高分遙感在河長(zhǎng)制信息管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

郭鼎

摘 要：遙感技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、應(yīng)急管理等領(lǐng)域有著獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。引入遙感技術(shù)，可以發(fā)展和完善河長(zhǎng)制。市級(jí)河長(zhǎng)制信息管理體系包括六個(gè)子體系，即河長(zhǎng)制責(zé)任體系、河湖檔案體系、信息采集及監(jiān)控體系、上報(bào)響應(yīng)與反饋體系、考核體系、信息共享體系。遙感技術(shù)可以為河長(zhǎng)提供多種信息數(shù)據(jù)，如水系基礎(chǔ)地理信息、污染源信息、水利工程信息、違法侵占水體信息、流域內(nèi)生態(tài)環(huán)境和水土保持信息。本文總結(jié)了河長(zhǎng)制在信息獲取與動(dòng)態(tài)監(jiān)控方面的需求，深入分析遙感技術(shù)在市級(jí)河長(zhǎng)制信息管理體系中所扮演的角色和承擔(dān)的作用，為河長(zhǎng)制的發(fā)展和完善、河長(zhǎng)的決策和管理提供有效支持。

關(guān)鍵詞：河長(zhǎng)制;信息管理體系;遙感

中圖分類號(hào)：TP79;TV213.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2020）26-0071-03

Abstract： Remote sensing technology has unique application advantages in environmental monitoring， emergency management and other fields. The introduction of remote sensing technology can develop and improve the river chief system. The municipal-level river chief information management system includes six sub-systems， namely the river chief responsibility system， the river and lake file system， the information collection and monitoring system， the reporting response and feedback system， the assessment system， and the information sharing system. Remote sensing technology can provide a variety of information and data for the river chief， such as basic geographic information of the water system， pollution source information， water conservancy project information， illegal encroachment of water bodies， ecological environment and water and soil conservation in the river basin. This paper summarized the needs of the river chief system in terms of information acquisition and dynamic monitoring， and deeply analyzed the role of remote sensing technology in the municipal river chief system information management system， in order to provide effective support for the development and improvement of the river chief system and the river chief's decision-making and management.

Keywords： river chief system;information management system;remote sensing

河長(zhǎng)制是保護(hù)水資源、防治水污染、改善水環(huán)境、修復(fù)水生態(tài)的有效制度，有助于構(gòu)建責(zé)任明確、協(xié)調(diào)有序、監(jiān)管嚴(yán)格、保護(hù)有力的河湖管理保護(hù)機(jī)制，切實(shí)維護(hù)河湖健康生命，最終實(shí)現(xiàn)河湖功能的永續(xù)利用。自河長(zhǎng)制作為一項(xiàng)制度在全國(guó)范圍內(nèi)確立后，大量研究圍繞河長(zhǎng)制的頂層設(shè)計(jì)、制度完善、體系管理和信息化建設(shè)等方面開展。黃愛(ài)寶[1]認(rèn)為，我國(guó)政府首創(chuàng)并在全國(guó)多地陸續(xù)推廣的河長(zhǎng)制在不同程度上具有權(quán)利、法律和道德三種典型制度形態(tài)的某些特征?；诤娱L(zhǎng)制管理信息系統(tǒng)建設(shè)現(xiàn)狀，加強(qiáng)需求分析、做好頂層設(shè)計(jì)、完善溝通協(xié)調(diào)是河長(zhǎng)制信息管理系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用的關(guān)鍵。

高分水利遙感應(yīng)用示范系統(tǒng)可以共享河湖地理坐標(biāo)、水體質(zhì)量、岸線情況，非法排污、非法侵占水域岸線，水功能區(qū)管理監(jiān)督、入河湖排污口監(jiān)管等遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息。程乾等[2]利用高分1號(hào)衛(wèi)星的懸浮泥沙濃度的遙感反演模型，反演了杭州灣河口跨海大橋水域懸浮泥沙濃度。彭保發(fā)等[3]基于GF-1號(hào)影像數(shù)據(jù)對(duì)洞庭湖主要水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)開展遙感監(jiān)測(cè)，為高分遙感影像數(shù)據(jù)在水體監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究提供了重要參考。

1 市級(jí)河長(zhǎng)制信息管理體系

在推廣和實(shí)踐的過(guò)程中，市級(jí)河長(zhǎng)制遭遇較多問(wèn)題。具體表現(xiàn)為：跨行政區(qū)域的流域存在利益訴求的差異，可能造成責(zé)任推諉，協(xié)同治水困難;缺乏公眾知情理解、廣泛參與的社會(huì)治水氛圍;缺乏成熟治水理論和先進(jìn)治水手段作為支撐。針對(duì)存在的問(wèn)題，下面從六個(gè)方面進(jìn)行分析，以建設(shè)和完善市級(jí)河長(zhǎng)制信息管理體系。

1.1 河長(zhǎng)制責(zé)任體系

根據(jù)相關(guān)政策的規(guī)定和要求，應(yīng)明確包括河長(zhǎng)牽頭河湖管理和保護(hù)、跨行政區(qū)域協(xié)調(diào)聯(lián)防、考核河長(zhǎng)工作績(jī)效和強(qiáng)化激勵(lì)問(wèn)責(zé)在內(nèi)的域內(nèi)各級(jí)河長(zhǎng)職責(zé)，要求市級(jí)河長(zhǎng)每半年巡河不少于1次;縣級(jí)河長(zhǎng)每季度巡河不少于1次;鄉(xiāng)級(jí)河長(zhǎng)每月巡河不少于1次;村級(jí)河長(zhǎng)開展日常性巡河。同時(shí)，結(jié)合河道的等級(jí)性質(zhì)，由各縣區(qū)對(duì)轄區(qū)內(nèi)河湖實(shí)行屬地管理。

1.2 河（湖）檔案體系

圍繞河長(zhǎng)制工作六大任務(wù)，調(diào)研分析域內(nèi)自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)布局，按照“一河一策”要求，建立分級(jí)河湖基礎(chǔ)檔案體系，歸檔河流基本信息檔案庫(kù)。信息分類目錄如下：河道左右岸線及相應(yīng)河長(zhǎng)責(zé)任制信息;水文站點(diǎn)監(jiān)測(cè)水情信息;境內(nèi)水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息;水污染監(jiān)控分布（取水點(diǎn)、排污口、治污工程）信息;水利工程（水庫(kù)、堤防、涵閘）信息;沿河兩岸人工設(shè)施（耕地、養(yǎng)殖、工業(yè)生產(chǎn)）信息;空間基礎(chǔ)（一張圖、遙感影像）信息;河湖綜合整治（監(jiān)測(cè)體系、污染治理）檔案信息。

1.3 信息采集與監(jiān)控體系

基于河長(zhǎng)制的信息采集與監(jiān)控體系，要有別于傳統(tǒng)情況下僅由政府水利部門和生態(tài)環(huán)境部門主要負(fù)責(zé)且各自為戰(zhàn)的運(yùn)行管理機(jī)制，取而代之的是構(gòu)建天空地一體化的智慧治水監(jiān)控體系，主要包括：監(jiān)控河道水位流量的生態(tài)用水流量信息采集;入河排污口水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息采集及污水處理企業(yè)達(dá)標(biāo)排放的監(jiān)管;重要供水水庫(kù)、河湖的水質(zhì)取樣監(jiān)測(cè)和基于遙感手段反演水質(zhì)情況的雙管齊下監(jiān)測(cè)模式;建設(shè)覆蓋水源地保護(hù)區(qū)域、重要水利工程、排污口的視頻聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控;基層河長(zhǎng)日常巡查情況上報(bào);充分發(fā)揮傳統(tǒng)媒體和互聯(lián)網(wǎng)、自媒體的輿情優(yōu)勢(shì)，鼓勵(lì)公眾參與，隨時(shí)隨地利用移動(dòng)終端上報(bào)數(shù)據(jù);開展高分遙感、無(wú)人機(jī)航拍、水文船等點(diǎn)線面結(jié)合的全方位信息采集。

1.4 上報(bào)、響應(yīng)與反饋體系

依據(jù)河長(zhǎng)制責(zé)任體系的劃分層級(jí)，構(gòu)建從基層河長(zhǎng)到總河長(zhǎng)的逐級(jí)上報(bào)與反饋體系，確保下情能夠上達(dá)，兼顧事件經(jīng)營(yíng)過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)事件預(yù)警和響應(yīng)、突發(fā)事件越級(jí)上報(bào)功能。當(dāng)有污染問(wèn)題發(fā)生時(shí)，可借助行動(dòng)手機(jī)終端實(shí)時(shí)上傳問(wèn)題發(fā)生地的空間位置信息和污染源屬性信息的取證照片，信息平臺(tái)通過(guò)處理匯總和響應(yīng)分析，將結(jié)果分發(fā)給責(zé)任河長(zhǎng)和相關(guān)接收部門做出決策。

1.5 考核體系

河長(zhǎng)制作為一種新興的水環(huán)境行政治理模式，存在過(guò)分依賴河長(zhǎng)行政地位、重視人治而非法治的現(xiàn)象，容易造成決策的隨意性和行為后果的不確定性。為了解決河長(zhǎng)考核與問(wèn)責(zé)機(jī)制不健全、治理績(jī)效難以評(píng)價(jià)、責(zé)任難以落實(shí)等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，當(dāng)前需要探索出一種能夠滿足水環(huán)境治理長(zhǎng)效機(jī)制要求的河長(zhǎng)制考核評(píng)價(jià)體系：法律層面，推進(jìn)河長(zhǎng)制治理成功經(jīng)驗(yàn)的法治化，水利、生態(tài)環(huán)境部門會(huì)同公安、司法部門，加大水污染執(zhí)法力度，面向大眾推廣公益訴訟制度;行政層面，強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的協(xié)調(diào)同步發(fā)展，從政府、市場(chǎng)、社會(huì)的不同角度出發(fā)，使考核主體多元化，同時(shí)豐富考核指標(biāo)體系，注重信息溝通、市場(chǎng)引導(dǎo)和公眾認(rèn)可等非傳統(tǒng)指標(biāo)的考核;社會(huì)層面，引導(dǎo)公眾廣泛參與，加大環(huán)境違法問(wèn)題的曝光力度，充分利用媒體宣傳優(yōu)勢(shì)，提升公眾環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

1.6 信息共享體系

河長(zhǎng)制要想破除以往在面對(duì)河湖流動(dòng)性、跨地域、權(quán)責(zé)模糊等問(wèn)題時(shí)所出現(xiàn)的“九龍治水”的執(zhí)行矛盾困局，同時(shí)杜絕多水利、生態(tài)環(huán)境等部門聯(lián)合行動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的信息無(wú)法共享整合、信息孤島和重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象，就必須在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部門條例的基礎(chǔ)上，推進(jìn)地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的精細(xì)化，建立全面覆蓋的信息共享體系。要借鑒數(shù)據(jù)庫(kù)信息管理的原理，依托大數(shù)據(jù)、移動(dòng)智能化手段，根據(jù)管理對(duì)象和管理職責(zé)建立基本元素?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)一編碼并管理，提高各級(jí)河長(zhǎng)的工作效率和質(zhì)量。

2 遙感技術(shù)在河長(zhǎng)制體系中的應(yīng)用

2.1 水域動(dòng)態(tài)監(jiān)管

高分二號(hào)影像數(shù)據(jù)具有較大的幅寬范圍、較快的重訪周期和較高的空間分辨率，這些優(yōu)勢(shì)都為遙感技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)管領(lǐng)域創(chuàng)造了廣闊的應(yīng)用空間。相對(duì)于傳統(tǒng)的實(shí)地調(diào)查的點(diǎn)狀監(jiān)管手段，遙感技術(shù)能夠從大面積范圍掌握流域內(nèi)水生態(tài)的實(shí)時(shí)變化狀況，全面分析引起水污染的誘因，高效監(jiān)控非法侵占水體行為。利用遙感技術(shù)對(duì)水域內(nèi)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)執(zhí)法監(jiān)察，首先要收集域內(nèi)的符合監(jiān)察證據(jù)采集周期要求的衛(wèi)星影像和無(wú)人機(jī)航測(cè)影像數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)影像預(yù)處理，制作出既保留豐富地物信息又具有高空間分辨率特征的工作底圖。結(jié)合河長(zhǎng)責(zé)任劃分區(qū)域范圍，落實(shí)到具體對(duì)象，責(zé)任范圍內(nèi)一旦發(fā)生違規(guī)建筑或違法侵占水體現(xiàn)象，可以借助人工解譯和監(jiān)督分類方法，判讀違法實(shí)體，之后攜判讀結(jié)果到現(xiàn)場(chǎng)核查，若發(fā)現(xiàn)情況屬實(shí)，即可采取措施;如果不是，可再返回解譯環(huán)節(jié)查找原因，完善解譯方法。

2.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)

成像光譜技術(shù)中，不同的地物往往具有不同的光譜特征曲線，在影像上也會(huì)有色調(diào)和亮度的差異。利用光學(xué)遙感的這個(gè)特性，結(jié)合實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)反演，分析水質(zhì)指標(biāo)的特征光譜，以此定量識(shí)別所需的地物特征信息。定量分析的關(guān)鍵在于研究出能夠精確反演所需目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型，水質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)的主流指標(biāo)包括葉綠素含量、水體透明度、懸浮物濃度等。目前，有關(guān)領(lǐng)域圍繞上述參數(shù)指標(biāo)展開研究時(shí)，常用的水質(zhì)反演模型包括經(jīng)驗(yàn)法、半經(jīng)驗(yàn)/半分析法和分析法。經(jīng)驗(yàn)法通過(guò)建立遙感數(shù)據(jù)與地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系來(lái)推算參數(shù)值;半經(jīng)驗(yàn)/半分析法在已知的光譜特征條件下，利用最佳波段或波段組合數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)參數(shù)建立統(tǒng)計(jì)關(guān)系，估算模型參數(shù);分析法利用遙感模型和水中各組分的吸收系數(shù)與后向散射系數(shù)關(guān)系模型，反演模型參數(shù)。

2.3 水土保持

控制水土流失是水域內(nèi)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重點(diǎn)之一，也是關(guān)系到流域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和庫(kù)區(qū)安全的主要任務(wù)之一。加強(qiáng)水域內(nèi)水土保持現(xiàn)狀的考核與分析，可以有效減少水土流失，為水域內(nèi)安全優(yōu)質(zhì)生存環(huán)境打下良好基礎(chǔ)。以GF-2號(hào)全色多光譜影像融合數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，配合以水土保持為目的的野外調(diào)查，可以建立以水域沿岸植被覆蓋度、土地利用現(xiàn)狀分類、土壤侵蝕類型和強(qiáng)度為代表的人工解譯和判讀標(biāo)志，搜集流域內(nèi)已有的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，結(jié)合柵格計(jì)算得到的區(qū)域坡度圖進(jìn)行疊加分析，最終對(duì)水土保持現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，考核流域綜合治理和生態(tài)修復(fù)的績(jī)效水平，并對(duì)水土流失發(fā)展趨勢(shì)做出科學(xué)預(yù)測(cè)。

3 結(jié)論

長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，要想全面深入地推進(jìn)水環(huán)境改善工作，由“河長(zhǎng)治”向“河長(zhǎng)制”升級(jí)轉(zhuǎn)變，依然任重道遠(yuǎn)。一方面，要繼續(xù)堅(jiān)持建設(shè)和完善“六個(gè)體系”，即責(zé)任體系、檔案管理體系、信息采集與監(jiān)控體系、上報(bào)響應(yīng)和反饋體系、績(jī)效考核體系和信息共享體系;另一方面，要為河長(zhǎng)制注入遙感監(jiān)測(cè)、智慧河長(zhǎng)、大數(shù)據(jù)分析等新鮮元素，積極探索新技術(shù)解決老問(wèn)題的方法，實(shí)踐高科技接地氣的經(jīng)驗(yàn)。最終，要長(zhǎng)效構(gòu)建跨流域河流的區(qū)域協(xié)作機(jī)制、上下游聯(lián)動(dòng)機(jī)制和水污染事件應(yīng)急聯(lián)動(dòng)執(zhí)法機(jī)制，地方財(cái)政關(guān)于水環(huán)境生態(tài)補(bǔ)償辦法的流域生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制，市級(jí)河湖管理保護(hù)規(guī)章制度和河湖生態(tài)健康技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的績(jī)效評(píng)價(jià)機(jī)制。

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