寧夏河湖岸線智能監(jiān)管中的遙感技術應用

劉金玉 詹 然

（中水北方勘測設計研究有限公司，天津 300222）

在全國水利工作會議上，鄂竟平部長指出水利事業(yè)發(fā)展進入了新時代，要求各級水利部門把“水利工程補短板”和“水利行業(yè)強監(jiān)管”作為工作重心。為加強水利行業(yè)監(jiān)管，水利部對“亂采”、“亂占”、“亂建”、“亂堆”等河湖管理保護中表現(xiàn)出的突出問題開展專項清理整治行動。各地區(qū)根據(jù)自身情況積極響應部黨組號召，相繼展開了河湖清“四亂”行動，對河湖管理范圍內(nèi)“四亂”典型問題開展集中調(diào)查整治。

寧夏具有生態(tài)保護區(qū)眾多、部分地區(qū)水資源緊缺的特點，“四亂”監(jiān)測責任重大、任務艱巨，如不及時發(fā)現(xiàn)治理，會對河湖環(huán)境造成持續(xù)影響?；谶b感信息技術結(jié)合人工智能進行河道“四亂”監(jiān)測的工作不僅提高了河湖監(jiān)管工作的效率，也實現(xiàn)了河道智能監(jiān)管體系的初步建立，為未來智慧水利系統(tǒng)的實現(xiàn)提供基礎。

1 寧夏自治區(qū)河湖岸線智能監(jiān)管需求

寧夏是國家確定的十二個自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記試點省區(qū)之一，全國唯一的全省域水流和河湖岸線劃界確權(quán)試點省區(qū)[1]。目前，寧夏部分城市已經(jīng)相繼開展了清“四亂”調(diào)查整治工作，清“四亂”工作的手段主要是傳統(tǒng)的河湖管理基層人員進行現(xiàn)場排查和人工統(tǒng)計，由于河湖管理部門人員有限，河湖清查工作任務復雜繁瑣，導致了一系列問題的出現(xiàn)，例如：監(jiān)管范圍覆蓋不全、完成清查工作周期長、現(xiàn)場排查信息有誤、問題統(tǒng)計匯總難度大等。

隨著信息技術的發(fā)展，各行業(yè)對信息化管理的需求更加明確，通過信息化數(shù)據(jù)的智能處理技術代替人工操作在各領域的發(fā)展越來越廣泛，在水利行業(yè)中河湖監(jiān)管“四亂”智能比對的應用尚未成熟，而快速、高效地實現(xiàn)信息化河湖監(jiān)管對“四亂”智能比對技術應用的需求是迫切的。

2 河湖岸線監(jiān)測技術方案

河湖監(jiān)管監(jiān)測方案擬按照巡查、詳查、核查和復查的步驟進行，本論文基于互聯(lián)網(wǎng)輿情監(jiān)督線索、群眾舉報線索和多源遙感信息等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，利用信息融合技術進行河湖監(jiān)測的巡查工作，采用高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對“四亂”現(xiàn)象進行大面積、區(qū)域性的詳查工作和周期性復查工作。

首先，時刻關注并收集互聯(lián)網(wǎng)輿情信息和群眾舉報信息，結(jié)合多源遙感信息進行多源異構(gòu)信息的融合分析，確定疑似問題現(xiàn)象；其次，采購問題地區(qū)以及重點河流湖泊區(qū)域的衛(wèi)星影像，對大量衛(wèi)星影像進行幾何校正、融合、鑲嵌、裁剪等數(shù)據(jù)處理工作，以處理后的衛(wèi)星影像為基礎，進行疑似“四亂”點位的智能識別和解譯工作；最后，對不同期衛(wèi)星影像“四亂”點位解譯結(jié)果進行智能比對，分析“四亂”現(xiàn)象動態(tài)變化情況，編寫“四亂”問題分析報告[2]。

基于遙感信息技術的河道岸線監(jiān)測示意圖如圖1 所示。

圖1 基于遙感信息技術的河湖岸線監(jiān)測示意圖

2.1 基于多源信息融合技術的河湖巡查

河湖巡查工作主要是基于互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，整合互聯(lián)網(wǎng)信息采集技術及信息智能處理技術[3]，進行河湖監(jiān)管 “ 四亂”問題主題檢測和專題聚焦，實現(xiàn)河湖監(jiān)管主題輿情監(jiān)督，根據(jù)輿情監(jiān)督結(jié)果進行輿情信息推送，結(jié)合群眾舉報信息和多源遙感信息數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，實現(xiàn)疑似涉河問題確定。

2.2 基于遙感信息技術的河湖詳查

2.2.1 衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取及篩選

擬采用衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行河湖岸線周期性巡查監(jiān)測，利用收集的寧夏回族自治區(qū)河湖劃界數(shù)據(jù)，界定需要進行河湖監(jiān)管的范圍，根據(jù)待監(jiān)測區(qū)和時間信息，通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心獲取覆蓋該區(qū)域、該時間內(nèi)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，為保證監(jiān)管信息提取的準確性，建議選擇空間分辨率優(yōu)于1米的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

2.2.2 大量衛(wèi)星影像的快速處理

由于獲取的衛(wèi)星數(shù)據(jù)是以景為單位的小圖幅影像，想要達到河湖岸線監(jiān)管的應用需求，需要對獲取的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行一定的處理。利用成熟的商用軟件進行衛(wèi)星數(shù)據(jù)的正射校正、影像融合、自動匹配、鑲嵌處理、區(qū)域裁剪等實現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的快速、高效處理。

2.2.3 河湖岸線“四亂”信息智能提取

采用基于遙感影像的人工智能方法進行“四亂”信息提取，獲得“四亂”類型、位置、范圍等信息。面對各類不同的識別算法和模型，開展針對河湖監(jiān)管對象的適應性研究，優(yōu)選出適用于寧夏地區(qū)河湖監(jiān)管對象的識別算法和模型，并對識別結(jié)果進行人工核查，篩選疑似“四亂”的信息，便于下一步的實地核查取證[4]。

2.3 基于不同期“四亂”信息間變化比對技術的河湖復查

針對選定范圍內(nèi)不同期衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行預處理，包括正射校正、自動匹配、勻光勻色、鑲嵌處理等，獲取該地區(qū)影像的拼接結(jié)果，對兩期影像的拼接結(jié)果進行針對“四亂”現(xiàn)象相關對象的變化檢測處理，圈定“四亂”新添區(qū)域和整改完成區(qū)域，提供該區(qū)域“四亂”現(xiàn)象發(fā)展動態(tài)的直觀性展示。

2.4 “四亂”問題分析及核查報告編寫

綜合分析“四亂”情況，基于數(shù)據(jù)整理結(jié)果、解譯結(jié)果和智能比對結(jié)果，按照實際情況編寫“四亂”問題分析報告。

3 討論與結(jié)論

目前，針對河湖“四亂”遙感地圖智能識別技術，已經(jīng)構(gòu)建了較為良好的政策和市場環(huán)境。技術上有穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源基礎，成熟的海量數(shù)據(jù)批量處理技術也可以保證為智能比對技術持續(xù)穩(wěn)定地提供輸入數(shù)據(jù)，水利目標要素智能比對（人工智能深度學習、多期影像變化檢測和基于波譜的波段計算等技術）技術精度也在不斷提高，技術日趨成熟，可以保證在一定范圍內(nèi)大幅提高河湖監(jiān)管的準確性和效率。