇合位置和终止位置为连接节点。

20、进行汇合判断时，处理服务器同时核验湿润区域的连续关系和相交位置附近的地表高程。当前水迹与已确认水迹形成连续湿润区域，且高程沿已确认水迹的下游方向依次降低时，判定水迹汇合；相交位置至已确认水迹终止位置的下游水迹随即关联至当前扰动单元的工程标识，并触发停水信号。

21、生成敏感区时，与已确认水迹对应的扰动单元实际占地边界作为扰动源敏感区；边界出水位置至水迹终止位置的全部新增湿润区域作为径流通道敏感区；水迹停止延伸后在终止位置继续扩展的湿润区域作为径流受纳敏感区。各敏感区均保存工程标识、累计出水量和对应的水迹关联关系。

22、与现有现场调查方式相比，本发明至少具有以下效果：

23、第一，扰动单元以现场复核后的实际占地边界为准，并以工程标识贯穿边界出水位置、供水记录、地表图像和水迹数据，调查结果能够回溯到具体施工扰动来源。第二，现场控制终端按供水时段控制电控阀，处理服务器则根据水迹是否继续延伸、是否接触已确认水迹决定是否继续供水，使供水操作与识别结果构成闭环。第三，借助地面标定件对不同拍摄范围进行位置对准，再结合时间连续性和地表连续性重建水迹，可保留分支、汇合和终止等实际路径特征。

24、此外，在切换边界出水位置时采用前一试验末帧建立基准掩膜，可将既有湿润区域与后续新增区域区分开；汇合判断同时采用连续湿润关系和地表高程变化，可减少图像交叠、植被遮挡或排水构筑物造成的误判。最终得到的三类敏感区同时保存工程来源、累计出水量和水迹关联关系，可为施工区域生态调查、水土保持监测以及恢复措施布设提供较完整的现场依据。

25、以下结合附图和具体实施例，对系统结构、现场布设及处理过程作进一步说明。