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1、10申请公布号CN104153266A43申请公布日20141119CN104153266A21申请号201410410651822申请日20140820E01C1/00200601E01C21/0020060171申请人交通运输部科学研究院地址100029北京市朝阳区惠新里240号72发明人陶双成王倜王新军李劲松孔亚平关磊54发明名称一种公路施工期占地界内的表土资源的保护方法57摘要本发明是一种基于3S技术的公路施工期占地界内表土资源的保护方法，首先通过对公路路线范围的遥感影像解译和分析，识别公路经过区域的主要土地利用类型；其次根据每个路基施工标段穿越的土地利用类型及穿越里程，设置现场表土资。
2、源调查分析的GPS点位；然后进行现场的放线工作，划定公路表土资源收集区域，同时按照设置的GPS点位开展表土资源调查；随后统计调查数据并计算相关参数；最后根据计算结果制定表土资源保护和利用方法。本发明方法以宏观分析为基础，结合现场调查进行表土收集保护范围和厚度的确定，以及保护措施的制定和实施，最大限度确保公路占地界内的表土资源能够得到收集和再利用。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图4页10申请公布号CN104153266ACN104153266A1/2页21一种公路施工期占地界内表土资源的保护方法，该方法适用。
3、于公路勘察设计及路基建设阶段，其包括如下步骤步骤1），获取公路路线范围遥感影像；步骤2），遥感影像解译；步骤3），设置现场表土资源调查的GPS点位以步骤2）解译并识别出的土地利用类型为基础，在遥感影像上分析路线穿越的土地利用类型区域的种类、数量、里程，以及穿越每一种土地利用类型的总次数，并采用垂线布点法设置现场表土资源调查的GPS点位；所述的垂线布点法设置GPS点位的方法为A按照公路穿越某一种土地利用类型的多个区域里程的长度进行排序，由长到短的顺序选择区域布点；B公路全线每一种土地利用类型至少选择2个公路穿越区域进行布点；C采用垂线布点法的垂线垂直于路基中心线，选择布点的公路穿越区域内至少设有。
4、1条垂线，且位于路线穿越某个区域的公路里程的中心点或者多个等分点上；D垂线与路基中心线的垂直交点设置为1个GPS调查点位，垂线与公路两侧占地界边线的2个交点设为GPS调查点位，垂直交点与两侧占地界边线垂线交点距离的中心点设为2个GPS调查点位，一条垂线上共要设置5个GPS调查点位；E公路全线至少设置6条布点垂线；步骤4），现场放线确定表土资源收集区域；步骤5），表土资源现场调查按照步骤3）设置的GPS点位，在该位置挖掘土壤剖面，测量表土层厚度，包括自然土壤中的腐殖质层厚度和/或耕作土壤中的耕作层厚度，并记录测量数据；步骤6），按照步骤5）记录的表土厚度数据，计算每种土地利用类型表土层厚度数据，。
5、得出全线不同土地利用类型最终的施工清表厚度；步骤7），设计清表厚度和表土收集量；步骤8），公路建设单位表土计量支付按照步骤7）设计的表土收集量，公路建设单位在工程开工建设后对每个路基施工单位的最终表土收集量进行计量，按照完成设计表土收集量的百分比进行相应比例的工程款支付；步骤9），表土绿化回用。2根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）中遥感影像含可见光区光谱和近红外反射区光谱。3根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）遥感影像解译的具体步骤为使用遥感解译软件，按照近红外反射区、可见红光区、可见绿光区的波谱组合顺序，对步骤1）获得的遥感影像进行解译，识别出公路路线经过区域的主要林地。
6、、草地、水田、旱田、建设用地不同土地利用类型区域，并使用GIS软件对解译后的遥感影像进行分析处理，叠加公路线位。4根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2）所述的遥感解译软件包括ERDAS、ENVI中的一种或两种组合；GIS分析软件包括ARCGIS、MAPINFO、MAPGIS中的一种或几种组权利要求书CN104153266A2/2页3合。5根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4）具体步骤包括A参照公路路线平面设计图进行公路占地界的放线，现场明确公路的占地范围和公路占地界边线的实际位置；B在明确公路的占地范围的基础上，按照路线平面设计图中坡脚线和坡口线的位置再次放线，明确现场实际位置。
7、；C按照不同路基形式表土资源收集区域分别为如果为填方路基公路，表土收集区域为公路两侧坡脚线之间的范围；如果为挖方路基公路，表土收集区域为公路两侧坡口线之间的范围；如果为半填半挖方路基公路，表土收集区域为公路一侧坡口线至另一侧坡脚线之间的范围。6根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤7）的具体步骤为按照步骤6）计算的不同土地利用类型最终的施工清表厚度，将结果纳入公路主体工程前期设计文件中，针对每个施工标段的不同情况分别设计清表厚度和表土收集量，同时设计表土利用方式为全部进行绿化回用。7根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤9）的具体步骤为收集的表土集中存放于固定场所，与工程弃土分开存放，。
8、并防止水土流失，作为后期绿化种植土的基质材料，未完成设计表土收集量要求的路基施工单位自行购买种植土补足剩余设计表土量，超量完成表土收集的路基施工单位可出售超出设计部分的表土，首先按市场价格优先出售给未完成设计要求的路基施工单位，然后按市场价格出售给绿化工程单位以及其他工程外部需求对象。8根据权利要求7所述的方法，其特征在于，采用码方、底部围挡和/或修建排水沟的方法防止水土流失。权利要求书CN104153266A1/6页4一种公路施工期占地界内的表土资源的保护方法技术领域0001本发明涉及一种公路施工期表土资源的保护方法，特别是涉及一种基于3S技术应用的公路施工期占地界内的表土资源的保护方法。背。
9、景技术0002表土资源，特别是其中含有的腐殖质，是非常珍贵的自然资源，是自然界经过千百年的时间缓慢转变形成的。目前在我国公路工程建设施工中，特别是公路建设前，还没有制定专门的法律法规及行业技术标准等对公路占地界内的表土资源进行相关要求，也没有台专门的技术规范或操作指南进行表土的收集保护与利用进行指导，使得在清表阶段占地界内具有利用价值的林下表土和农田种植土，和路基弃土一起被直接填筑或者扔掉，造成可资源的极大浪费，增加了后期绿化工程种植土购买的成本。3S技术在公路工程中往往应用于建设前期的道路选线、环境影响评价、景观格局分析等方面，对于利用该技术进行施工期占地界内表土资源的保护，还未见相关报道。。
10、近年来我国开始强调“资源节约、环境友好”公路的建设理念，而对公路占地界内表土资源的收集保护和利用是其中的重要部分。0003公路属于线性工程，途经区域面积广，连接了多种地形地貌和生态类型，而且途经区域往往人迹罕至交通不便，公路建设前期对于沿线的表土情况往往不能及时和深入的了解，因此在公路建设前一直没有对于表土具体有效的保护策略。这样就导致长期以来对于公路建设占地界内的表土资源，是否需要进行收集保护并没有硬性的要求，造成了公路工程建设人员对表土资源重要性的认识不够。近年来，公路环保人士开始认识到表土资源的生态价值，提出了要在清表施工前收集表土并利用，但是至今还没有表土资源收集保护与利用的专项设计，。
11、因此如何最大可能的收集保护表土资源，包括收集范围和厚度，以及如何进行合理利用，均还没有明确的界定。发明内容0004本发明的目的在于解决公路工程占地界内的表土资源长期得不到有效收集和利用的问题，而提出的一种基于3S技术应用的公路施工期占地界内的表土资源的收集保护与利用方法，所要解决的技术问题是使其最大限度收集和利用占地界内的表土资源，从而更加适于实用，易于操作，且具有产业上的利用价值。0005本发明通过以下技术方案实现，施工流程如下获取公路路线的遥感影像地图解译并识别土地利用类型地图上设置植物样方调查现场放线和表土调查调查数据处理与计算表土保护与利用措施制定。0006本发明方法的具体步骤包括步骤。
12、1），获取公路路线范围遥感影像；步骤2），遥感影像解译；步骤3），设置现场表土资源调查的GPS点位以步骤2）解译并识别出的土地利用类型为基础，在遥感影像上分析路线穿越的土地利说明书CN104153266A2/6页5用类型区域的种类、数量、里程，以及穿越每一种土地利用类型的总次数，并采用垂线布点法设置现场表土资源调查的GPS点位；所述的垂线布点法设置GPS点位的方法为A按照公路穿越某一种土地利用类型区域里程的长度进行排序，由长到短的顺序选择布点区域；B公路全线每一种土地利用类型至少选择2个公路穿越区域进行布点；C采用垂线布点法的垂线垂直于路基中心线，选择布点的公路穿越区域内至少设有1条垂线，且位。
13、于路线穿越某个区域的公路里程的中心点或者多个等分点上；D垂线与路基中心线的垂直交点设置为1个GPS调查点位，垂线与公路两侧占地界边线的2个交点设为GPS调查点位，垂直交点与两侧占地界边线垂线交点距离的中心点设为2个GPS调查点位，一条垂线上共要设置5个GPS调查点位；E公路全线至少设置6条布点垂线；步骤4），现场放线确定表土资源收集区域；步骤5），表土资源现场调查按照步骤3）设置的GPS点位，在该位置挖掘土壤剖面，测量表土层厚度，包括自然土壤中的腐殖质层厚度和/或耕作土壤中的耕作层厚度，并记录测量数据；步骤6），按照步骤5）记录的表土厚度数据，计算每种土地利用类型表土层厚度数据，得出全线不同土。
14、地利用类型最终的施工清表厚度；步骤7），设计清表厚度和表土收集量；步骤8），公路建设单位表土计量支付；按照步骤7）设计的表土收集量，公路建设单位在工程开工建设后对每个路基施工单位的最终表土收集量进行计量，按照完成设计表土收集量的百分比进行相应比例的工程款支付；步骤9），表土绿化回用。0007其中，步骤1）中遥感影像含可见光区光谱和近红外反射区光谱。0008在本发明一个实施方案中，步骤2）遥感影像解译的具体步骤为使用遥感解译软件，按照近红外反射区、可见红光区、可见绿光区的波谱组合顺序，对步骤（1）获得的遥感影像进行解译，识别出公路路线经过区域的主要林地、草地、水田、旱田、建设用地不同土地利用类型。
15、区域，并使用GIS软件对解译后的遥感影像进行分析处理，叠加公路线位。0009其中，步骤2）所述的遥感解译软件有限可包括ERDAS、ENVI中的一种或两种组合；GIS分析软件可包括ARCGIS、MAPINFO、MAPGIS中的一种或几种组合。0010在本发明一个实施方案中，步骤4）具体步骤包括A参照公路路线平面设计图进行公路占地界的放线，现场明确公路的占地范围和公路占地界边线的实际位置；B在明确公路的占地范围的基础上，按照路线平面设计图中坡脚线和坡口线的位置再次放线，明确现场实际位置；C按照不同路基形式表土资源收集区域分别为I如果为填方路基公路，表土收集区域为公路两侧坡脚线之间的范围；说明书CN。
16、104153266A3/6页6II如果为挖方路基公路，表土收集区域为公路两侧坡口线之间的范围；III如果为半填半挖方路基公路，表土收集区域为公路一侧坡口线至另一侧坡脚线之间的范围。0011在本发明一个实施方案中，步骤7）的具体步骤为按照步骤6）计算的不同土地利用类型最终的施工清表厚度，将结果纳入公路主体工程前期设计文件中，针对每个施工标段的不同情况分别设计清表厚度和表土收集量，同时设计表土利用方式为全部进行绿化回用。0012在本发明一个实施方案中，步骤9）的具体步骤为收集的表土集中存放于固定场所，与工程弃土分开存放，并防止水土流失，作为后期绿化种植土的基质材料，未完成设计表土收集量要求的路基施。
17、工单位自行购买种植土补足剩余设计表土量，超量完成表土收集的路基施工单位可出售超出设计部分的表土，首先按市场价格优先出售给未完成设计要求的路基施工单位，然后按市场价格出售给绿化工程单位以及其他工程外部需求对象。0013其中，优选采用码方、底部围挡和/或修建排水沟的方法水土流失。0014本发明为公路工程占地界内表土资源的收集保护和利用提供了详细的方法、步骤和技术要点，尤其是利用了先进的3S技术，首先从宏观层面明确了保护对象的性质、规模和位置，为现场调查的开展和保护措施的制定与实施提供了先决条件，该方法可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值。本发明具有下列优点1、采用了3S技术，。
18、从宏观大尺度层面对公路路线经过区域的土地利用情况有了整体的了解，为现场表土资源调查方案的制定提供了依据。00152、本发明提出了在公路遥感影像上采用垂线布点法设置土壤调查的GPS点位，本方法首先要求公路经过的每种土地利用类型至少选择2个路线穿越区域采用垂线布点法布点，是保证调查全面性的要求，使调查数据能够涵盖所有经过区域的土地利用类型，全面反映植表土情况，同时保证每种土地利用类型均有一定数量的调查样本，保证数据的科学性；本方法还要求按照路线穿越区域里程的长短来选择布点的区域，是考虑到某种土地利用类型区域面积越大，其重要性越高，其调查的表土情况更具有代表性；本方法的调查区域位于路基占地界内，调查。
19、点位同时兼顾了路基中点、行车道、占地界线，这样调查结果将更准确；本方法还要求公路全线至少有6条垂线布点，是从统计学原理出发考虑，确保有足够的统计数据。00163、本发明通过采用现场多次放线的方法确定了坡口线和坡脚线的位置，并针对不同路基形式的公路划定了表土的最大收集范围，尽量保护占地界内的表土资源。00174、本发明划定的清表范围小于公路占地界，并未完全公路占地界区域划定清表范围，此举的目的是要在剩余区域内开展原生植被保护，尽量减少施工对原生环境的破坏。00185、本发明提出了将表土清理厚度和收集量纳入前期主体工程设计中的方法，此举的目的将使施工单位对于表土资源的重视上升到与主体工程质量同等高。
20、度的位置，确保了表土资源收集保护措施的执行。00196、本发明提出了对收集的表土进行计量支付工程款的方法，此举将是对施工单位开展表土收集施工成效的强有力约束，将表土资源的收集保护工作作为一项主体工程来进行考核。说明书CN104153266A4/6页700207、本发明提出了将表土资源全部绿化回用纳入主体工程设计，确保了资源的可持续利用。00218、本发明提出了施工单位超量完成的表土量可以出售转换成经济效益，是对表土资源有效利用的另一种方式。0022本发明提出的一种基于3S技术的公路施工期占地界内表土资源的保护利用方法，具有上述诸多优点及实用价值，经济和生态效益好，其不论在技术、方法、规范上都具。
21、有增进的突出多项功效，从而更加适于实用，并具有产业的广泛利用价值，填补了公路环保领域对于占地界内表土资源的保护长期缺乏相关技术、规范和依据的空白，诚为一新颖、进步、实用的新设计。0023本发明提出一种基于3S技术应用的公路施工期占地界内的表土资源的收集保护与利用方法，该方法以宏观分析为基础，结合现场调查进行表土收集保护范围和厚度的确定，以及保护措施的制定和实施，最大限度确保公路占地界内的表土资源能够得到收集和再利用。附图说明0024图1是本发明一种基于3S技术的公路施工期占地界内表土资源保护利用方法的施工流程图。0025图2是本发明解译得出的公路路线土地利用类型示意图。0026图3是本发明现场。
22、表土调查的GPS点位设置示意图。0027图4是本发明填方路基现场放线示意图。0028图5是本发明挖方路基现场放线示意图。0029图6是本发明半填半挖方路基现场放线示意图。00301垂线布点法的垂线；2路基中心线路；3垂线与路基中心线的垂直交点；4公路两侧占地界边线；5公路两侧占地界边线；6垂线与公路两侧占地界边线交点；7垂线与公路两侧占地界边线交点；8垂直交点与两侧占地界边线垂线交点距离的中心点；9垂直交点与两侧占地界边线垂线交点距离的中心点；10公路的占地范围；11公路坡脚线；12公路坡口线；13填方路基公路表土收集区域；14挖方路基公路表土收集区域；15半填半挖方路基公路表土收集区域。具体。
23、实施方式0031为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种基于3S技术的公路施工期占地界内表土资源的保护利用方法其具体实施方式及其功效，详细说明如后。0032本发明施工流程如下获取公路路线的遥感影像地图解译并识别土地利用类型地图上设置植物样方调查现场放线和表土调查调查数据处理与计算表土保护与利用措施制定（图1）。0033请参阅图2至图6示意图所示，本发明较佳实施例的一种基于3S技术的公路施工期占地界内表土资源的保护利用方法，按照以下步骤进行。00341采用076090M的卫星使用波段和近红外反射区波谱对公路路线范围的区说明书C。
24、N104153266A5/6页8域进行拍摄，获取遥感影像。00352使用ARCGIS、MAPINFO、MAPGIS软件中的一种或几种组合对获得的遥感影像进行解译，识别出公路路线经过的主要林地、草地、水田、旱田、建设用地等主要土地利用类型，例如图2所示。00363在遥感解译图上统计公路路线穿越的土地利用类型的数量，以及穿越每一种土地利用类型的总次数，以此为基础直接在遥感解译图上采用垂线布点法设置现场表土资源调查的GPS点位，方法如下按照公路穿越某一种土地利用类型区域里程的长度进行排序，由长短的顺序选择布点区域；公路全线每一种土地利用类型至少选择2个公路穿越区域进行布点；采用垂线布点法的垂线1垂直。
25、于路基中心线2（图36），选择布点的公路穿越区域内至少设有1条垂线，且位于路线穿越某个区域的公路里程的中心点或者多个等分点上；垂线与路基中心线的垂直交点3设置为1个GPS调查点位，垂线与公路两侧占地界边线4和5的2个交点6和7设为GPS调查点位，垂直交点与两侧占地界边线垂线交点距离的中心点8和9设为2个GPS调查点位，一条垂线上共要设置5个GPS调查点位，如图3所示；公路全线至少设置6条布点垂线。00374参照公路路线平面设计图进行公路占地界的放线，现场明确公路的占地范围10（图46）和公路占地界边线4（图46）和5（图46）的实际位置；在明确公路的占地范围的基础上，按照路线平面设计图中坡脚线。
26、11（图4、图6）和坡口线12（图5、图6）的位置再次放线，明确现场实际位置，如图4所示；5按照不同路基形式表土资源收集区域有以下3种形式，如图4所示如果为填方路基公路，表土收集区域为公路两侧坡脚线之间的范围13（图4）；如果为挖方路基公路，表土收集区域为公路两侧坡口线之间的范围14（图5）；如果为半填半挖方路基公路，表土收集区域为公路一侧坡口线至另一侧坡脚线之间的范围15（图6）。00386按照步骤3设置的GPS调查点位，在该位置挖掘土壤剖面，测量表土层厚度，包括自然土壤中的腐殖质层厚度或者耕作土壤中的耕作层厚度，并记录测量数据。00397按照步骤6记录的表土厚度数据，计算每种土地利用类型表。
27、土层厚度数据的平均值，然后将平均值按照“四舍五入”的方法取整数，得出全线不同土地利用类型最终的施工清表厚度。00408按照步骤7计算的不同土地利用类型最终的施工清表厚度，将结果纳入公路主体工程前期设计文件中，针对全线每个施工标段的不同土地利用情况分别设计清表厚度和表土收集量，同时设计表土利用方式为全部进行绿化回用。00419按照步骤8设计的每个施工标段的表土收集量，公路建设单位在工程开工建设后对每个路基施工单位的最终表土收集量进行计量，按照完成设计表土收集量的百分比进行相应比例的工程款支付。004210收集的表土集中存放于固定场所，与工程弃土分开存放，并采用码方、底部围挡、修建排水沟的方式防止。
28、水土流失，作为后期绿化种植土的基质材料，未完成设计表土收说明书CN104153266A6/6页9集量要求的路基施工单位自行购买种植土补足剩余设计表土量，超量完成表土收集的路基施工单位可出售超出设计部分的表土，首先按市场价格优先出售给未完成设计要求的其他路基施工单位，然后按市场价格出售给绿化工程单位以及其他工程外部需求对象。0043以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。说明书CN104153266A1/4页10图1说明书附图CN104153266A102/4页11图2说明书附图CN104153266A113/4页12图3图4说明书附图CN104153266A124/4页13图5图6说明书附图CN104153266A13。