污染地塊土地治理與開發(fā)利用遙感監(jiān)測
——以浙江省風(fēng)險管控與修復(fù)名錄地塊為例

佟 晶， 楊金中， 杜 鑫， 杜曉敏， 李春博， 安 娜

(1.中國自然資源航空物探遙感中心，北京 100083； 2.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100083)

0 引言

據(jù)初步統(tǒng)計，我國因工業(yè)企業(yè)關(guān)停轉(zhuǎn)移而遺留的污染地塊(也稱為“棕地(brownfields)”)數(shù)量超過50多萬塊[1]，不少地方存在著“污土入市”以及“毒地開發(fā)”的情況，危害著人居環(huán)境安全[2]。隨著《污染地塊土壤環(huán)境管理辦法(試行)》、《中華人民共和國土壤污染防治法》等有關(guān)土壤污染治理方面的法律法規(guī)的頒布和實(shí)施[3-12]，加強(qiáng)對污染地塊再開發(fā)利用準(zhǔn)入管理的迫切性日趨凸顯； 尤其對于進(jìn)入風(fēng)險管控與修復(fù)名錄的地塊，在其未完成風(fēng)險管控與修復(fù)治理前，嚴(yán)禁開發(fā)為居住用地、公共管理和公共服務(wù)用地[3]。因此，利用技術(shù)手段對污染地塊再開發(fā)利用情況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)管尤為重要[13]?；诟呖臻g分辨率遙感影像的遙感監(jiān)測技術(shù)是目前開展土地利用現(xiàn)狀變化調(diào)查和研究的主要技術(shù)手段，其監(jiān)測結(jié)果具有及時性和客觀性，能夠?yàn)橄嚓P(guān)管理部門提供準(zhǔn)確的研究數(shù)據(jù)。

在污染地塊再開發(fā)利用監(jiān)管方面，國內(nèi)目前僅對于污染地塊再開發(fā)利用的制度和政策方面有所研究[2-7，12，14-15]，但利用遙感技術(shù)開展污染地塊再開發(fā)利用監(jiān)測的成果尚未見報道。本文以浙江省2021年1月1日之前納入全國污染土壤信息管理系統(tǒng)中風(fēng)險管控與修復(fù)名錄的污染地塊作為監(jiān)測目標(biāo)，結(jié)合全國污染土壤信息管理系統(tǒng)中污染地塊移除風(fēng)險管控與修復(fù)名錄信息，對浙江省污染地塊的土地治理和開發(fā)利用現(xiàn)狀進(jìn)行遙感監(jiān)測，旨在探索污染地塊再開發(fā)利用遙感監(jiān)測的技術(shù)流程，掌握浙江省污染地塊風(fēng)險管控與修復(fù)治理、再開發(fā)利用現(xiàn)狀情況，為地方自然資源和生態(tài)環(huán)境部門制定和完善污染地塊開發(fā)利用的管控措施提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)源

浙江省是長江經(jīng)濟(jì)帶的主要省份。近年來，隨著污染企業(yè)關(guān)停數(shù)量的快速增多，該省進(jìn)入全國風(fēng)險管控與修復(fù)名錄的地塊數(shù)量已居于全國前列?；谌珖廴就寥佬畔⒐芾硐到y(tǒng)，以2021年1月1日為時間節(jié)點(diǎn)，對浙江省風(fēng)險管控與修復(fù)名錄中102個污染地塊信息進(jìn)行下載和梳理，選取來源于電氣機(jī)械和器材制造業(yè)、紡織業(yè)、化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)、黑色金屬冶煉和壓延加工業(yè)、金屬及非金屬制品業(yè)、皮革毛皮羽毛及其制品和制鞋業(yè)、橡膠和塑料制品業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、裝卸搬運(yùn)和倉儲業(yè)等9個污染源類型的98個地塊作為監(jiān)測對象(圖1)。

圖1 浙江省風(fēng)險管控與修復(fù)名錄監(jiān)測污染地塊區(qū)域分布圖Fig.1 Regional distribution of the monitored brownfieldsin the risk control and rehabilitationlist in Zhejiang Province

2 遙感監(jiān)測方法

本研究技術(shù)流程如圖2所示。主要基于ArcGIS平臺，開展污染地塊的空間信息及屬性數(shù)據(jù)整理、遙感影像數(shù)據(jù)處理和解譯、監(jiān)測結(jié)果綜合分析等工作。監(jiān)測方法是基于污染地塊空間信息定位獲取遙感影像數(shù)據(jù)，將污染地塊調(diào)查階段的影像作為歷史期影像、2021年上半年的影像作為對比監(jiān)測影像； 在對遙感影像的數(shù)據(jù)裁剪及校正處理的基礎(chǔ)上，建立遙感解譯標(biāo)志； 通過人工目視解譯，識別出污染地塊邊界范圍內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀信息； 結(jié)合全國污染土壤信息管理系統(tǒng)中名錄污染地塊風(fēng)險管控及修復(fù)效果評估的完成情況，對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行綜合分析評價。

圖2 污染地塊土地再開發(fā)利用遙感監(jiān)測技術(shù)流程圖Fig.2 Chart of the monitoring technology of theredevelopment and use of the brownfields

2.1 數(shù)據(jù)整理及處理

本研究監(jiān)測所需要的數(shù)據(jù)包括矢量數(shù)據(jù)和遙感影像數(shù)據(jù)2類。矢量數(shù)據(jù)來源于浙江省風(fēng)險管控與修復(fù)名錄中的污染地塊空間坐標(biāo)及屬性數(shù)據(jù)。基于ArcGIS平臺將該數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為CGCS2000投影坐標(biāo)，并進(jìn)行地塊邊界矢量數(shù)據(jù)成圖和屬性賦予。針對污染地塊邊界矢量數(shù)據(jù)缺失或不準(zhǔn)確的問題，本研究通過歷史影像和現(xiàn)狀影像的校正對比，結(jié)合污染地塊的調(diào)查及風(fēng)險評估報告信息，重新識別提取了這些地塊的邊界。遙感影像數(shù)據(jù)包含污染地塊調(diào)查階段歷史期影像和由2021年最新遙感影像數(shù)據(jù)構(gòu)成的監(jiān)測期影像。歷史期影像數(shù)據(jù)源主要為國產(chǎn)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)； 監(jiān)測期影像則收集融合多個傳感器的影像數(shù)據(jù)，包括2.0 m分辨率的高分一號衛(wèi)星數(shù)據(jù)、2.0 m分辨率的高分六號全色光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)和2.16 m分辨率的資源三號衛(wèi)星數(shù)據(jù)。由于污染地塊面積較小，為了更好地掌握污染地塊周邊用地的情況，將污染地塊空間邊界矢量外擴(kuò)500 m作為監(jiān)測工作范圍，通過批量裁剪處理，獲取了污染地塊歷史期和監(jiān)測期遙感數(shù)據(jù)。以監(jiān)測期影像為基礎(chǔ)，對污染地塊的歷史期影像進(jìn)行了幾何糾正； 同時，對監(jiān)測期多源遙感影像進(jìn)行了數(shù)據(jù)融合處理。

2.2 開發(fā)利用活動解譯識別

根據(jù)風(fēng)險管控與修復(fù)名錄污染地塊范圍內(nèi)土地利用的實(shí)際情況，將開發(fā)利用活動跡象主要分為風(fēng)險管控活動、修復(fù)活動、正在實(shí)施開發(fā)建設(shè)活動、已完成開發(fā)建設(shè)活動4種類型，其在高空間分辨率遙感影像上的識別標(biāo)志如圖3 和表1所示。采用人機(jī)交換解譯的方法[16]，參考污染地塊的歷史期影像，基于2021年監(jiān)測期影像圈定污染地塊邊界范圍內(nèi)的土地實(shí)施風(fēng)險管控、土壤修復(fù)、開發(fā)建設(shè)活動跡象圖斑； 再結(jié)合全國污染地塊信息系統(tǒng)中污染地塊的各類型報告，解譯識別所圈定圖斑的開發(fā)利用活動跡象。

表1 污染地塊土地治理與開發(fā)利用活動跡象解譯識別標(biāo)志Tab.1 Remote sensing identification keys ofredevelopment and use of the brownfields

3 監(jiān)測效果評價

本文采用高分辨率遙感影像對浙江省風(fēng)險管控與修復(fù)名錄中抽取的98個地塊開展了風(fēng)險管控與修復(fù)治理、再開發(fā)建設(shè)活動圖斑的室內(nèi)遙感解譯，并隨機(jī)抽取6個地塊的圖斑進(jìn)行了野外實(shí)地核查驗(yàn)證，抽取的地塊包括了風(fēng)險管控、土壤修復(fù)、開發(fā)建設(shè)活動及開發(fā)建設(shè)活動完成4種類型的圖斑(示例如圖4所示)，解譯正確率為90%，從野外驗(yàn)證結(jié)果可以看出，采用高分辨率遙感影像開展土地治理與開發(fā)利用遙感監(jiān)測效果較好，建立的遙感解譯標(biāo)志在實(shí)際監(jiān)測中識別率較高，解譯結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

4 監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計分析

4.1 風(fēng)險管控與修復(fù)治理情況

風(fēng)險管控與修復(fù)治理情況是指污染地塊范圍內(nèi)從事風(fēng)險管控土壤修復(fù)活動等的進(jìn)展和完成情況。通過2021年監(jiān)測期遙感影像解譯，并結(jié)合污染地塊風(fēng)險管控與修復(fù)評估報告，識別出浙江省監(jiān)測污染地塊范圍內(nèi)正在實(shí)施土壤風(fēng)險管控、土壤修復(fù)活動跡象的圖斑53個，面積1 401 380.96 m2，基于全國污染土壤環(huán)境管理信息系統(tǒng)中的移除名錄信息，已完成污染地塊風(fēng)險管控與修復(fù)且移除風(fēng)險管控與修復(fù)名錄地塊圖斑50個，面積2 710 367.02 m2，浙江省風(fēng)險管控與修復(fù)治理完成率達(dá)48%。浙江省各市風(fēng)險管控與修復(fù)名錄地塊的風(fēng)險管控與修復(fù)面積統(tǒng)計如表2所示，文中所涉面積數(shù)據(jù)為遙感影像上的投影面積，與真值存在一定誤差。

表2 浙江省各市風(fēng)險管控與修復(fù)名錄地塊的風(fēng)險管控與修復(fù)情況統(tǒng)計列表

(續(xù)表)

4.2 開發(fā)建設(shè)活動情況

開發(fā)建設(shè)情況的監(jiān)測能夠及時了解風(fēng)險管控與修復(fù)名錄污染地塊的安全利用情況，及時發(fā)現(xiàn)和制止“毒地開發(fā)”，降低污染地塊違規(guī)利用的風(fēng)險。本研究中監(jiān)測開發(fā)建設(shè)活動包含正在實(shí)施的開發(fā)建設(shè)活動和已完成的開發(fā)建設(shè)活動2類。正在實(shí)施開發(fā)建設(shè)活動是指地塊上開展風(fēng)險管控與土壤修復(fù)以外的有其他用途的建設(shè)活動，例如土地平整、打地基、房屋建設(shè)、綠化等活動。已完成開發(fā)建設(shè)活動是指地塊已經(jīng)開發(fā)為住宅、公共管理與公共服務(wù)用地的開發(fā)建設(shè)活動。通過遙感監(jiān)測解譯，識別出浙江省91個污染地塊范圍內(nèi)開發(fā)建設(shè)活動跡象圖斑94個，總面積4 225 714.59 m2，浙江省各市監(jiān)測污染地塊開發(fā)建設(shè)活動圖斑面積統(tǒng)計分析如表3所示。其中，正在實(shí)施開發(fā)建設(shè)活動地塊面積1 787 400.41 m2，已完成開發(fā)建設(shè)活動面積2 438 314.18 m2。此外，結(jié)合全國污染土壤環(huán)境管理信息系統(tǒng)中的移除名錄污染地塊信息，統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)移除名錄地塊開發(fā)建設(shè)活動地塊總面積2 710 367.01 m2，未移除名錄污染地塊涉嫌開發(fā)建設(shè)活動面積達(dá)1 515 347.58 m2。文中所涉面積數(shù)據(jù)為遙感影像上的投影面積，與真值存在一定誤差。

表3 浙江省各市風(fēng)險管控與修復(fù)名錄地塊的開發(fā)建設(shè)活動統(tǒng)計列表Tab.3 Statics of the redevelopment and use of the monitored contaminated plots in Zhejiang Province (m2)

5 結(jié)論與建議

1)按照土壤法關(guān)于污染地塊再開發(fā)利用統(tǒng)一的監(jiān)管監(jiān)測的技術(shù)要求，利用歷史遙感影像和對比監(jiān)測期遙感影像可快速查明污染地塊邊界范圍內(nèi)實(shí)施土壤風(fēng)險管控、土壤修復(fù)治理及開發(fā)建設(shè)活動的現(xiàn)狀，從技術(shù)手段上能夠極大提升對風(fēng)險管控與修復(fù)名錄地塊安全利用效率及質(zhì)量的監(jiān)督能力。

2)污染地塊空間矢量數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，是制約污染地塊安全再利用遙感監(jiān)測效率和質(zhì)量的主要因素。在對浙江省污染地塊邊界矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行核對的過程中，發(fā)現(xiàn)地塊坐標(biāo)系缺失或矢量邊界與實(shí)際地塊邊界不一致等數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，占比27%。建議有關(guān)部門應(yīng)加大對污染地塊空間邊界范圍的核實(shí)，從土地責(zé)任人、污染地塊調(diào)查方等多個角度進(jìn)一步查明完善污染地塊邊界范圍的本底數(shù)據(jù)，加快風(fēng)險管控與修復(fù)名錄污染地塊空間一張圖的建立，提高污染地塊建設(shè)用地的信息化協(xié)同監(jiān)測的準(zhǔn)入監(jiān)管能力。

3)浙江省風(fēng)險管控及修復(fù)治理環(huán)節(jié)與污染地塊再開發(fā)利用環(huán)節(jié)銜接較好，污染地塊再開發(fā)利用效率較高。監(jiān)測結(jié)果表明浙江省污染地塊風(fēng)險管控與修復(fù)治理面積占總監(jiān)測污染地塊面積的73%，風(fēng)險管控與修復(fù)治理完成率達(dá)到48%，風(fēng)險管控與修復(fù)效果評估通過且移除名錄的污染地塊全部實(shí)現(xiàn)了再開發(fā)利用，無土地閑置狀況。

4)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)未移除名錄中的部分污染地塊邊界范圍內(nèi)存在疑似開發(fā)活動跡象，需要有關(guān)部門進(jìn)一步現(xiàn)場核查核證這些污染地塊是否從事與風(fēng)險管控與修復(fù)有關(guān)的開發(fā)建設(shè)活動。