北海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務流程規(guī)范化研究與規(guī)范制定設計

張海寧,張玉強,陳烽,虞蘭蘭,于清溪,王琦,劉福利

(1.國家海洋局北海信息中心 青島 266061;2.中國水產(chǎn)科學研究院黃海水產(chǎn)研究所 青島 266071)

0 引言

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,我國沿海地區(qū)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程加快,土地的稀缺已經(jīng)成為制約城市發(fā)展的重要因素。圍填海成為沿海地區(qū)利用海域資源、緩解土地供需矛盾、拓展發(fā)展空間的重要途徑。據(jù)統(tǒng)計,2002—2014年,中國大陸地區(qū)圍填海面積達到3 333.97 km2[1]。對于此現(xiàn)象,國家出臺了一系列制度措施進行管理。2017年,為落實海洋生態(tài)文明建設要求,國家海洋局發(fā)布了《海洋工程環(huán)境影響評價管理規(guī)定》,詳細規(guī)定了海洋工程建設活動審批要求;2018年,國務院發(fā)布了《關于加強濱海濕地保護嚴格管控圍填海的通知》,要求嚴格管控圍填海活動。但隨著經(jīng)濟社會不斷發(fā)展,圍填海項目的監(jiān)管仍面臨許多問題。

開展圍填海項目的海域使用動態(tài)監(jiān)測是海洋管理部門加強圍填海管理,規(guī)范項目用海和施工過程,保護海洋環(huán)境資源的有效手段。圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務工作是海域動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測工作的重要組成部分,但是在實際海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務缺少規(guī)范性操作指引、具體工作要求跟流程描述。作為基礎性工作制定海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務規(guī)范勢在必行。因此,結合目前開展的海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測工作,深入梳理各業(yè)務環(huán)節(jié),提出嚴密可控的業(yè)務流程和規(guī)范要求,不僅是海域動態(tài)監(jiān)測任務的基本要求和必要保障,也對海洋管理部門實施有效的圍填海管理決策具有重要的意義。

自2019年以來,在自然資源部北海局(以下簡稱“北海局”)領導小組和海域海島管理處的總體管理統(tǒng)一部署下,組織開展了海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務。本研究結合業(yè)務工作具體實例,分析新增圍填海遙感監(jiān)測工作中存在的問題、弊端及障礙,探討解決思路方法,探索建立較為完善的新增圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務規(guī)范。從國內外圍填海遙感工作研究進展與海區(qū)新增圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務規(guī)范的需求分析入手,對圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務流程規(guī)范化及其包括的主要內容等進行重點研究。

1 國內外圍填海遙感工作研究進展與海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務規(guī)范的需求分析

近幾十年來,國內外學者對圍填海的相關研究廣泛而深入,研究內容主要涉及圍填海對海洋環(huán)境、鹽沼表層土壤、水質和漁業(yè)損失、沿海土地利用變化和海岸線資源等方面的影響;圍填海對海洋資源與環(huán)境影響評價模型的構建;利用RS和GIS等技術研究局地尺度圍填海時空分布特征等。例如,Wang等[2]通過分析1973—2017年獲得的12幅衛(wèi)星影像,發(fā)現(xiàn)在這段時間里,柔佛河附近建設用地面積增加了10倍以上,主要分布在德剛島和東新加坡群島。劉大海等[3]運用系統(tǒng)動力學理論和方法,選取經(jīng)典的因果反饋模型,基于綜合影響因素,并引入“關鍵節(jié)點判別”,探索性地建立了圍填海工程綜合影響因果反饋模型,對該模型進行了分析與討論。李洋等[4]以欽州保稅港為例,采用生態(tài)補償價值估算法分析評估填海工程對欽州保稅港區(qū)所在海域的生態(tài)環(huán)境影響,研究表明,填海工程對底棲生物造成的損失最大。簡梓紅等[5]利用RS和GIS技術方法,提取珠海市的圍填海信息,結果發(fā)現(xiàn)1994—2009年珠海市圍填?？偯娣e有110.72 km2,主要集中在珠海市橫琴島沿岸、唐家灣沿岸、黃茅海沿岸、磨刀門附近、高欄島附近和淇澳島。圍填海利用類型主要為城鎮(zhèn)建設填海、工業(yè)用海、交通運輸用海、農業(yè)填海、已圍待利用水面和養(yǎng)殖用海六大類型,利用方式從農業(yè)養(yǎng)殖用海轉向城鎮(zhèn)建設填海、養(yǎng)殖用海轉向工業(yè)用海。

總而言之,國內外的圍填海研究主要針對局地尺度的海洋管理或者局部區(qū)域的環(huán)境變化等[6-15],對業(yè)務性具體工作的精細化研究較少,而圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務規(guī)范化又是做好圍填海管理工作的基礎。

根據(jù)自然資源部海域海島管理司的有關工作部署,北海局自2019年1月起,試點開展圍填海遙感監(jiān)測工作,通過中高分辨率遙感影像處理、遙感信息提取和地理信息系統(tǒng)等多種技術手段,對北海區(qū)新增圍填海情況和圍填海疑點疑區(qū)情況開展遙感監(jiān)測,并利用現(xiàn)場監(jiān)測或無人機遙感監(jiān)測核實其具體用海位置、用海類型、用海面積和用海方式等內容,分析研究北海區(qū)圍填海狀況,為海域綜合管理提供數(shù)據(jù)支持。北海局相關業(yè)務工作尚處于試運行階段。目前《海域衛(wèi)星遙感動態(tài)監(jiān)測技術規(guī)程》和《海域使用分類遙感判別指南》已經(jīng)廣泛應用于北海局的圍填海遙感監(jiān)測中,但是在實際海區(qū)圍填海工作缺少具體工作要求和流程描述。作為基礎性工作制定海區(qū)新增圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務規(guī)范勢在必行。

2 業(yè)務流程規(guī)范化

2.1 工作流程精細化調優(yōu)

由于北海局在試點開展圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務中存在的對圖斑處置信息不明,主觀性強與個體差異,導致流轉混亂、處置動態(tài)模糊等問題,根據(jù)自然資源部海域海島管理司疑點疑區(qū)審查工作要求,結合現(xiàn)有新增圍填海圖斑涉及的各類用海情況,按照權屬情況、用海方式、活動連續(xù)性、適用管控政策、功能區(qū)劃、紅線區(qū)等信息,梳理新增圍填海情況分類,明確不同類別圍填海圖斑下游流轉方向,建立新增圍填海圖斑處置分類表。

根據(jù)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務工作開展現(xiàn)狀,我們繪制了當前圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務流程圖,結合新建處置分類表對現(xiàn)有流程,特別是分類處置流向環(huán)節(jié)進行審查和修正,明確圖斑分類流向及出口,細化完善工作流程,繪制修正后的新流程圖,編制流程說明。修正后的流程確保了每步環(huán)節(jié)前后過程銜接的有效性,保證無斷點;明確出口環(huán)節(jié)完整性,保證其對應每一個處置類別,出口無遺漏;建立流程對問題的判別處置,形成有效回路,保證有閉合;建立內外業(yè)工作在業(yè)務流程中的呼應機制,保證內外業(yè)互為指導,互為反饋。

2.2 監(jiān)測工作規(guī)范化要求制定

在總結前期海區(qū)遙感監(jiān)測工作中已經(jīng)形成的操作要求及誤填、誤判等經(jīng)驗的基礎上,本研究借鑒《海域衛(wèi)星遙感動態(tài)監(jiān)測技術規(guī)程》(國海管字〔2014〕500號)、《海域使用分類遙感判別指南》(國海管字〔2014〕500號)等現(xiàn)有相關技術規(guī)程,梳理目標判別、要素繪制、屬性填報等操作要求,編制操作指引;明確目標識別情況分類,梳理分類目標特征及示例影像,減少遙感誤判,形成目標識別分類示例匯編;明確要素圖斑繪制要求,規(guī)定準確勾繪圍填海輪廓的方法,提出基本拓撲規(guī)則;明確屬性信息填報要求,準確描述圖斑各項分類指標,形成填寫說明。

結合開展的圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務現(xiàn)狀,理清各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)接口及過程文件和成果資料格式,并結合實際工作需求,修正數(shù)據(jù)組織方式及數(shù)據(jù)結構。主要包括以下方面:修正前后數(shù)據(jù)結構不一致造成的融合障礙;補充缺失的數(shù)據(jù)項,更加完整全面地記錄用海情況;剔除目前明確無利用價值的數(shù)據(jù)項,精簡工作內容,提高效率;優(yōu)化數(shù)據(jù)項數(shù)值類型及長度設定,加強數(shù)據(jù)結構設置的合理性;對成果圖件的制圖模板進行合理化調優(yōu),提高制圖操作效率,提高圖件表達的豐富度、加強圖件規(guī)范化的可控性。

2.3 質量控制體系構建

本研究首次探索構建了海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務質量控制體系,并結合優(yōu)化后的流程及規(guī)范要求,提出明確的數(shù)據(jù)質量要求和規(guī)范、可行的質控指標,例如數(shù)據(jù)完整性、邏輯一致性、數(shù)據(jù)正確性、定位準確性、時相準確性、顯示準確性和組織一致性等。

2.3.1 數(shù)據(jù)質量控制要求

2.3.1 .1 非空間類數(shù)據(jù)質量控制要求

非空間類數(shù)據(jù)包括圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務產(chǎn)生的過程文件和成果等,包括各類表格數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)、專題成果圖、圖片和視頻信息數(shù)據(jù)等。

文檔類數(shù)據(jù)質量控制要求:①數(shù)據(jù)完整性。即文檔數(shù)據(jù)和表格數(shù)據(jù)是否完整、無缺失。②數(shù)據(jù)正確性。即文檔數(shù)據(jù)和表格數(shù)據(jù)是否正確,要求表格中文字描述準確、數(shù)據(jù)計算結果正確。③組織一致性。即數(shù)據(jù)組織管理是否符合規(guī)范,要求數(shù)據(jù)文件命名、數(shù)據(jù)文件格式、數(shù)據(jù)文件存儲目錄等符合要求。

圖片、視頻數(shù)據(jù)質量控制要求:①數(shù)據(jù)完整性。即圖片數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)是否完整,要求圖片資料和視頻資料完整、全面,可正常打開、瀏覽、查閱。②數(shù)據(jù)正確性。即專題圖是否符合規(guī)范,要求專題圖成果信息描述準確,主題區(qū)域醒目、突出,層次豐富,清晰易讀,制圖要素符合方案要求;圖片、視頻是否符合規(guī)范,要求圖片、視頻文字說明描述準確,分辨率、格式等符合要求。③組織一致性。即圖片、視頻組織管理是否符合規(guī)范,要求圖片和視頻的文件命名、文件格式和存儲目錄符合要求。

2.3.1 .2 空間類數(shù)據(jù)質量控制要求

空間類數(shù)據(jù)主要包括圍填海監(jiān)測成果矢量數(shù)據(jù)、疑點疑區(qū)矢量數(shù)據(jù)、影像、其他數(shù)據(jù)和海域使用權屬功能區(qū)劃等基礎地理信息。

空間類數(shù)據(jù)質量控制要求:①數(shù)據(jù)完整性。要求地理范圍覆蓋無缺失、數(shù)據(jù)可正常打開、瀏覽、查詢。②邏輯一致性。結構設計是否符合規(guī)范,要求空間數(shù)據(jù)屬性結構和空間數(shù)據(jù)格式符合規(guī)范要求;點、線、面拓撲關系和邏輯關系是否符合規(guī)范,要求不存在懸掛點、偽結點、多邊形封閉,只有一個標志點,且不存在空值、不存在線與多邊形自相交、不存在面積負值。③空間定位準確性。數(shù)據(jù)基準要求,即空間位置數(shù)據(jù)基準是否符合規(guī)范,要求坐標系、投影方式、高程基準和分幅數(shù)據(jù)符合規(guī)范要求;位置精度要求,即矢量成果與影像是否符合規(guī)范,要求空間分辨率符合規(guī)范要求、低精度數(shù)據(jù)服從高精度數(shù)據(jù)、正射影像產(chǎn)品中誤差符合相關要求、信息提取精度符合相關要求。④時相準確性。即空間數(shù)據(jù)所包含的時相信息,要求空間數(shù)據(jù)時相滿足監(jiān)測業(yè)務需求。⑤顯示準確性。即數(shù)據(jù)影像處理等符合規(guī)范,要求融合影像地類特征明顯、邊界清晰、影像接邊處無明顯灰度、色調差異。⑥數(shù)據(jù)正確性。即空間數(shù)據(jù)地理信息符合規(guī)范,要求屬性字段的設計、類型、長度、完整性等符合業(yè)務需求,元數(shù)據(jù)的內容、完整性、格式、結構等符合業(yè)務需求。⑦組織一致性。即數(shù)據(jù)組織管理符合度,要求數(shù)據(jù)文件存儲目錄和影像數(shù)據(jù)文件命名符合要求。

2.3.2 數(shù)據(jù)質量檢查方法

質量檢查方法主要采取人工檢查、自動檢查和人機交互檢查3種方式。對歷史違規(guī)違法圍填海區(qū)域及容易誤判、錯判的情況進行重點檢查。

(1)人工檢查。主要針對文檔、報表等內容描述采用人工核查的方式。

(2)自動檢查?；诳臻g數(shù)據(jù)的要素屬性之間、圖形之間、圖形與要素屬性存在的邏輯關系和規(guī)律性,通過程序設計質量控制算法,自動化核查空間數(shù)據(jù)。

(3)人機交互檢查。無法完全進行自動檢查時,可采用人機交互檢查方式,先通過程序檢查將有疑點的地方搜索出來,縮小范圍或精確定位,再采用人機交互逐個核查。

3 規(guī)范的主要內容

《北海局圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務規(guī)范》是針對北海區(qū)圍填海工作制定的具體業(yè)務標準,適用于北海局各機構部門所進行的“圍填海遙感監(jiān)測工作”。本規(guī)范主要包括4個方面內容:圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務總則、數(shù)據(jù)準備、遙感信息分析與核查、數(shù)據(jù)質量控制。本研究在海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測具體業(yè)務工作的基礎上,借鑒相關的指南、技術規(guī)程和行業(yè)標準,對以上4個部分的主要內容進行概述。

3.1 遙感監(jiān)測業(yè)務總則

《北海局圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務規(guī)范》總則簡單概述了圍填海遙感監(jiān)測工作,并負責說明海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務規(guī)范內涵?？倓t的主要內容包括:適用范圍、規(guī)范性引用文件、術語、監(jiān)測目的、監(jiān)測內容、監(jiān)測工作程序與技術方法等。

3.2 數(shù)據(jù)準備

在確定基礎資料收集和獲取途徑的基礎上,根據(jù)現(xiàn)行的《海域衛(wèi)星遙感動態(tài)監(jiān)測技術規(guī)程》及實際海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測工作所使用的影像數(shù)據(jù)情況,制定遙感數(shù)據(jù)預處理規(guī)范。遙感數(shù)據(jù)預處理方法規(guī)范的主要內容包括遙感影像預處理的內容,遙感影像預處理的方法及與方法相對應的技術要求,影像處理質量指標選取范圍等。

3.3 遙感信息分析與核查

3.3.1 監(jiān)測工作流程規(guī)范

根據(jù)海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務開展情況,理清各業(yè)務環(huán)節(jié),明確流程規(guī)范化要求,制定圍填海遙感監(jiān)測工作程序規(guī)范。該部分的主要內容包括:工作流程規(guī)范化要求、業(yè)務流轉環(huán)節(jié)說明等。

3.3.2 信息提取規(guī)范

在明確海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測工作所采用的遙感信息提取技術和方法要求的基礎上,制定圍填海要素遙感信息提取規(guī)范。這部分的內容主要包括:遙感信息提取的精度要求,遙感信息提取選擇比對影像要求,符合遙感監(jiān)測具體工作要求的相對實用、高效的遙感信息提取的方法,遙感信息拓撲檢查細則等。

3.3.3 專題圖制作規(guī)范

圍填海遙感監(jiān)測專題圖是圍填海監(jiān)測的主要成果,為管控沿海城市圍填?；顒?制定有效的管理決策提供科學依據(jù)。制作專題圖應采用地圖、文字和圖例相結合的形式,明確生動,清晰易讀。這部分的內容主要包括:地圖內容、專題圖要素、制作要求、所采用的技術方法、圖例、模板底圖、成果格式等。

3.4 數(shù)據(jù)質量控制

數(shù)據(jù)質量控制規(guī)范了圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務數(shù)據(jù)的內容、質量和格式,為海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務數(shù)據(jù)庫建設提供統(tǒng)一、規(guī)范的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)質量控制必須貫穿于遙感監(jiān)測資料準備、數(shù)據(jù)處理、信息提取等圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務的全過程。這部分內容主要包括:質控原則、質控要求、質控流程等。

4 結語

本研究是對北海局承擔的圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務的工作流程與規(guī)范要求的精細化研究,明確了圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務的工作細則,為今后的圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務常規(guī)化運行奠定了基礎。本研究首次提出了圍填海遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)的質量控制要求,探索建立了海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務質量控制體系,為圍填海遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化、規(guī)范性組織管理提供了保障。

隨著遙感數(shù)據(jù)應用范圍越來越廣,以及空間地理信息技術的飛速發(fā)展,特別是信息提取方法日新月異,精度逐漸提高,我們進行的圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務工作也應該隨著遙感數(shù)據(jù)處理和信息提取方法的不斷發(fā)展而不斷改進。本研究針對圍填海遙感監(jiān)測具體工作制定規(guī)范,也應該根據(jù)實際工作需求而進行調整,保持圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務規(guī)范與時俱進,兼顧規(guī)范的可操作性和可發(fā)展性。

總之,海區(qū)圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務規(guī)范化提升了圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務工作質效,加快了圍填海遙感監(jiān)測進程,提升了監(jiān)測成果數(shù)據(jù)質量,在規(guī)范的約束下,使圍填海遙感監(jiān)測業(yè)務更好地為海域使用動態(tài)監(jiān)視監(jiān)測服務。