江蘇河湖庫(kù)高分遙感監(jiān)測(cè)探索與實(shí)踐

王冬梅，萬(wàn) 駿，宋瑞平

(1.江蘇省水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210017； 2.江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100)

遙感技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用于國(guó)土、水域等各領(lǐng)域監(jiān)測(cè)中，但是水域的應(yīng)用多以低分辨率為主，大多用于進(jìn)行河湖演變分析等方面[1-4]，對(duì)水域范圍開(kāi)發(fā)利用的監(jiān)測(cè)較少。江蘇河湖眾多，大型河道、湖泊和水庫(kù)周邊地形較為復(fù)雜，水陸交界處多植被、圈圩和圍網(wǎng)，車(chē)船難行，人工巡查很難到達(dá)，導(dǎo)致違法占用頻發(fā)，難以及時(shí)查處。高分遙感技術(shù)因其分辨率高，能夠分辨小型圈圩、違建等較小變化，不受地形限制，在2009年引入江蘇水利河湖管理工作中。開(kāi)始以湖泊為試點(diǎn)，對(duì)全省太湖、洪澤湖等13個(gè)大型重點(diǎn)湖泊進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)了較多水域違法占用；之后2011年以長(zhǎng)江江蘇段為試點(diǎn)，取得較好的效果后，逐年推廣到18條重點(diǎn)河道；2014年推廣應(yīng)用到大型水庫(kù)。實(shí)行河湖長(zhǎng)制后，對(duì)接省級(jí)河湖長(zhǎng)管理要求，進(jìn)一步擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍，監(jiān)測(cè)成果為河湖“二違、三亂”治理、河湖長(zhǎng)效管理與保護(hù)提供基礎(chǔ)信息和違法查處依據(jù)。

1 監(jiān)測(cè)對(duì)象及范圍

目前監(jiān)測(cè)對(duì)象覆蓋包括省級(jí)領(lǐng)導(dǎo)擔(dān)任河湖長(zhǎng)的23條河道岸線長(zhǎng)度6 189 km、15個(gè)湖泊管理范圍約8 467 km2和49座大中型水庫(kù)。監(jiān)測(cè)的河湖庫(kù)分散于江蘇全省，交叉形成水網(wǎng)，數(shù)量多、面積大，其中水庫(kù)分布較為集中在南京市、淮安市、徐州市和連云港市。

監(jiān)測(cè)范圍：湖泊以《江蘇省湖泊保護(hù)規(guī)劃》勘界設(shè)樁的保護(hù)范圍和蓄水范圍為界，河道以江蘇省河道管理?xiàng)l例規(guī)定的范圍為界，水庫(kù)以江蘇省水庫(kù)管理?xiàng)l例規(guī)定的水庫(kù)管理范圍(校核洪水位以下)為界。

2 數(shù)據(jù)獲取

自2009年以來(lái)，隨著國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)增多，不斷嘗試以高分辨率和低成本獲取多種數(shù)據(jù)源，有日本ALOS衛(wèi)星影像、CBERS中巴資源衛(wèi)星02C、高分二號(hào)衛(wèi)星GF-2等影像數(shù)據(jù)。因?yàn)楹脚臄?shù)據(jù)分辨率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于衛(wèi)星數(shù)據(jù)分辨率，在江蘇省基礎(chǔ)測(cè)繪有江蘇全省航拍計(jì)劃的年份優(yōu)先采購(gòu)全省航拍數(shù)據(jù)，局部應(yīng)急監(jiān)測(cè)和調(diào)查采用無(wú)人機(jī)自行航拍補(bǔ)充。其他輔助空間數(shù)據(jù)包括全省水系圖、行政區(qū)劃圖等。

3 高分遙感監(jiān)測(cè)流程

江蘇省河湖庫(kù)高分遙感監(jiān)測(cè)主要工作內(nèi)容為影像處理、監(jiān)測(cè)分析、現(xiàn)場(chǎng)核查、成果會(huì)商等。

3.1 影像處理

對(duì)未經(jīng)校正的影像，需要進(jìn)行影像幾何校正。選取控制點(diǎn)的原則為：(1)特征明顯，如道路、水系交叉點(diǎn)等；(2)數(shù)量足夠，一般選取控制點(diǎn)20～30個(gè)；(3)分布均勻，控制點(diǎn)應(yīng)分布均勻，不應(yīng)集中在某一區(qū)域，控制點(diǎn)選好后，開(kāi)展幾何校正，幾何校正的精度在1個(gè)像元內(nèi)。

3.2 監(jiān)測(cè)分析

(1)變化提?。豪玫乩硇畔⑾到y(tǒng)軟件，采用目視解譯的方法，通過(guò)影像判讀、綜合分析，提取兩期影像中監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的變化。湖泊、水庫(kù)因水位年度變化較大，查詢影像獲取日期對(duì)應(yīng)的水位，結(jié)合水位和影像進(jìn)行判讀和分析，初步排除水位漲落引起的影像紋理變化。

(2)變化編碼：根據(jù)變化所在監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的位置，按照一定順序編碼，湖泊、水庫(kù)一般為順時(shí)針?lè)较蚓幋a，河道兩岸從上游向下游的次序依次編碼，河湖庫(kù)編碼統(tǒng)一為四位序號(hào)。

(3)形成外業(yè)核查材料：主要包括遙感監(jiān)測(cè)對(duì)比圖、河湖庫(kù)變化點(diǎn)空間分布圖、外業(yè)核查現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)核查反饋

現(xiàn)場(chǎng)核查主要內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)核查、資料復(fù)核、確定初步處理意見(jiàn)。根據(jù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)變化圖和坐標(biāo)，在現(xiàn)場(chǎng)確定該項(xiàng)目位置，填寫(xiě)現(xiàn)場(chǎng)核查表，包括項(xiàng)目名稱、建設(shè)單位、所屬縣(市、區(qū))、建成時(shí)間、項(xiàng)目批復(fù)情況、現(xiàn)場(chǎng)核查核實(shí)人員及單位、是否為永久建筑、調(diào)查時(shí)間等信息，拍攝現(xiàn)場(chǎng)照片、視頻，收集項(xiàng)目有關(guān)資料。各級(jí)水行政主管部門(mén)分別對(duì)管轄范圍內(nèi)的變化圖信息進(jìn)行逐個(gè)復(fù)核，確定初步處理意見(jiàn)后，逐級(jí)匯總上報(bào)。

3.4 成果會(huì)商

省市縣各級(jí)水行政主管部門(mén)與調(diào)查人員一起，對(duì)每處變化信息進(jìn)行會(huì)商，確定最終處理意見(jiàn)，違法占用情況屬實(shí)的定性為違法點(diǎn)，根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模和影響確定項(xiàng)目違法性質(zhì)和類型，匯總以月報(bào)、半年報(bào)等形式進(jìn)行通報(bào)。新增變化點(diǎn)與歷年變化點(diǎn)、違法點(diǎn)是否屬于同一個(gè)項(xiàng)目或者是同一個(gè)主體的連續(xù)性違法項(xiàng)目，屬于同一個(gè)項(xiàng)目或者主體的合并通報(bào)。

4 監(jiān)測(cè)成果分析

4.1 總體監(jiān)測(cè)情況

2014—2018年，河湖庫(kù)管理范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn)變化點(diǎn) 18 778處(圖1)，其中湖泊 6 643處、河道 8 831處、水庫(kù) 3 536處；經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查核實(shí)后，會(huì)商確定的違法點(diǎn) 5 525處，其中湖泊 1 969處、河道 2 369處、水庫(kù) 1 717處。隨著河湖管理和保護(hù)力度加大，近年來(lái)逐年呈下降趨勢(shì)。

圖1 河湖庫(kù)年度總體監(jiān)測(cè)情況

4.2 湖泊監(jiān)測(cè)情況

在監(jiān)測(cè)的15個(gè)重點(diǎn)湖泊中，面積較大的有太湖、洪澤湖和里下河腹部地區(qū)湖泊湖蕩(以下簡(jiǎn)稱里下河湖區(qū))。近5年來(lái)，共發(fā)現(xiàn)變化6 643處(圖2)，其中確認(rèn)違法的有1 939處；發(fā)現(xiàn)變化較多的為洪澤湖、里下河湖區(qū)、駱馬湖等湖泊，分別為2 055處、1 908處和478處；違法點(diǎn)較多的湖泊為里下河湖區(qū)、洪澤湖和駱馬湖，分別為670處、588處和180處。里下河違法占用多以房屋、光伏為主，洪澤湖多以圈圩、魚(yú)塘看護(hù)房為主，駱馬湖多以圈圩為主。

圖2 重點(diǎn)湖泊2014—2018年監(jiān)測(cè)結(jié)果

4.3 河道監(jiān)測(cè)情況

在監(jiān)測(cè)的23個(gè)重點(diǎn)河道中，岸線較長(zhǎng)的有長(zhǎng)江江蘇段干流、京杭運(yùn)河和通榆河等。近5年來(lái)，共發(fā)現(xiàn)變化8 599處(圖3)，其中確認(rèn)違法的有2 369處；發(fā)現(xiàn)變化較多的為長(zhǎng)江江蘇段干流、京杭運(yùn)河和廢黃河等河道，分別為2436處、1 161處和663處；違法點(diǎn)較多的河道為長(zhǎng)江江蘇段干流、京杭運(yùn)河和通榆河，分別為584處、293處和286處。長(zhǎng)江江蘇段干流違法占用多以房屋、碼頭為主，京杭運(yùn)河多以碼頭、堆場(chǎng)、房屋為主，通榆河多以小型橋梁、碼頭、房屋 為主。

圖3 重點(diǎn)河道2014—2018年監(jiān)測(cè)結(jié)果

4.4 水庫(kù)監(jiān)測(cè)情況

在監(jiān)測(cè)的49座大中型水庫(kù)中，面積較大的有石梁河水庫(kù)、安峰山水庫(kù)和小塔山水庫(kù)等。近5年來(lái)，共發(fā)現(xiàn)變化3 536處(圖4)，其中確認(rèn)違法的有1 217處；發(fā)現(xiàn)變化較多的為石梁河水庫(kù)、安峰山水庫(kù)和阿湖水庫(kù)，分別為438處、213處和167處；違法點(diǎn)較多的水庫(kù)為石梁河水庫(kù)、安峰山水庫(kù)和高塘水庫(kù)，分別為293處、76處和74處。石梁河水庫(kù)違法占用多以砂場(chǎng)為主，安峰山水庫(kù)多以房屋、養(yǎng)殖場(chǎng)為主，高塘水庫(kù)多以養(yǎng)殖場(chǎng)、房屋沙場(chǎng)為主。

圖4 大中型水庫(kù)2014—2018年監(jiān)測(cè)結(jié)果

5 結(jié) 語(yǔ)

江蘇在河湖管理中率先引入遙感監(jiān)測(cè)并取得成功應(yīng)用的實(shí)踐，解決了河湖庫(kù)水域違法占用因地形、經(jīng)費(fèi)等原因不能全面排查發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)了大量水域違法占用，也為河湖“二違、三亂”提供了數(shù)據(jù)支撐。遙感監(jiān)測(cè)涉及多年歷史影像對(duì)比分析，加之現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查圖照信息，形成了海量數(shù)據(jù)，查詢和管理困難。在此基礎(chǔ)上，基于3S技術(shù)，融合海量數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了江蘇高分遙感水域監(jiān)測(cè)云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水域高分遙感監(jiān)測(cè)、調(diào)查、處理等全過(guò)程進(jìn)行信息化管理，為全省提供水域空間信息云服務(wù)。

目前遙感監(jiān)測(cè)范圍依據(jù)管理要求基于堤線在圖上確定的，與實(shí)際管理范圍有一定誤差，下一步河湖劃界工作完成后，將作為遙感監(jiān)測(cè)的范圍準(zhǔn)確依據(jù)，進(jìn)一步提升監(jiān)測(cè)工作的準(zhǔn)確性。盡管近年有減少的趨勢(shì)，但是河湖開(kāi)發(fā)利用隨著我省社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展在不斷發(fā)生變化，進(jìn)行不間斷的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，不斷積累歷史數(shù)據(jù)，才能追溯違法占用的整個(gè)變化過(guò)程，保障河湖長(zhǎng)效管護(hù)效果。