水土保持工程“天地一體化”遙感監(jiān)管體系研究與應用

鳳海明，李團宏，馮 陽，郭瀝文，楊天航

[1.安徽省水文局(安徽省水土保持監(jiān)測總站), 安徽 合肥 230022；2.北京地拓科技發(fā)展有限公司, 北京 100084]

黨的十八大以來，黨中央、國務院把生態(tài)文明建設擺在更加重要的戰(zhàn)略位置，而水土保持是生態(tài)文明建設的重要內容，是國家進行水土流失治理的重要手段?！度珖帘３忠?guī)劃(2015—2030年)》提出，到2030年全國新增水土流失治理面積94萬 km2。按照全國水土保持目標任務，2020—2030年全國平均每年需完成治理水土流失面積約6.3萬km2。

水土流失治理項目的監(jiān)管是水土保持工作的重點和難點。水土保持工程具有分布范圍廣、施工區(qū)域相對分散、措施類型多樣、點線面工程并舉等特點。傳統(tǒng)的國家水土保持重點工程項目管理模式是地方各級水行政主管門統(tǒng)計上報治理成效，水利部組織抽查。這種管理模式存在的主要問題有：管理不夠精細，水土保持措施的位置、范圍、質量、效益等掌握不夠精準，水土保持治理措施圖斑難以落地，難以有效支撐水土流失治理方向的決策；地方監(jiān)管方式各有不同，圖斑位置和面積與實際差異較大；臨時收集的資料很難滿足國家水土保持規(guī)劃實施情況考核評估的需要。

2017年以來，水利部先后印發(fā)了《全國水土保持信息化工作2017—2018年實施計劃》、《國家水土保持重點工程信息化監(jiān)管技術規(guī)定(試行)》、《水利部辦公廳關于推進水土保持監(jiān)管信息化應用工作的通知》(辦水保〔2019〕198號)，明確提出了國家水土保持重點工程建設項目圖斑精細化監(jiān)管的目標與技術要求?；诟叻诌b感、無人機、移動終端、國家水土保持重點工程項目管理信息系統(tǒng)，確定了水土保持工程“天地一體化”遙感監(jiān)管總體路線，明確了監(jiān)管的對象、主體、指標，構建了水土保持工程“天地一體化”遙感監(jiān)管體系，有效地支撐水土保持工程監(jiān)管工作。該體系在安徽省2020—2021年水土保持工程管理中進行了應用，取得了顯著成效。

1 總體路線

水土保持工程“天地一體化”遙感監(jiān)管是以國家水土保持重點工程項目管理信息系統(tǒng)為基礎，以水土保持措施圖斑為單元，應用水土保持重點工程項目圖斑精細化管理平臺、圖斑精細化管理移動終端(圖斑精細化管理APP)、高分遙感技術及無人機航拍等，對水土保持重點工程項目實施精細化管理的一種手段，其總體路線見圖1。

圖1 水土保持工程“天地一體化”遙感監(jiān)管總體路線

2 基礎數(shù)據

為了監(jiān)管數(shù)據標準化、格式化、統(tǒng)一化，數(shù)據需在初步設計完成后及時錄入國家水土保持重點工程項目管理信息系統(tǒng)，且按系統(tǒng)設定的格式錄入。如錄入措施數(shù)據時，條目有圖斑編碼、措施名稱、措施代碼、措施數(shù)量、線狀措施、面狀措施、備注等。其中，圖斑編碼為各點、線、面狀措施圖斑的編碼，按1、2、3……順序編碼；措施名稱和措施代碼需與系統(tǒng)中定義保持一致；措施數(shù)量指點狀措施的數(shù)量；線狀措施指圖斑在平面投影下的長度；面狀措施指圖斑的平面投影面積；備注為必要的相關內容的注解描述等。

3 圖斑核查

水土保持工程“天地一體化”遙感監(jiān)管分為建設期的核查、竣工后的抽查兩個主要階段，以及對規(guī)劃設計的復核、實施效果評價兩個輔助階段。主要監(jiān)管內容為對實施措施的核查，即對照圖斑逐個現(xiàn)場核查措施，針對不同的措施，采取不同的核查方法，重點核查是否按照初步設計與下達投資計劃實施，以及項目完成措施的位置、邊界、數(shù)量、質量等。在開展“天地一體化”遙感監(jiān)管的同時，還要對工程管理過程進行核查，如施工日志、監(jiān)理日志等，最后分析總結。圖斑精細化監(jiān)管主要指標獲取方法、核查方法見表1。

表1 圖斑精細化監(jiān)管主要指標獲取方法、核查方法

對在建項目，主要是對已完工的項目區(qū)治理措施的位置、數(shù)量、質量進行跟蹤核查。先根據項目區(qū)進度填報情況，在國家水土保持重點工程項目管理信息系統(tǒng)中選取要核查的項目信息，下載到水土保持重點工程項目圖斑精細化管理平臺中，在平臺中選取已完工項目區(qū)治理措施的面狀措施、線狀措施和點狀措施等信息；再根據近期的高分遙感影像解譯或無人機影像解譯對選取的信息進行對照核查，對遙感監(jiān)管中發(fā)現(xiàn)問題的圖斑進行現(xiàn)場核查確認。

對竣工項目，項目審批部門應對已完工項目進行竣工驗收。驗收工作應以國家水土保持重點工程項目管理信息系統(tǒng)為基礎，應用移動終端、高分遙感及無人機航拍等手段對各項措施信息選取一定比例進行現(xiàn)場抽查，重點核實抽查圖斑的措施類型與措施布局圖(或措施變更圖)的數(shù)量與位置等信息。對遙感監(jiān)管中發(fā)現(xiàn)問題的圖斑要現(xiàn)場核查確認，對沒有發(fā)現(xiàn)問題的圖斑也要抽取一定的比例現(xiàn)場復核。

4 應 用

在各級水行政主管部門上報至國家水土保持重點工程項目管理信息系統(tǒng)的水土保持措施圖斑中，封禁治理措施涉及范圍廣、環(huán)境復雜，部分措施實施位置難以深入實地核查。要對所有圖斑核查，需要投入大量的人力、物力、財力。高分辨率遙感影像因其具有高空間分辨率和高時間分辨率的特點，很好地為水土保持工程監(jiān)管提供了便利。利用高分辨遙感影像，對安徽省2020—2021年實施的封禁治理措施共計349個圖斑進行了逐個核查，主要核查封禁區(qū)域內是否存在農田、建設用地、水域等非封禁對象；同時利用治理前和治理后兩期遙感影像，對坡耕地項目進行了初步核查。

無人機技術對監(jiān)管對象有極強的針對性，可以自動地獲取水土保持措施現(xiàn)場實施情況的高清照片、高清視頻等，以及項目區(qū)的數(shù)字正射影像(DOM)、數(shù)字表面模型(DSM)等厘米級地理信息，為水土保持措施圖斑精細化管理提供了有力的技術支撐。利用無人機對安徽省2020—2021年水土流失綜合治理項目區(qū)航拍影像53幅，從中提取包括攔沙壩、山塘、田間生產道路、生態(tài)護坡、梯田、經濟林等點狀措施圖斑、線狀措施圖斑、面狀措施圖斑共計770個，準確獲取了措施的位置、長度、面積等信息。

通過圖斑精細化APP獲取安徽省2020—2021年水土流失綜合治理項目區(qū)措施近景照片1 000余張、措施環(huán)境視頻38 GB，將遙感核查結果、無人機現(xiàn)場核查結果上傳至水土保持重點工程項目圖斑精細化管理平臺，再由平臺根據各項核查數(shù)據計算出措施完成率、措施質量合格率、措施符合率等。

通過對安徽省2020—2021年的水土保持工程項目監(jiān)管，發(fā)現(xiàn)安徽省水土保持工程存在的主要問題是實施方案設計不夠精準，后期變更較大，在實施過程中資金支付比較滯后，建設管理資料不夠規(guī)范等。通過“一市一單”的形式，把遙感監(jiān)管中發(fā)現(xiàn)的問題反饋給了每個市，并限期整改落實。受資金限制，沒能對安徽全省所有的水土保持工程進行遙感監(jiān)管，為進一步提高監(jiān)管效果，建議適當增加投資，做到全面監(jiān)管，同時做到對每個項目措施抽取一定比例進行現(xiàn)場核查。

5 結 語

水土保持工程“天地一體化”遙感監(jiān)管體系在安徽省的應用取得了明顯的成效，這證明該體系是科學合理的。另外，建議在水土保持工程“天地一體化”遙感監(jiān)管體系中增加資金全過程管控模塊。