遙感技術(shù)在廣州市水土保持監(jiān)督檢查中的應(yīng)用

鄺高明,吳光艷, 劉超群, 劉幀敏,王敬貴

(1.珠江水利委員會 珠江水利科學(xué)研究院，廣東 廣州510611；2.珠江水利委員會 珠江流域水土保持監(jiān)測中心站，廣東 廣州510611；3. 廣州市水土保持監(jiān)測站，廣東 廣州510010)

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遙感技術(shù)在廣州市水土保持監(jiān)督檢查中的應(yīng)用

鄺高明1,2,吳光艷1,2, 劉超群1,2, 劉幀敏3,王敬貴1,2

(1.珠江水利委員會 珠江水利科學(xué)研究院，廣東 廣州510611；2.珠江水利委員會 珠江流域水土保持監(jiān)測中心站，廣東 廣州510611；3. 廣州市水土保持監(jiān)測站，廣東 廣州510010)

[摘要]傳統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)查方法工作效率較低，已不能滿足水行政部門全面履行生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)督檢查職責(zé)的要求?；谫Y源三號影像和SPOT6影像，對廣州市轄區(qū)內(nèi)2014年和2015年的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的規(guī)模和空間分布情況進(jìn)行了全面調(diào)查，調(diào)查成果作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提供給現(xiàn)場監(jiān)督檢查工作組，提高了現(xiàn)場檢查工作的針對性和效率，并實(shí)現(xiàn)了遙感調(diào)查和現(xiàn)場檢查成果的系統(tǒng)化管理。遙感調(diào)查結(jié)果表明，廣州市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目主要分布在花都區(qū)和增城市等外圍區(qū)(市)，在中心城區(qū)分布較少，同時(shí)在2014—2015年間，全市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑數(shù)量和面積均呈擴(kuò)大趨勢。

我國水土流失總面積294.91萬km2[1]，是世界上遭受水土流失危害最嚴(yán)重的國家之一。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施、礦山開采、房地產(chǎn)和農(nóng)林開發(fā)等各類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目日益增多，造成的人為水土流失強(qiáng)度大、發(fā)展速度快且離居民點(diǎn)較近，在沒有得到有效防護(hù)的情況下，不僅影響項(xiàng)目正常建設(shè)，也嚴(yán)重威脅周邊環(huán)境和居民的正常生產(chǎn)生活。

人為水土流失的危害日益受到人們的重視，水土保持法明確“對生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行水土保持監(jiān)督檢查”是水行政主管部門的一項(xiàng)重要職責(zé)，但目前，此項(xiàng)工作的開展以現(xiàn)場調(diào)查為主。廣州市社會經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、轄區(qū)面積廣闊、生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量多且規(guī)模較大，依靠傳統(tǒng)方法難以實(shí)現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行全面監(jiān)督檢查。本文提出以遙感技術(shù)和數(shù)據(jù)空間管理技術(shù)為基礎(chǔ)的水土保持監(jiān)督檢查工作方法，在廣州市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)督檢查工作中得到了很好應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對廣州市轄區(qū)內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的全面監(jiān)管，提高了水土保持現(xiàn)場監(jiān)督檢查的針對性和工作效率。

1遙感技術(shù)在水土保持監(jiān)督檢查中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，遙感技術(shù)在區(qū)域自然水土流失調(diào)查領(lǐng)域應(yīng)用較多[2-3]，而在生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)督檢查和監(jiān)測工作中應(yīng)用相對較少。劉憲春等[4]探討了遙感技術(shù)在確定生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目地點(diǎn)和占地等指標(biāo)中的應(yīng)用優(yōu)勢，并將生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持遙感監(jiān)測分為確定數(shù)據(jù)源、建立背景專題數(shù)據(jù)、動態(tài)監(jiān)測、數(shù)據(jù)集成和分析計(jì)算等五個(gè)步驟；徐豐等[5]利用2000年TM影像和2006年SPOT5影像數(shù)據(jù)，對洪家渡水電站項(xiàng)目建設(shè)前水土流失強(qiáng)度及其分布，竣工后的水土流失強(qiáng)度、水土保持措施面積、地表擾動面積及上述指標(biāo)的分布情況進(jìn)行了調(diào)查，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查和高精度GPS定位驗(yàn)證分析，各項(xiàng)水土保持措施遙感調(diào)查總體精度在94%以上；何明月等[6]探索了遙感技術(shù)在公路建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)測中的應(yīng)用，認(rèn)為遙感技術(shù)是對實(shí)地調(diào)查、定點(diǎn)觀測等傳統(tǒng)監(jiān)測方法的補(bǔ)充，能夠增強(qiáng)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性；羅愛萍等[7]基于SPOT5、QuickBird等高分辨率遙感影像探索了遙感技術(shù)在水土保持監(jiān)督檢查工作中的應(yīng)用，認(rèn)為通過遙感動態(tài)監(jiān)測技術(shù)能夠首先確定違規(guī)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目懷疑區(qū)域，然后再進(jìn)行督查工作，可以減少預(yù)防監(jiān)督的難度，節(jié)約成本，提高效率。

文獻(xiàn)[4-7]主要探討了遙感技術(shù)在單個(gè)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)督檢查和監(jiān)測工作中的應(yīng)用，但在區(qū)域生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)督檢查中的應(yīng)用鮮有報(bào)道，主要是以往難以獲取時(shí)相一致、區(qū)域全覆蓋的高分辨率遙感影像，獲取成本也很高。而隨著資源三號、高分一號、高分二號等國產(chǎn)高分辨率遙感影像的普及，結(jié)合國外的SPOT6、QuickBird和Worldview等商業(yè)衛(wèi)星影像，遙感影像獲取能力得到極大提高，影像單價(jià)也逐年降低，不僅能夠滿足全面調(diào)查區(qū)域生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的需要，而且也能滿足監(jiān)督檢查工作動態(tài)性、時(shí)效性的要求。

2廣州市水土保持監(jiān)督檢查模式

廣州市在利用遙感技術(shù)調(diào)查轄區(qū)內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動規(guī)模和空間分布的基礎(chǔ)上，利用信息管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遙感調(diào)查和現(xiàn)場檢查成果的統(tǒng)一管理，建立了廣州市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫，提高了日常監(jiān)督檢查工作效率，為后續(xù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目管理工作奠定了良好基礎(chǔ)。廣州市日常水土保持監(jiān)督檢查工作主要分為生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目遙感調(diào)查、成果制作與下發(fā)、現(xiàn)場監(jiān)督檢查和成果錄入信息管理系統(tǒng)等4個(gè)步驟：

(1)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目遙感調(diào)查。在日常水土保持監(jiān)督檢查工作中，經(jīng)常遇到難以確定生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目位置的問題，尤其對于未編報(bào)水土保持方案的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，若沒有項(xiàng)目位置信息，則在監(jiān)督檢查中容易被遺漏。為此，要先利用全市高分辨率遙感影像進(jìn)行生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑解譯，獲取轄區(qū)內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的具體分布位置，解譯成果作為日常水土保持監(jiān)督檢查工作的基礎(chǔ)資料。而通過不同時(shí)期遙感調(diào)查成果的動態(tài)變化分析，能夠確定期間的新增、延續(xù)和完結(jié)圖斑。

(2)成果制作與下發(fā)。廣州市轄區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動分布廣泛，現(xiàn)場監(jiān)督檢查需要各級水行政主管部門共同完成，其中擾動面積大于20 hm2和跨不同行政區(qū)的圖斑由市水務(wù)局負(fù)責(zé)，其他由各區(qū)水務(wù)局負(fù)責(zé)。為便于工作，將全市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑按照6 km×9 km的圖幅分幅制圖，并下發(fā)相應(yīng)負(fù)責(zé)單位作為現(xiàn)場監(jiān)督檢查工作的底圖。

(3)現(xiàn)場監(jiān)督檢查。對解譯成果進(jìn)行逐個(gè)現(xiàn)場復(fù)核，了解項(xiàng)目名稱、開工時(shí)間、建設(shè)單位、水土保持方案批復(fù)情況、存在的水土流失問題等信息，填寫現(xiàn)場監(jiān)督檢查表并拍攝現(xiàn)場照片。第一年因需對全部擾動圖斑進(jìn)行逐個(gè)現(xiàn)場監(jiān)督檢查，工作量較大，在建立本底數(shù)據(jù)庫后，后續(xù)可根據(jù)人力物力等實(shí)際情況，重點(diǎn)對新增項(xiàng)目進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督檢查。

(4)成果錄入信息管理系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場檢查結(jié)果，對遙感解譯結(jié)果進(jìn)行修改、完善，整理現(xiàn)場監(jiān)督檢查獲取的項(xiàng)目信息和現(xiàn)場照片，并同遙感解譯結(jié)果和遙感影像統(tǒng)一錄入廣州市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持遙感調(diào)查成果管理系統(tǒng)，建立廣州市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫。

3廣州市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目遙感調(diào)查

3.1數(shù)據(jù)源

廣州市于2014年和2015年各開展了1次生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目遙感調(diào)查工作，其中2014年遙感調(diào)查采用資源三號影像為數(shù)據(jù)源，空間分辨率2.1 m，影像時(shí)相以2013年12月為主；2015年采用SPOT6數(shù)據(jù)進(jìn)行遙感調(diào)查，空間分辨率1.5 m，影像時(shí)相以2014年10月為主。對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行了大氣糾正、正射校正、增強(qiáng)融合、鑲嵌等預(yù)處理工作。

3.2遙感解譯方法

2014年利用面向?qū)ο蠓诸惡腿斯そ换ソ庾g相結(jié)合的方式進(jìn)行生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑遙感解譯，首先根據(jù)遙感影像特征進(jìn)行野外抽樣調(diào)查，建立擾動圖斑解譯標(biāo)志，再利用易康(eCognition)軟件對遙感影像進(jìn)行幾何圖斑自動分割，并參考解譯標(biāo)志進(jìn)行分類，得到生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑初步解譯結(jié)果，最后對初步解譯結(jié)果逐個(gè)圖斑進(jìn)行人工復(fù)核，刪除誤分、錯(cuò)分的項(xiàng)目，補(bǔ)充漏分項(xiàng)目。

2015年結(jié)合遙感影像對2014年遙感調(diào)查結(jié)果進(jìn)行更新、完善，并將擾動圖斑分為新增、延續(xù)和完結(jié)三類。新增指2014年未擾動，2015年開始擾動的圖斑；延續(xù)指2014年已有擾動，2015年繼續(xù)建設(shè)的圖斑；完結(jié)指2014年已有擾動，2015年已結(jié)束擾動的圖斑，已完結(jié)項(xiàng)目不統(tǒng)計(jì)在2015年生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動中。

3.3調(diào)查結(jié)果及分析

(1)整體調(diào)查結(jié)果(見表1)。本文解譯對象為擾動面積大于1 hm2的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑。2014年廣州市共解譯出1 889個(gè)擾動圖斑，總體擾動面積為16 074 hm2，其中：擾動面積小于5 hm2的1 196個(gè)，介于5～20 hm2之間的534個(gè)，20 hm2以上的159個(gè)，分別占擾動圖斑總數(shù)的63.31%、28.27%和8.42%。

表1　生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑遙感調(diào)查結(jié)果　個(gè)

相比2014年，2015年廣州市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑數(shù)量和面積均呈擴(kuò)大趨勢。2015年全市共解譯擾動圖斑2 115個(gè)，比2014年增加226個(gè)，其中擾動面積介于5～20 hm2之間的720個(gè)，比2014年增加186個(gè)，而擾動面積在20 hm2以上和5 hm2以下的也分別增加30個(gè)和10個(gè)；2015年廣州市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目總體擾動面積為19 945 hm2，比2014年增加了3 871 hm2；從擾動類型看，2015年解譯結(jié)果中有1 671個(gè)屬于2014年已有擾動圖斑，占2015年擾動圖斑總數(shù)的79.01%，2015年新增圖斑共444個(gè)，占2015年擾動圖斑總數(shù)的20.99%。

(2)空間分布情況(見表2)。從分布數(shù)量上看，2014年增城市擾動圖斑分布數(shù)量最多(361個(gè))，其次是花都區(qū)(321個(gè))，另外番禺區(qū)、白云區(qū)、從化市和蘿崗區(qū)擾動圖斑數(shù)量都在150個(gè)以上，分別為255、231、193和179個(gè)，而其他區(qū)擾動圖斑數(shù)量都少于100個(gè)，其中跨不同區(qū)的擾動圖斑有27個(gè)，而越秀區(qū)內(nèi)擾動圖斑數(shù)量最少，只有8個(gè)；從擾動面積上分析，花都區(qū)和增城市擾動面積相近，分別為3 450和3 409 hm2，兩個(gè)區(qū)合計(jì)占2014年廣州市擾動總面積的42.67%，而中心城區(qū)的越秀區(qū)、海珠區(qū)、黃埔區(qū)、荔灣區(qū)和天河區(qū)擾動面積較小，5區(qū)擾動面積合計(jì)占廣州市擾動總面積的6.64%。

2015年花都區(qū)擾動圖斑數(shù)量最多(506個(gè))，其次是增城市(379個(gè))，但在擾動面積方面增城市4 311 hm2最多，花都區(qū)4 069 hm2次之，兩個(gè)區(qū)合計(jì)占2014年廣州市擾動總面積的42.01%。與2014年相比，2015年白云區(qū)、番禺區(qū)和蘿崗區(qū)擾動圖斑數(shù)量有所減少，海珠區(qū)、荔灣區(qū)和越秀區(qū)擾動圖斑數(shù)量沒有變化，其他各區(qū)擾動圖斑數(shù)量均有所增加；而除南沙區(qū)擾動面積減少18 hm2以外，其他各區(qū)擾動面積均呈增加趨勢，從化市擾動面積增加最多，為1 162 hm2，其次是增城市和花都區(qū)，其擾動面積分別增加了902、619 hm2。

表2　生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑空間分布

因此，整體上廣州市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動主要分布在花都區(qū)和增城市等外圍區(qū)(市)，中心城區(qū)分布較少，動態(tài)變化分析同樣表明，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動主要增加在從化市、花都區(qū)和增城市等外圍區(qū)(市)。隨著多年來社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中心城區(qū)土地開發(fā)已相對飽和，基礎(chǔ)設(shè)施已基本完善，大型基礎(chǔ)設(shè)施、房地產(chǎn)項(xiàng)目和開發(fā)區(qū)建設(shè)多規(guī)劃在建設(shè)用地充足的外圍區(qū)(市)：從化市以生態(tài)度假旅游片區(qū)建設(shè)為主，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目多集中在流溪河沿岸；花都區(qū)受廣佛肇經(jīng)濟(jì)圈影響， “珠江三角洲環(huán)線”“肇花高速”和“廣樂高速”等項(xiàng)目相繼建設(shè)；增城市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目主要包括新塘鎮(zhèn)及掛綠湖的房地產(chǎn)開發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，以及增江兩側(cè)的汽車產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目；而隨著南沙自貿(mào)區(qū)和蘿崗區(qū)中心知識城、科學(xué)城等區(qū)域規(guī)劃的落實(shí)，兩地的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動也會逐步增多，這也充分體現(xiàn)了 “一個(gè)都會區(qū)、兩個(gè)新城區(qū)、三個(gè)副中心”的廣州市城市總體規(guī)劃。

4結(jié)論與討論

基于高分辨率遙感影像，廣州市對轄區(qū)內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目規(guī)模和分布情況進(jìn)行了全面調(diào)查，提高了日常水土保持監(jiān)督檢查工作的針對性和效率，同時(shí)利用信息化管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遙感調(diào)查數(shù)據(jù)和現(xiàn)場檢查成果的空間化管理，提高了生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持工作的管理水平。但僅依靠遙感影像，只能判斷生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的空間分布和動態(tài)變化情況，而不能判斷具體項(xiàng)目是否違法違規(guī)，還需要執(zhí)法人員現(xiàn)場認(rèn)定，工作量較大。因此，下一步工作首先應(yīng)將已批復(fù)水土保持方案的項(xiàng)目資料補(bǔ)充到現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水土流失防治責(zé)任范圍圖的空間化管理，以判斷擾動圖斑是否超出批復(fù)防治責(zé)任范圍，在室內(nèi)完成項(xiàng)目合規(guī)性的判別，進(jìn)一步提高監(jiān)督檢查工作水平。

另外，目前遙感調(diào)查和成果管理全部為電子化、空間化數(shù)據(jù)，而作為中間過程的現(xiàn)場監(jiān)督檢查為紙質(zhì)成果，建議下一步開發(fā)現(xiàn)場監(jiān)督檢查手持端平臺，用于布置遙感調(diào)查成果，并將現(xiàn)場監(jiān)督檢查結(jié)果上傳至成果管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廣州市生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持監(jiān)督檢查工作的全程電子化、信息化。

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(責(zé)任編輯孫占鋒)

[基金項(xiàng)目]國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41301452、41204332)和廣州市珠江科技新星項(xiàng)目(2013J2200073)共同資助項(xiàng)目

[中圖分類號]S157

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]C

[文章編號]1000-0941(2016)06-0074-03

[作者簡介]鄺高明(1987—)，男，河南駐馬店市人，工程師，碩士，主要從事水土保持遙感調(diào)查工作。

[收稿日期]2015-11-15

[關(guān)鍵詞]監(jiān)督檢查；生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目；遙感技術(shù)