遙感和無(wú)人機(jī)技術(shù)在廣西水土保持監(jiān)管工作中的應(yīng)用

陳炫宇

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

1 概況

1.1 地理位置

廣西地處中國(guó)華南地區(qū)，北回歸線橫貫中部。與廣東、湖南、貴州、云南相鄰，并與海南隔海相望，南瀕北部灣、面向東南亞，西南與越南毗鄰，大陸海岸線長(zhǎng)約1595 km，是西南地區(qū)最便捷的出海通道，在中國(guó)與東南亞的經(jīng)濟(jì)交往中占有重要地位，是中國(guó)—東盟博覽會(huì)的舉辦地。

1.2 氣候條件

廣西地處低緯度，南臨熱帶海洋，北接南嶺山地，西延云貴高原，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。氣候溫暖，雨水豐沛，光照充足。夏季日照時(shí)間長(zhǎng)、氣溫高、降水多，冬季日照時(shí)間短、天氣干暖。受西南暖濕氣流和北方變性冷氣團(tuán)的交替影響，干旱、暴雨、熱帶氣旋、大風(fēng)、雷暴、冰雹、低溫冷（凍）害氣象災(zāi)害較為常見(jiàn)。全區(qū)各地極端最高氣溫為33.7～42.5℃，極端最低氣溫為-8.4～2.9℃，年平均氣溫在16.5～23.1℃之間。全區(qū)大部地區(qū)氣候溫暖，熱量豐富，雨水豐沛，干濕分明，季節(jié)變化不明顯，日照適中，冬少夏多。

1.3 水土流失現(xiàn)狀

根據(jù)2020年廣西壯族自治區(qū)水利廳發(fā)布的《廣西壯族自治區(qū)水土保持公報(bào)》（2019年），2019年，全區(qū)水土流失面積為38 877.49 km2，占廣西國(guó)土面積的16.36%。其中輕度侵蝕25 631.32 km2，占水土流失總面積的65.93%；中度侵蝕6 190.66 km2，占水土流失總面積的15.92%；強(qiáng)烈侵蝕2 962.07 km2，占水土流失總面積的7.62%；極強(qiáng)烈侵蝕2 516.80 km2，占水土流失總面積的6.47%；劇烈侵蝕1 576.64 km2，占水土流失總面積的4.06%（見(jiàn)圖1）。

圖1 廣西土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)比例圖

2019年，全區(qū)共完成水土流失治理面積2 000.83 km2，其中水利部門實(shí)施的水土保持工程建設(shè)完成水土流失治理面積623.80 km2（包括工程措施1 624.47 hm2，種植林草472.22 hm2，封禁治理60 283.17 hm2），其他部門生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目及社會(huì)力量共同完成水土流失治理面積1 377.03 km2（實(shí)施工程措施3 233.34 hm2，種植林草105 114.31 hm2，封禁治理24 538.24 hm2，其他措施4 817.43 hm2）。全區(qū)共審批生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案2468個(gè)，其中自治區(qū)本級(jí)審批19個(gè)，市級(jí)審批406個(gè)，縣級(jí)審批2043個(gè)；受理自主驗(yàn)收備案項(xiàng)目379個(gè)，其中自治區(qū)本級(jí)23個(gè)，市級(jí)176個(gè)，縣級(jí)180個(gè)。

2 技術(shù)路線

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目在為國(guó)家和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)的同時(shí)，也對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一定的負(fù)面影響。本著“誰(shuí)破壞，誰(shuí)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，提高全民參與水土保持的意識(shí)，減少人為水土流失的發(fā)生，守護(hù)好來(lái)之不易的生態(tài)環(huán)境和秀美山川，是法律法規(guī)授權(quán)給水土保持監(jiān)督管理機(jī)構(gòu)的重要職責(zé)。根據(jù)水利部部署，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持“天地一體化”監(jiān)管示范、水土保持重點(diǎn)治理工程圖斑精細(xì)化管理正在廣西開(kāi)展，廣西生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持“天地一體化”分為區(qū)域協(xié)同監(jiān)管和區(qū)域項(xiàng)目監(jiān)管。

2.1 區(qū)域協(xié)同監(jiān)管

水利部水土保持監(jiān)測(cè)中心通過(guò)收集、解譯及處理高分遙感影像（2 m分辨率），并對(duì)比全國(guó)水土保持信息管理系統(tǒng)內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)已目錄入水土流失防治責(zé)任范圍矢量圖斑，結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)，人機(jī)交互勾繪更新生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動(dòng)范圍圖斑，通過(guò)判別并篩選較大擾動(dòng)圖斑，確定疑似違法違規(guī)擾動(dòng)圖斑清單。通過(guò)監(jiān)管移動(dòng)終端及服務(wù)端操作將疑似違法違規(guī)擾動(dòng)圖斑清單下發(fā)至相關(guān)設(shè)區(qū)市、縣級(jí)工作人員手上，工作人員依托監(jiān)管系統(tǒng)開(kāi)展疑似違法違規(guī)擾動(dòng)圖斑現(xiàn)場(chǎng)核查工作。區(qū)域協(xié)同監(jiān)管技術(shù)路線圖見(jiàn)圖2。

圖2 區(qū)域協(xié)同監(jiān)管技術(shù)路線圖

2.2 區(qū)域項(xiàng)目監(jiān)管

在收集到的區(qū)域協(xié)同監(jiān)管影像基礎(chǔ)上，對(duì)部分涉及重點(diǎn)監(jiān)管項(xiàng)目區(qū)域增加影像收集頻次，補(bǔ)充收集了廣西高分影像數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)源主要為GF-2）；對(duì)補(bǔ)充收集的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行了輻射糾正、正射糾正、增強(qiáng)融合、鑲嵌等預(yù)處理工作，正射影像處理成果滿足相關(guān)規(guī)范要求。根據(jù)遙感普查成果和歷年監(jiān)督檢查資料，配合日常監(jiān)督檢查需求，篩查重點(diǎn)項(xiàng)目，按照規(guī)范要求收集整理相關(guān)資料，檢查補(bǔ)充完善監(jiān)管系統(tǒng)內(nèi)重點(diǎn)項(xiàng)目水土保持基本信息、防治責(zé)任范圍圖、?。墸┩翀?chǎng)平面布置圖及其他附表附件等有關(guān)水土保持信息，完成項(xiàng)目監(jiān)管全數(shù)據(jù)系統(tǒng)錄入。收集覆蓋重點(diǎn)項(xiàng)目區(qū)域的高分辨率遙感影像，優(yōu)先采集處理項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)0.8 m 分辨率影像，如該時(shí)段內(nèi)無(wú)法采集到0.8 m影像則選用其他高分遙感影像（影像分辨率不低于2 m）。對(duì)高分遙感影像原始數(shù)據(jù)進(jìn)行專題信息增強(qiáng)、融合、鑲嵌等處理，生成監(jiān)管影像底圖。

利用高分辨率影像對(duì)重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行水土保持信息提取與解譯，精細(xì)掌握重點(diǎn)項(xiàng)目水土保持措施落實(shí)情況。解譯內(nèi)容包括：主體工程進(jìn)度狀況、擾動(dòng)地表情況、水土保持措施落實(shí)情況、取（棄）土情況等，并對(duì)項(xiàng)目擾動(dòng)圖斑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核錄入屬性信息，拍攝照片，精細(xì)掌握重點(diǎn)項(xiàng)目水土保持措施落實(shí)情況。

現(xiàn)場(chǎng)采集重點(diǎn)部位無(wú)人機(jī)調(diào)查正射影像，深度解譯分析重點(diǎn)部位水土保持措施落實(shí)情況、取棄土狀況、水土流失敏感點(diǎn)等，掌握重點(diǎn)部位水土保持狀況，取證違規(guī)行為。并將無(wú)人機(jī)調(diào)查影像解譯結(jié)果部署至監(jiān)管系統(tǒng)。區(qū)域項(xiàng)目監(jiān)管技術(shù)路線圖見(jiàn)圖3

圖3 區(qū)域項(xiàng)目監(jiān)管技術(shù)路線圖

3 衛(wèi)星遙感監(jiān)管信息化完成情況

3.1 開(kāi)展生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)全覆蓋衛(wèi)星遙感監(jiān)管工作情況

自治區(qū)水利廳組織全區(qū)各級(jí)水行政主管部門對(duì)水利部2020年下發(fā)至廣西的6571個(gè)疑似違法違規(guī)圖斑開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)復(fù)核、認(rèn)定和查處工作，并及時(shí)組織技術(shù)支撐單位到全區(qū)14 個(gè)市對(duì)縣級(jí)水行政主管部門業(yè)務(wù)骨干開(kāi)展生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目“天地一體化”監(jiān)管業(yè)務(wù)指導(dǎo)。利用高分遙感和無(wú)人機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治責(zé)任范圍、擾動(dòng)地表面積、取土場(chǎng)及棄渣場(chǎng)的設(shè)置、水土保持措施實(shí)施等情況實(shí)時(shí)監(jiān)控，2020 年底已完成6571 個(gè)擾動(dòng)圖斑的復(fù)核、認(rèn)定工作，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)核查認(rèn)定為“未批先建”“超出防治責(zé)任范圍”“未批先棄”及施工過(guò)程中的其他違法違規(guī)行為的1524 個(gè)圖斑，下發(fā)了責(zé)令整改通知，并對(duì)其中6個(gè)“未批先建”違法違規(guī)項(xiàng)目實(shí)施掛牌督辦。11 月自治區(qū)水利廳下發(fā)2020 年度加密疑似違法違規(guī)擾動(dòng)圖斑979 個(gè)。通過(guò)實(shí)施遙感監(jiān)管，做到“天上看、地上查、網(wǎng)上管”，突破了時(shí)效性、地域性、準(zhǔn)確性的技術(shù)壁壘，有效地減少和防治了人為水土流失。

3.2 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)檢查信息化應(yīng)用情況

2020 年，自治區(qū)水利廳對(duì)省級(jí)審批的30 個(gè)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)督檢查，其中根據(jù)高頻次遙感普查，歷史監(jiān)督檢查情況等確定的水土流失影響較大，實(shí)際擾動(dòng)范圍超出防治責(zé)任范圍較多的14個(gè)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，采用高分辨率遙感影像開(kāi)展高精度遙感詳查，精細(xì)掌握重點(diǎn)項(xiàng)目水土保持措施落實(shí)情況（見(jiàn)圖4）。利用無(wú)人機(jī)對(duì)16 個(gè)在建生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)檢查工作，現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)部位采用無(wú)人機(jī)拍攝生成正射影像，深度解譯分析生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目重點(diǎn)部位水土保持措施落實(shí)情況、取棄土狀況、水土流失敏感點(diǎn)，結(jié)合高分辨率影像對(duì)重點(diǎn)項(xiàng)目的主體工程進(jìn)度狀況、擾動(dòng)地表情況進(jìn)行水土保持信息提取與解譯，精準(zhǔn)掌握重點(diǎn)部位水土保持狀況，取證違法違規(guī)行為，印發(fā)監(jiān)督檢查意見(jiàn)，并對(duì)其中4個(gè)違法違規(guī)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施掛牌督辦。

圖4 遙感影像解譯擾動(dòng)土地動(dòng)態(tài)對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

遙感技術(shù)、無(wú)人機(jī)技術(shù)等信息化手段在水土保持監(jiān)管工作中的應(yīng)用，能及時(shí)精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)、依法查處人為水土流失違法違規(guī)行為，準(zhǔn)確掌握水土保持重點(diǎn)工程建設(shè)管理情況，確保工程建設(shè)成效，提高水土保持監(jiān)管能力和水平。通過(guò)開(kāi)展廣西壯族自治區(qū)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持“天地一體化”監(jiān)管，進(jìn)一步推進(jìn)完成廣西生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目“天地一體化”監(jiān)管全覆蓋，全面、動(dòng)態(tài)掌握廣西區(qū)級(jí)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持工作狀況，實(shí)現(xiàn)廣西生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)管工作的信息化和現(xiàn)代化管理，促進(jìn)廣西生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)督管理工作優(yōu)質(zhì)高效、有序落實(shí)。廣西各級(jí)水行政主管部門在開(kāi)展日常監(jiān)督檢查工作的同時(shí)，探索通過(guò)遙感技術(shù)等高新手段開(kāi)展擾動(dòng)土地信息的提取，水土保持方案的上圖，通過(guò)地理信息的疊加和分析，實(shí)現(xiàn)疑似違法生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的判別和前期篩查；通過(guò)信息手段輔助人工核查，對(duì)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目中“疑似未批先建”“疑似超出防治責(zé)任范圍”“未批先棄”等違法違規(guī)情況進(jìn)行有效監(jiān)察，強(qiáng)化生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持事中定位監(jiān)管和事后核查，有效提高水土保持監(jiān)督管理工作的水平。

總而言之，在水土保持領(lǐng)域應(yīng)用遙感技術(shù)，是水土保持領(lǐng)域順應(yīng)科技發(fā)展的重要體現(xiàn)。為了進(jìn)一步提高水土流失的綜合治理效果，還需要深入進(jìn)行遙感技術(shù)的分析，結(jié)合遙感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，從水土流失的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、綜合治理著手，充分發(fā)揮遙感技術(shù)的作用，從而提高水土保持的防治效果。