生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑時空分布及合規(guī)性分析

段 倩， 岳有志， 齊 斐， 劉 霞?， 楊翔惟， 黎家作， 袁希功， 袁 利

(1.南京林業(yè)大學(xué)南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇省水土保持與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，210037，南京； 2.淮河水利委員會淮河流域水土保持監(jiān)測中心站，233001，安徽蚌埠)

隨著區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，資源開發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施等生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目日益增多，在工程建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行中，因土地平整、開挖填筑、采石取土、棄渣棄土等活動導(dǎo)致的人為水土流失日趨嚴(yán)重[1-3]。各級水行政主管部門依據(jù)《水土保持法》等的要求，履行監(jiān)管職責(zé)，有效地減少了人為水土流失，取得了一定成效[4]。但由于目前多以現(xiàn)場調(diào)查為主，而轄區(qū)內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量多、規(guī)模大、空間分布廣，難以對區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)管[5-6]；同時監(jiān)管范圍主要針對已編報(bào)水土保持方案的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，難以發(fā)現(xiàn)未申報(bào)水土保持方案的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目；此外，因缺乏信息共享機(jī)制，重復(fù)監(jiān)管的問題也比較突出：因此，如何加強(qiáng)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目全過程、全方位監(jiān)管，有效遏制人為水土流失，形成上下協(xié)同、信息共享的監(jiān)管聯(lián)動機(jī)制成為水行政主管部門亟待解決的重要問題之一。

安徽省霍邱縣地處大別山北麓，金屬礦儲量豐富，擁有全國唯一的特大型鐵礦，近年來基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城鎮(zhèn)建設(shè)以及農(nóng)林開發(fā)等項(xiàng)目發(fā)展迅速，人為水土流失問題突出，監(jiān)管工作需求迫切。筆者以霍邱縣為研究區(qū)域，基于ArcGIS平臺，協(xié)同高分辨率遙感、無人機(jī)航攝、水土保持方案編報(bào)及批復(fù)、野外調(diào)查等多源數(shù)據(jù)，探索區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑及其時空分布，研究批復(fù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型與防治責(zé)任范圍，分析評價(jià)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目的合規(guī)性，以期為區(qū)域生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目全面監(jiān)管提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

霍邱縣地處安徽省西北部，E 115°50′～116°32′，N 31°44′～32°36′，國土面積3 801.91 km2。地勢北部低、南部高，北部主要為平原湖泊河流，南部主要為低崗丘陵；屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，多年平均氣溫15.4 ℃，多年平均降水量951 mm；主要有淮河、淠河、史河、灃河等河流以及城東湖、城西湖、姜家湖3大湖泊，多年平均水資源量超過13.5億m3；巖性以片麻巖、混合巖為主，主要土壤類型有粗骨土、山地棕壤、黃棕壤等土類；屬北亞熱帶常綠、落葉混交林帶，森林覆蓋率9.81%。

2 材料與方法

2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及處理

基于2015年、2016年2 m空間分辨率GF-1遙感衛(wèi)星影像，通過勻色鑲嵌、裁剪、精校正、配準(zhǔn)等處理獲取2期遙感數(shù)據(jù)，同時采用大疆PHANTOM 4無人機(jī)對生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目集中區(qū)域進(jìn)行航拍，獲取典型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動狀況及防治責(zé)任范圍等數(shù)據(jù)。

搜集水行政主管部門批復(fù)的水土保持方案報(bào)告書和批復(fù)文件等數(shù)據(jù)，基于ArcGIS，以遙感影像為參考，獲取既定地理空間坐標(biāo)的項(xiàng)目位置、防治責(zé)任范圍矢量圖及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)(圖1)。

圖1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理流程Fig.1 Basic data processing flowchart

2.2 擾動圖斑提取及合規(guī)性分析

基于2015—2016年GF-1遙感影像，采用人機(jī)交互、面向?qū)ο蠓诸惖姆椒ń庾g面積>0.1 hm2的擾動圖斑，分析數(shù)量、面積、類型及空間分布特征。采用空間疊置分析法，辨析擾動圖斑范圍(用M1表示)和批復(fù)的防治責(zé)任范圍(用M2表示)，依據(jù)M1、M2的空間關(guān)系開展合規(guī)性分析與評價(jià)(表1)。

2.3 野外調(diào)查及復(fù)核

疊加分析擾動圖斑與防治責(zé)任范圍，對不合規(guī)且面積>1 hm2的擾動圖斑，采用無人機(jī)與奧維互動地圖地理信息系統(tǒng)終端相結(jié)合的方式開展野外調(diào)查復(fù)核，利用無人機(jī)航拍影像成果以及奧維互動地圖野外調(diào)查現(xiàn)場勾繪修改的圖斑對擾動圖斑及防治責(zé)任范圍進(jìn)行修正和完善。

表1 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目合規(guī)性分析與評價(jià)Tab.1 Production and construction project compliance analysis and evaluation

3 結(jié)果與分析

3.1 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑的時空分布

根據(jù)水利部生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持分類管理研究成果及技術(shù)規(guī)定，將涉及水土保持的項(xiàng)目分為36類，筆者對霍邱縣2015—2016年的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行了調(diào)查，涉及的工程類型主要有堤防工程(DFGC)、公路工程(GLGC)、加工制造類(JGZZ)、露天非金屬礦(FJSK)、農(nóng)林開發(fā)(NLKF)、井采金屬礦(JCJS)、其他城建(QTCJ)、房地產(chǎn)(FDCL)、其他電力(QTDL)、其他小型水利(XXSL)、其他行業(yè)(QTHY)、社會事業(yè)類(SHSY)、涉水交通(SSJT)、油氣存儲與加工(YQGC)、城市管網(wǎng)(CSGW)共15類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑進(jìn)行分析，其主要特征如下。

3.1.1 擾動圖斑數(shù)量、面積及規(guī)模 霍邱縣>0.1 hm2的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，2015年擾動圖斑346個，擾動面積3 741.85 hm2；2016年擾動圖斑434個，擾動面積4 700.29 hm2。生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型均以井采金屬礦為主，2015年開采金屬礦的面積占總面積的28.97%，對應(yīng)2016年為23.09%；其次為其他城建工程，主要是工業(yè)園區(qū)建設(shè)，分別為18.51%、20.30%；農(nóng)林開發(fā)項(xiàng)目擾動面積增幅最大，2016年擾動面積為2015年的4倍。2015年擾動圖斑數(shù)量最多的為加工制造類項(xiàng)目，占30.06%；2016年擾動圖斑數(shù)量最多的為其他行業(yè)工程，占29.26%，經(jīng)調(diào)查主要是臨時堆沙場和其他用途不明擾動?；羟窨h不同類型生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑面積與數(shù)量見圖2。

DFGC: 堤防工程 Dyke building. GLGC: 公路工程 Highway engineering. JGZZ: 加工制造類 Processing and manufacturing projects. FJSK: 露天非金屬礦 Open pit nonmetallic mine. NLKF: 農(nóng)林開發(fā) Agriculture and forestry development. JCJS: 井采金屬礦 Well mining for metal ore. QTCJ: 其他城建 Other urban construction projects. FDCL: 房地產(chǎn) Real estate engineering. QTDL: 其他電力 Other electrical works. XXSL: 其他小型水利 Other small water conservancy projects. QTHY: 其他行業(yè) Other industry projects. SHSY: 社會事業(yè)類 Social programs. SSJT: 涉水交通 Water-related traffic projects. YQGC: 油氣存儲與加工 Oil and gas storage and processing. CSGW: 城市管網(wǎng) Urban pipe network project. 下同， The same below.圖2 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑面積與數(shù)量Fig.2 Areas and number of disturbance patches in production and construction project

根據(jù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑面積分布及以往管理經(jīng)驗(yàn)，可將擾動圖斑劃分為<1 hm2、1～5 hm2、>5～50 hm2、>50 hm2等4類。2015年和2016年，霍邱縣生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑面積主要集中在1～5 hm2，分別占擾動圖斑總數(shù)51.16%和48.39%；其次為>5～50 hm2，分別占30.64%和28.80%。從生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型來看，2015年和2016年<1 hm2主要生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型為其他行業(yè)工程，分別為23和54個，主要為臨時堆沙場；1～5 hm2主要生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型為加工制造類項(xiàng)目(圖7)，分別為69和71個；>5～50 hm2主要生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型為加工制造類項(xiàng)目，均為31個；>50 hm2主要生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型為井采金屬礦，均為8個，分別占井采金屬礦類圖斑總數(shù)的55.17%、53.33%。見圖3。

3.1.2 擾動圖斑年度分析 根據(jù)2015—2016年擾動圖斑變化情況，將擾動圖斑分為新增、續(xù)建、完工3類。即2015年未擾動，2016年發(fā)生擾動的圖斑界定為新增；2015、2016年持續(xù)擾動的圖斑界定為續(xù)建，擾動范圍可能增大、減少或不變；2015年發(fā)生擾動，2016年未發(fā)生擾動的圖斑界定為完工，見圖4。

2016年，生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑數(shù)量相較于2015年增加了88塊，增加比例為25.43%，擾動面積增加了958.44 hm2，增加比例為25.61%。2015—2016年，續(xù)建圖斑為主要擾動變化類型，共198個，占圖斑總數(shù)的38.37%，主要為加工制造類項(xiàng)目，擾動面積2 269.21 hm2；新增圖斑次之，共130個，擾動面積為1 046.40 hm2，主要為其他行業(yè)工程，占43.08%；完工圖斑106個，主要為加工制造類項(xiàng)目和井采金屬礦項(xiàng)目。

圖3 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑規(guī)模Fig.3 Disturbance patch size in production and construction projects

圖4 2015—2016年擾動圖斑變化分析Fig.4 Analysis on the changes of disturbance patches in 2015 to 2016

3.1.3 擾動圖斑空間分布 霍邱縣生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑總體分布較為集中，主要在霍邱縣西北部、西南部(圖4)。其中：井采金屬礦集中分布在西北部的馮井鎮(zhèn)、周集鎮(zhèn)與范橋鄉(xiāng)；其他城建工程主要為新增房地產(chǎn)工程(新建房屋等)，在城關(guān)鎮(zhèn)、孫崗鄉(xiāng)集中分布，其余沿霍邱縣內(nèi)S310公路零散分布；加工制造類項(xiàng)目在西北部的馮井鎮(zhèn)、馬店鎮(zhèn)、石井鎮(zhèn)、龍?zhí)舵?zhèn)附近較為密集分布，其余零散分布于G35與S310公路附近；露天非金屬礦(露天采石場)在河南省與安徽省接壤處有大量分布，集中分布于霍邱縣西部馬店鎮(zhèn)以西。

新增擾動圖斑零散分布在石店鎮(zhèn)、城關(guān)鎮(zhèn)、孫崗鄉(xiāng)，2016年新增的主要擾動類型農(nóng)林開發(fā)工程(農(nóng)業(yè)種植或者農(nóng)產(chǎn)品加工處理等)，主要分布于孫崗鄉(xiāng)北部，石店鎮(zhèn)周邊與邵崗鄉(xiāng)南部；續(xù)建擾動圖斑在孫崗鄉(xiāng)、馬店鎮(zhèn)、馮井鎮(zhèn)以南均有分布；完工擾動圖斑主要分布在周集鎮(zhèn)、范橋鎮(zhèn)。

圖5 霍邱縣擾動圖斑空間分布Fig.5 Distribution of disturbance patches in Huoqiu county

3.2 批復(fù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型與防治責(zé)任范圍

3.2.1 批復(fù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型分析 霍邱縣轄區(qū)共批復(fù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目20項(xiàng)(表2)，其中水利部批項(xiàng)目4項(xiàng)，安徽省批11項(xiàng)，六安市批5項(xiàng)。主要為金屬礦開采、冶煉、加工及其附屬工程項(xiàng)目，以井采金屬礦為主，占70%。截至2016年，處于生產(chǎn)狀態(tài)的項(xiàng)目有14項(xiàng)；處于停工狀態(tài)的項(xiàng)目5項(xiàng)，均為井采金屬礦；處于未開工狀態(tài)的項(xiàng)目1項(xiàng)，為其他電力工程生物質(zhì)能發(fā)電項(xiàng)目。

3.2.2 防治責(zé)任范圍分析 基于方案報(bào)告書、批復(fù)文件和遙感影像等數(shù)據(jù)，剔除未開工及詳細(xì)位置信息缺失項(xiàng)目，研究區(qū)有15個項(xiàng)目需開展防治責(zé)任范圍矢量化及上圖，涉及51個圖斑，總面積1 506.94 hm2，主要分布于周集鎮(zhèn)、馮井鎮(zhèn)、范橋鄉(xiāng)、馬店鎮(zhèn)與邵崗鄉(xiāng)，整體較密集分布于霍邱縣的西北部(圖5)。從圖斑數(shù)量看，井采金屬礦圖斑40個(表3)，占78.43%；從圖斑面積看10～50 hm2的圖斑為主，占防治責(zé)任范圍面積的45.10%，主要為井采金屬礦的尾礦庫、廠區(qū)、采選礦工業(yè)場地、公路橋梁以及棄渣場和取土場等；≥50 hm2、5～10 hm2的圖斑較少，多為井采金屬礦的廠區(qū)及尾礦庫；1～5 hm2的圖斑，主要為風(fēng)井、廢石堆場和副井等；<1 hm2的圖斑有12個，主要為充填站、廢石場以及碼頭等。許多擾動圖斑為同一項(xiàng)目，經(jīng)調(diào)查核實(shí)后進(jìn)行項(xiàng)目歸并。

3.3 擾動圖斑合規(guī)性分析與評價(jià)

根據(jù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目合規(guī)性分析與評價(jià)原則(表1)，疊加分析2015—2016年擾動圖斑與批復(fù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目防治責(zé)任范圍內(nèi)圖斑。

3.3.1 批復(fù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑合規(guī)性分析評價(jià) 批復(fù)的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目防治責(zé)任范圍共涉及51個圖斑，合規(guī)的Ⅰ類圖斑有12個，疑似建設(shè)地點(diǎn)變更的Ⅳ類圖斑有16個，疑似超出防治責(zé)任范圍的Ⅴ類圖斑有23個，見圖6。

1)Ⅰ類合規(guī)圖斑以井采金屬礦類型為主，占合規(guī)性圖斑總數(shù)的83%，其他為涉水交通工程、油氣儲存與加工工程，集中分布在霍邱縣馬店鎮(zhèn)以北。擾動變化類型以完工為主。合規(guī)井采金屬礦類型圖斑中，主要為探井與采選礦區(qū)，占合規(guī)性圖斑總數(shù)的50%，面積為63 hm2。

2)Ⅳ類疑似建設(shè)地點(diǎn)變更的圖斑包含井采金屬礦、涉水交通工程，井采金屬礦圖斑占該類圖斑總數(shù)的56%，擾動面積以涉水交通工程為主(表4)，占此類圖斑總面積的74%。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，疑似建設(shè)擾動范圍變更圖斑主要為棄渣場與取土場，位于霍邱縣中部，沿城西湖大橋沿線分布，面積為242.82 hm2。

3)Ⅴ類疑似超出防治責(zé)任范圍圖斑項(xiàng)目類型主要為井采金屬礦，圖斑個數(shù)為20個，占疑似超出防治責(zé)任范圍圖斑總數(shù)的87%，面積占疑似超出防治責(zé)任范圍圖斑總面積的97%。在疑似超出防治責(zé)任范圍圖斑中，26.08%的圖斑屬已上圖井采金屬礦中的尾礦庫，面積562.97 hm2；30.43%屬探井與采選礦區(qū)，面積為410.76 hm2。

表2 批復(fù)的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型及生產(chǎn)狀態(tài)Tab.2 Approved construction and production projects and their production status

表3 防治責(zé)任范圍內(nèi)圖斑統(tǒng)計(jì)Tab.3 Patch statistics within the scope of control responsibility

3.3.2 其他擾動圖斑合規(guī)性分析評價(jià) 剔除已批復(fù)的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目圖斑，霍邱縣內(nèi)其他擾動圖斑均為疑似未批先建的Ⅳ類圖斑。2015年疑似未批先建的擾動圖斑310個，其中>1 hm2的圖斑266個，擾動面積2 451.50 hm2；2016年疑似未批先建擾動圖斑391個，其中>1 hm2的圖斑314個，擾動面積3 292.64 hm2，見圖6。

表4 生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目合規(guī)性圖斑面積分析統(tǒng)計(jì)Tab.4 Compliance patch area analysis and statistics in production and construction project hm2

從擾動數(shù)量看，2015年和2016年>1 hm2疑似未批先建圖斑類型主要為加工制造類項(xiàng)目(圖7)，分別占總數(shù)的37.59%和31.53%；其次為其他行業(yè)工程，分別占19.92%和22.29%。從擾動圖斑面積看，2015年和2016年>1 hm2疑似未批先建圖斑類型主要為其他城建工程，分別占28.20%和28.95%；其次為露天非金屬礦，分別占21.40%和19.82%。

圖6 批復(fù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目合規(guī)性圖斑數(shù)量分析評價(jià)Fig.6 Analysis and evaluation on the number of compliance map patches of approved production and construction projects

圖7 >1 hm2疑似未批先建圖斑分析Fig.7 Analysis of suspected unapproved but constructed patches with an area of >1 hm2

4 問題與討論

生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目開展天地一體化監(jiān)管可有效提高工作效率[7-13]，但因受生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案編制深度影響，防治責(zé)任范圍尤其是線性工程邊界的精準(zhǔn)度弱，與高分辨率遙感影像以及實(shí)際位置可能會有偏移等，這可能帶來防治責(zé)任范圍存在一定偏差。此外，水土保持措施落實(shí)、表土剝離保護(hù)以及土石方變化等情況仍需要通過現(xiàn)場調(diào)查與復(fù)核進(jìn)行確認(rèn)。針對生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目全面監(jiān)管需求，本文基于高分辨率遙感影像等多源數(shù)據(jù)，通過人機(jī)交互解譯擾動圖斑，采用無人機(jī)航拍及奧維互動地圖地理信息系統(tǒng)終端相結(jié)合的調(diào)查手段，實(shí)現(xiàn)了研究區(qū)域內(nèi)擾動圖斑的快速、精準(zhǔn)定位與準(zhǔn)確測定，達(dá)到了生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目全過程、全方位監(jiān)管的基本要求。但生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)期擾動頻繁，有些項(xiàng)目工期較短，不足1年，本文僅每年采用一期遙感影像，難以反映某些生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目全過程擾動及恢復(fù)動態(tài)，如何利用多時相遙感影像，結(jié)合無人機(jī)多頻次低空航攝，實(shí)時跟蹤生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動地表及水土流失防治措施動態(tài)有待進(jìn)一步研究；將多源數(shù)據(jù)處理與信息技術(shù)手段進(jìn)一步優(yōu)化與簡化，如何形成簡單、易操作、面向基層水行政主管部門的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目全面監(jiān)管技術(shù)體系尚需進(jìn)一步思考。

5 結(jié)論與建議

1)霍邱縣>0.1 hm2的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目擾動圖斑2015年346個，擾動面積3 741.85 hm2；2016年434個，擾動面積4 700.29 hm2。擾動圖斑集中分布在霍邱縣西北部、西南部。2015—2016年，霍邱縣生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目類型均以井采金屬礦為主，擾動圖斑面積主要集中在1～5 hm2，分別占擾動圖斑總數(shù)51.16%和48.39%。續(xù)建圖斑為主要擾動變化類型，共198個，占圖斑總數(shù)的38.37%。

2)霍邱縣已批復(fù)的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目以井采金屬礦為主，占總批復(fù)項(xiàng)目的70%，主要為金屬礦開采、冶煉、加工及其附屬工程項(xiàng)目，目前有9項(xiàng)處于生產(chǎn)狀態(tài)。批復(fù)的生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目防治責(zé)任范圍涉及51個圖斑，合規(guī)圖斑有12個，疑似建設(shè)地點(diǎn)變更圖斑有16個，疑似超出防治責(zé)任范圍圖斑有23個。合規(guī)性圖斑以井采金屬礦類型為主，集中分布在霍邱縣馬店鎮(zhèn)以北。

(3)霍邱縣已批復(fù)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目防治責(zé)任范圍涉及的圖斑僅51個，其他擾動圖斑均為疑似未批先建圖斑，其中>1 hm2的圖斑2015年是266個，2016年是314個，均未開展水土保持方案報(bào)告書編制。未批先建的圖斑中大部分為未實(shí)施立項(xiàng)的生產(chǎn)建設(shè)活動，但同時也凸顯地方監(jiān)管力度不足等問題。因此，地方水行政主管部門監(jiān)督管理的形勢與任務(wù)依然嚴(yán)峻，尚需進(jìn)一步加強(qiáng)對生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目精準(zhǔn)化監(jiān)督管理，有效遏制區(qū)域人為水土流失現(xiàn)象。