遙感技術(shù)在北京市水土保持監(jiān)督管理工作中的應用

趙 宇

(北京市水土保持工作總站，北京 100036)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，各類資源和土地開發(fā)迅速發(fā)展，更多數(shù)量、更多類型的生產(chǎn)建設(shè)項目廣泛地開展起來。生產(chǎn)建設(shè)項目在為國家和地方經(jīng)濟發(fā)展作出重要貢獻的同時，也對生態(tài)環(huán)境造成了一定的負面影響。部分生產(chǎn)建設(shè)項目有法不依，未按規(guī)定申報水土保持方案或是未按照水土保持方案的內(nèi)容實施：在崩塌、滑坡危險區(qū)和泥石流易發(fā)區(qū)從事取土、挖砂、采石，在禁止開墾坡度以上陡坡地開墾種植農(nóng)作物，或者在禁止開墾、開發(fā)的植物保護帶內(nèi)開墾、開發(fā)等行為都產(chǎn)生了新的人為水土流失。

自修訂后的水土保持法頒布實施以來，國家愈加重視對水土流失的綜合治理和對水土流失災害的防治，《北京市水土保持條例》也提出了具有北京特色的水土保持相關(guān)規(guī)定和要求。本著“誰破壞，誰治理”的原則，監(jiān)督生產(chǎn)建設(shè)單位做好水土流失防治工作，提高全民的水土保持參與意識和守法意識，減少人為水土流失的發(fā)生，守護好來之不易的生態(tài)環(huán)境和秀美山川，是法律法規(guī)授予水土保持監(jiān)督管理機構(gòu)的重要職責。

面對新形勢與新要求，傳統(tǒng)的監(jiān)督管理手段周期較長、精度有限、受地形限制等諸多弊病日益凸顯出來。因此，如何準確、及時、客觀地反映項目建設(shè)區(qū)水土流失及水土保持現(xiàn)狀，成了水土保持監(jiān)督管理工作的首要任務(wù)。近些年來，隨著米級空間分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)產(chǎn)品越來越豐富，衛(wèi)星遙感等現(xiàn)代信息手段在快速獲取大范圍的地表信息方面發(fā)揮出了巨大的優(yōu)勢，從而為生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持遙感監(jiān)測與評價奠定了堅實的基礎(chǔ)。

近幾年來，遙感技術(shù)在生產(chǎn)建設(shè)項目監(jiān)督管理中也得到了廣泛的應用[1-6]。利用不同時期的正射影像圖對違章生產(chǎn)建設(shè)項目進行動態(tài)監(jiān)測，在對圖斑識別的基礎(chǔ)上區(qū)分出違章的生產(chǎn)建設(shè)項目并推算出擾動面積。利用中等分辨率不同時期的遙感影像對監(jiān)測區(qū)域進行擾動變化監(jiān)測[7-10]。在擾動土地變化的范圍內(nèi)，通過高分辨率的遙感影像對重點項目的擾動動態(tài)變化進行監(jiān)測，合理利用不同分辨率的遙感影像，提高監(jiān)測效率和節(jié)約成本。生產(chǎn)建設(shè)項目擾動圖斑庫的建設(shè)對生產(chǎn)建設(shè)項目的監(jiān)測有重要作用，可以通過直接解譯和間接解譯的方法對圖斑進行解譯[11]。直接解譯是基于高分辨率的遙感影像，通過遙感影像的大小、陰影、顏色、紋理、色調(diào)和形狀等進行解譯；間接解譯是通過能夠間接反映和表現(xiàn)目標地物信息的遙感圖像的各種特征，推斷與某些地物屬性相關(guān)的其他現(xiàn)象，如目標地物與其相關(guān)特征，目標地物與周圍環(huán)境的關(guān)系，目標地物與成像時間的關(guān)系等。

1 位置判讀識別與違法監(jiān)察分析原則

1.1 生產(chǎn)建設(shè)項目建設(shè)現(xiàn)狀判讀原則

生產(chǎn)建設(shè)項目一般可分為項目審批、建設(shè)、驗收三個階段。

審批階段即生產(chǎn)建設(shè)項目業(yè)主提出項目需求進行可行性調(diào)研，進行項目初步設(shè)計等待主管部門審批階段，此階段項目建設(shè)區(qū)域應處于原始狀態(tài)，沒有地表擾動。建設(shè)階段即開工建設(shè)階段，此階段地表出現(xiàn)擾動，出現(xiàn)各類挖損、占壓、堆棄等現(xiàn)象。驗收階段即生產(chǎn)建設(shè)項目已按設(shè)計完成主體建設(shè)任務(wù)及水土保持措施建設(shè)任務(wù)，表現(xiàn)為地表紋理規(guī)則、色塊均一。

1.2 違法監(jiān)察分析原則

遙感提取生產(chǎn)建設(shè)項目現(xiàn)狀與生產(chǎn)建設(shè)項目實施方案實施階段時間不符或與水土保持措施不符，即判定疑似違法，通過現(xiàn)場核查等手段最終確認違法情況。

2 違法監(jiān)察分析流程

分析圍繞擾動土地提取、水土保持方案上圖和疑似違法三個方面[12-14]進行(見圖1)。先要收集高分辨率遙感影像，建立生產(chǎn)建設(shè)項目位置遙感識別標志，識別生產(chǎn)建設(shè)項目位置現(xiàn)狀、動土區(qū)土地利用，提取擾動土范圍，確定其類型；再將生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持方案空間化，與生產(chǎn)建設(shè)項目現(xiàn)狀疊加分析，確定是否疑似違法生產(chǎn)建設(shè)項目，條件允許的情況下，可以通過高分影像監(jiān)測項目區(qū)水土保持方案落實情況(見圖2)。

圖1 生產(chǎn)建設(shè)項目疑似違法遙感監(jiān)測流程

圖2 空間化上圖流程

3 示范應用

采用每年4個季度的北京市高分辨率衛(wèi)星遙感影像，解譯全市范圍內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)項目擾動圖斑。遙感影像數(shù)據(jù)處理主要包括幾何校正、正射校正、坐標投影轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、圖像增強、影像融合、影像鑲嵌和裁切等處理[15-16]。依據(jù)生產(chǎn)建設(shè)項目擾動解譯標志，通過自動提取與人工目視解譯相結(jié)合的方式提取生產(chǎn)建設(shè)項目擾動圖斑。將各季度擾動圖斑與生產(chǎn)建設(shè)項目防治責任范圍圖層疊加分析，分析擾動圖斑合規(guī)性。在生產(chǎn)建設(shè)項目監(jiān)管工作中，使用600 m2作為擾動土地面積閾值。

3.1 有擾動圖斑，但沒有防治責任范圍圖

“有擾動圖斑，但沒有防治責任范圍圖”的情況，表明當前生產(chǎn)建設(shè)活動正在擾動地表，但疑似沒有批復的防治責任范圍，初步判定為疑似未批先建。

3.2 有擾動圖斑，也有防治責任范圍圖

需要根據(jù)擾動圖斑和防治責任范圍圖的空間關(guān)系判定其合規(guī)性：擾動圖斑完全包含于防治責任范圍圖內(nèi)，或者完全與防治責任范圍圖重合，表明生產(chǎn)建設(shè)擾動未超出批復的防治責任范圍，判定為合規(guī)。擾動圖斑完全包含防治責任范圍圖且擾動圖斑面積超出防治責任范圍面積10%以上，或者擾動圖斑與防治責任范圍圖空間相交，表明生產(chǎn)建設(shè)擾動超出防治責任范圍，初步判定為疑似超出防治責任范圍。

擾動圖斑與防治責任范圍相離，表明生產(chǎn)建設(shè)擾動發(fā)生在防治責任范圍之外的區(qū)域，應屬于建設(shè)地點發(fā)生變更，初步判定為疑似建設(shè)地點變更。

“疑似未批先建”“疑似超出防治責任范圍”“疑似建設(shè)地點變更”，表明此動土存在疑似違法情況，需要現(xiàn)場核實取證。

將疑似違法建設(shè)成果入庫后，可直接從系統(tǒng)中打印生成核查影像及核查表單，再根據(jù)情況適時開展現(xiàn)場核查工作，輔助監(jiān)督管理。

4 核查與處理

依托每年5期覆蓋全北京市1.641萬km2范圍的高分辨率衛(wèi)星遙感影像，通過對動土圖斑與生產(chǎn)建設(shè)項目防治責任范圍疊加分析，就可以判別未批先建和超范圍建設(shè)等違法情況。

4.1 疑似違法項目判別

2015年，共發(fā)現(xiàn)600 m2以上疑似違法地表動土1 029處；2016年，共發(fā)現(xiàn)1 000 m2以上的疑似違法地表動土1 045處。針對上述問題，北京市水務(wù)局印發(fā)了《關(guān)于做好水土保持違法建設(shè)項目查處工作的通知》，北京市水土保持工作總站印發(fā)了《關(guān)于做好疑似水土保持違法項目核查工作的函》，要求各區(qū)對發(fā)現(xiàn)的疑似違法項目進行現(xiàn)場核查。

4.2 違法項目處理

2015年以來，通過市級抽查及各區(qū)核查等方式，全市累計投入水土保持監(jiān)督執(zhí)法人員近3 000人次。2016年，在督促建設(shè)單位對相關(guān)問題進行整改的基礎(chǔ)上，對35個違法項目進行立案查處，其中已經(jīng)結(jié)案27個?！侗本┤請蟆穼ο嚓P(guān)的成果進行專題宣傳和報道，進一步擴大了水土保持監(jiān)督管理工作的社會影響力。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié) 論

5.1.1 提高水土保持監(jiān)督管理工作效率

據(jù)測算，上述工作中，僅判別一項如果采用人工方式進行，每年的工作量將需要8個人耗時240天才能完成，而利用衛(wèi)星遙感影像輔助水土保持監(jiān)督執(zhí)法工作，則可以極大地提高監(jiān)督執(zhí)法工作效率，變事后執(zhí)法為事前預防，及時發(fā)現(xiàn)違法苗頭，將其消除在萌芽狀態(tài)，有效降低違法當事人的損失和執(zhí)法成本。

5.1.2 推動法規(guī)貫徹落實

該項工作的開展，在全社會擴大了水土保持法律法規(guī)的影響力和威懾力，增強了建設(shè)單位水土保持知法、守法意識,極大地促進了水土保持監(jiān)督管理工作的開展，樹立了水土保持法律權(quán)威，有效推動了水土保持法律法規(guī)的貫徹落實。

5.2 建 議

5.2.1 完善水土保持監(jiān)督管理機構(gòu)和人員

遙感等新技術(shù)的引進與應用，提高了前期發(fā)現(xiàn)違法項目的效率?？膳c之相對應的是，北京市監(jiān)督管理機構(gòu)不健全與人員的不足，制約了后期查處工作的開展。

目前，北京市16個行政區(qū)和北京經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)具有獨立水土保持監(jiān)督管理機構(gòu)的僅有10個區(qū)，其他區(qū)的水土保持監(jiān)督管理工作則由相關(guān)科室代管。各區(qū)專職負責水土保持監(jiān)督管理工作的人員總共不到40人，很難承擔疑似違法項目核查和違法項目查處工作巨大的任務(wù)量。機構(gòu)的不健全與人員的欠缺問題亟待解決。

5.2.2 合理確定生產(chǎn)建設(shè)項目監(jiān)管面積大小閾值

根據(jù)核查反饋，小面積圖斑多為農(nóng)民自建房及舊房改造項目。建議進一步確定動土監(jiān)督面積閾值，減少不必要的現(xiàn)場核查工作量，提高行政執(zhí)法的效率。

5.2.3 根據(jù)地形地貌、季節(jié)、生產(chǎn)建設(shè)項目密集程度等差異化開展監(jiān)測

根據(jù)不同區(qū)地形地貌差異(平原區(qū)、山丘區(qū)等)、不同季節(jié)和生產(chǎn)建設(shè)項目密集程度，探索開展有差異化的監(jiān)測。如生產(chǎn)建設(shè)項目施工期多集中在夏秋季節(jié)，在數(shù)據(jù)有保障的情況下，可適度加密動土監(jiān)測頻度，提高擾動土獲取的精度。

5.2.4 深化遙感技術(shù)在水保監(jiān)管工作中的應用

進一步完善基于高分辨率遙感影像調(diào)查與現(xiàn)場復核相結(jié)合的生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管業(yè)務(wù)流程，強化技術(shù)規(guī)范統(tǒng)一、各級分工協(xié)作、監(jiān)管信息一致的工作模式，促進信息技術(shù)與水土保持監(jiān)督管理工作的深度融合。

5.2.5 加強遙感關(guān)鍵技術(shù)在水土保持相關(guān)業(yè)務(wù)工作中的研究與應用

加強遙感技術(shù)在水土流失遙感調(diào)查和土壤侵蝕模型中的研究與應用、水土保持措施治理效果監(jiān)測評價研究與應用、重大水土流失事件遙感監(jiān)測研究與應用、基于遙感技術(shù)的河湖水庫信息動態(tài)監(jiān)測與應用、資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預警研究與應用，以及基于深度學習、面向?qū)ο蟮葦_動土提取技術(shù)示范應用等領(lǐng)域的探索，拓展遙感技術(shù)在水土保持工作中應用的深度與廣度。

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