生產建設項目擾動范圍合規性判別與預警技術

尹 斌，姜德文，李嵐斌，趙 敏，程 迪

(1.珠江水利科學研究院，廣東 廣州510611；2.水利部 水土保持監測中心，北京100053；3.珠江流域水土保持監測中心站，廣東 廣州510611)

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生產建設項目擾動范圍合規性判別與預警技術

尹 斌1，姜德文2，李嵐斌3，趙 敏1，程 迪1

(1.珠江水利科學研究院，廣東 廣州510611；2.水利部 水土保持監測中心，北京100053；3.珠江流域水土保持監測中心站，廣東 廣州510611)

生產建設項目；水土保持；擾動合規性判別；預警；空間表達

擾動地塊合規性判別與預警是生產建設項目“天地一體化”監管中的一項重要工作。討論了生產建設項目擾動圖斑與防治責任范圍之間的空間拓撲關系及其與實際情況的對應關系，提出了ArcGIS支持下生產建設項目擾動狀況合規性判別與預警的技術方法。以生產建設項目監管示范項目區為例，對該技術方法進行了實際應用，結果表明應用該方法可以實現對項目區生產建設項目擾動范圍合規性的判別。

水利部辦公廳《關于強化依法行政 進一步規范生產建設項目水土保持監督管理工作的通知》(辦水保〔2016〕21號)要求：各級水行政主管部門、流域管理機構應當做好生產建設項目水土保持方案實施情況的跟蹤檢查，堅決糾正只批不查、不批不查等行政不作為和監管不到位行為；水行政主管部門在監督檢查時，應當明確監督檢查項目清單，對發現的未編水土保持方案就擅自開工建設的違法行為，進行調查取證，認定違法事實，依法采取行政處理措施或實施行政處罰。通知對生產建設項目水土保持監管工作提出了更為明確的要求。但是，由于各類生產建設項目數量龐大，分布面廣，監管部門要實現對生產建設項目水土保持工作的全面監管，特別是對“未批先建”項目的監管有一定的困難，缺乏針對需要重點監管項目的篩選手段。另外，由于各級水行政主管部門監督管理人員有限，管理手段單一，水土保持監督管理能力不強，導致在監管工作中，對生產建設項目是否按照水土保持方案實施(如擾動狀況是否超出水土流失防治責任范圍及超出程度)等信息獲取困難，對違法項目的調查取證缺乏有效的技術手段[1-2]。

遙感技術具有實時性強、覆蓋范圍大、客觀精確、快速高效等諸多優勢，目前已經被廣泛應用于國土、水利等部門的監測、監管工作中。在國土監察方面，國土資源部下發了《關于開展2009年度土地衛片執法檢查工作的通知》(國土資發〔2010〕15號)，在遙感數據和相關專題數據支持下，在全國范圍(除港、澳、臺)內開展了執法檢查工作。在水利部門，早在1998年珠江水利委員會就建立了水政遙感工作站，通過建立與水政管理相關的數據庫、遙感動態影像庫和GIS基礎數據庫，依靠遙感影像、GIS基礎信息和已有法規、規劃、審批成果進行綜合分析，發現水政執法的熱點、重點，從而為水政執法提供翔實可靠的執法依據[3-4]。為了解決水土保持監管困難的問題，協助水行政主管部門開展監督檢查工作，《全國水土保持信息化規劃(2013—2020年)》和《全國水土保持信息化實施方案(2014—2016年)》提出生產建設項目“天地一體化”監管的思路，采用先進的遙感技術，結合地面監督檢查，實現對生產建設項目水土保持狀況的全覆蓋、適時監管[5]。其中，生產建設項目擾動狀況合規性判別與預警是生產建設項目“天地一體化”監管中的重要一環，主要是采用遙感數據解譯得到生產建設項目擾動狀況圖斑，在GIS技術支持下，將其與水土保持方案防治責任范圍圖等進行疊加分析，對生產建設項目擾動狀況進行合規性判別，即判別是否存在擾動狀況超出水土流失防治責任范圍、未批先建、地點變更等情況，并對不合規的項目進行預警，從而為水土保持監督管理工作提供技術支撐，為處罰證據的獲取提供基礎數據。本文主要研究在GIS技術支持下，生產建設項目擾動狀況和防治責任范圍的空間關系表達，同時依據2種空間數據關系判別結果，實現對生產建設項目擾動范圍合規性的判別及預警。

1 研究方法

生產建設項目“天地一體化”監管體系，以遙感數據為數據源，通過基于最優分割尺度的生產建設擾動圖斑自動獲取及識別技術，獲取生產建設項目擾動狀況矢量數據；通過GIS技術，將水土流失防治責任范圍與遙感數據空間疊加，獲得生產建設項目防治責任范圍矢量數據。生產建設項目擾動狀況合規性判別與預警主要是通過擾動狀況和防治責任范圍的空間關系確定其合規性，并對違規項目進行預警。因此，擾動狀況與防治責任范圍的空間關系獲取，是合規性判別與預警需要解決的關鍵問題。

1.1 擾動圖斑和防治責任范圍合規性空間關系表達

空間關系是GIS的重要理論問題之一，在空間數據建模、空間查詢、空間分析、空間推理、地圖綜合、地圖解譯等過程中起著重要的作用，主要包括空間距離關系、方向關系和拓撲關系。合規性判別主要涉及擾動范圍矢量文件(虛線，用Y表示)和防治責任范圍矢量文件(實線，用R表示)的空間拓撲關系的表達[6]。

圖1為一般情況下，二維空間中面與面空間所有的空間面文件實體關系表達。結合水土保持工作的實際情況，按照以下規則進行修訂(修訂優化后結果見圖2)。

圖1 面文件的空間拓撲關系表達

(1)水土保持工作中，不存在Y覆蓋R和Y覆蓋于R的情況，刪除這兩種情況。

(2)Y與R相離時，表示擾動圖斑外沒有防治責任范圍、防治責任范圍內沒有擾動圖斑。存在如下可能：擾動地塊完全處于防治責任范圍外，擾動地塊為未批先建項目造成，防治責任范圍內的項目為已建成/未開工/地點變更等多種情況，因此將Y與R相離的情況單獨處理，即圖2中的只有R和只有Y兩種情況。

(3)Y與R相切的情況在實際工作中比較少見，并且這種情況發生時，代表的實際情況與Y和R相離時相同，因此刪除Y與R相切的情況。

圖2 生產建設項目擾動圖斑(Y)合規性判別圖示

圖2是依據水土保持工作實際情況，優化后的擾動范圍矢量文件(用Y表示)和防治責任范圍矢量文件(用R表示)的空間拓撲關系，在合規性判別與預警中，可以依據6種關系圖示，對擾動狀況合規性進行判別與預警。合規性空間關系判別圖示中的6種關系如下：

(1)Y包含R，代表擾動地塊疑似超出防治責任范圍，不合規，需要進行預警。

(2)Y、R相等，代表擾動地塊未超出防治責任范圍，合規。

(3)只有Y，代表有擾動發生，但是發生擾動的區域沒有防治責任范圍，疑似存在項目未批先建、建設地點變更等情況，不合規，需要進行預警。

(4)只有R，代表防治責任范圍內沒有發生擾動，存在項目已建成、未開工或者項目地點變更等多種情況，但是疑似未批先建的情況可以在(3)中找出。因此，只有R這種情況在室內進行合規性判別時，可以先判定為合規；后期如在情況(3)中發現該項目的實際擾動地點，可將合規性結果修改為地點變更，并預警。

(5)Y包含于R，代表擾動地塊未超出防治責任范圍，合規。

(6)Y與R相交，代表擾動地塊疑似超出防治責任范圍，不合規，需要進行預警。

1.2 擾動合規性判別與預警的技術流程

(1)數據準備。在進行擾動合規性判別和預警之前，需要保證擾動范圍矢量文件(用Y表示)和防治責任范圍矢量文件(用R表示)滿足如下要求。①擾動范圍矢量文件(用Y表示)的屬性表[圖3(a)]中，至少應含有Y和ID_Y兩個屬性字段。其中，Y為文本型，Y字段所有值均設置為“擾動土地”；ID_Y字段為長整型，從1開始順序編號，字段數值唯一，無重復。若一個項目對應多個圖斑，則應首先對涉及的多個圖斑進行合并操作，確保屬性表中為1個項目對應1條記錄。② 防治責任范圍矢量文件(用R表示)的屬性表[圖3(b)]中，至少應含有R和ID_R兩個屬性字段。其中，R為文本型，R字段所有值均設置為“防治責任范圍”；ID_R字段為長整型，從1開始順序編號，字段數值唯一，無重復。若一個項目對應多個多邊形，則應首先對涉及的多個圖斑進行合并操作，確保屬性表中為1個項目對應1條記錄。

(2)技術流程。按照生產建設項目擾動合規性判別和預警空間位置關系，確定了“天地一體化”監管體系下的生產建設項目合規性判別和預警的技術路線，如圖4所示。

圖3 生產建設項目擾動范圍和防治責任范圍矢量文件屬性表

圖4 合規性判別與預警技術路線

在ArcGIS軟件中，使用分析工具—疊加分析—聯合操作(參數設置如圖5所示)，生成“Y和R數據.shp”文件，生成的文件屬性表中含R、ID_R和Y、ID_Y字段(屬性表結構如圖6所示)。利用1.1節中的原理，結合“Y和R數據.shp”文件中的相關屬性字段，實現對生產建設項目擾動合規性的判別，并對違規項目進行預警。

圖5 Y和R數據并集的操作

圖6 Y和R數據并集文件的屬性表

2 應用案例

本技術方法在生產建設項目監管示范的合規性判別工作中進行了應用。監管示范區采用SPOT6數據(1.5 m分辨率，成像時間2014年10月至2015年2月)進行遙感調查，獲取了生產建設項目擾動圖斑矢量文件，如圖7所示；同時，完成了2009年1月1日至2015年6月30日期間水利部和省級、市級及縣級批復的生產建設項目的水土流失防治責任范圍上圖的工作，獲取了防治責任范圍矢量文件，如圖8所示。

圖7 某區域擾動狀況

圖8 某區域防治責任范圍

按照上述方法，對某區域生產建設項目擾動范圍合規性進行判別，得出結果見表1。對生產建設項目擾動圖斑進行統計后，發現該區域2015年共有擾動圖斑359個。對擾動圖斑進行了合規性分析，其中超出防治責任范圍項目16個，建設地點變更項目1個，合規項目84個；擾動圖斑中疑似未批先建項目258個(對其中113個疑似未批先建項目進行了現場復核，實際發現40個為已編報水土保持方案的項目)。

表1 某區域擾動圖斑與建設項目合規性統計結果 個

表2為項目區內合規、違規等情況的示例。其中，紅線代表防治責任范圍圖，黃線為擾動圖斑。

表2 某區域建設項目合規性示例

3 結論與建議

“天地一體化”監管體系下的生產建設項目擾動范圍合規性判別與預警，是對在建生產建設項目是否編報水土保持方案、擾動范圍是否超出防治責任范圍等情況的判別及預警。研究成果可以輔助監管部門全面了解區域內在建生產建設項目擾動情況，協助監管部門及時發現未批先建、擾動圖斑超出防治責任范圍等違法行為，為違法項目的取證提供基礎數據；同時，可以將發現的違規項目及時向監管部門發出預警，協助監管部門篩選出需要重點監督檢查的項目清單，輔助其開展現場監督檢查工作，提高監督檢查工作效率。在未來的監管工作中，可將水土流失防治區等水土流失敏感區、生產建設項目水土保持措施等設計指標納入合規性判別指標，豐富合規性判別與預警的技術內容。

由于建設項目防治責任范圍制圖缺乏規范性要求，因此部分水土保持方案的防治責任范圍圖成果數據與監管示范工作要求存在一定差距，無法達到上圖要求。建議在今后的工作中做好水土保持方案防治責任范圍制圖的基礎工作，支撐生產建設項目“天地一體化”監管工作。

[1] 郭索彥.水土保持監測理論與方法[M].北京：中國水利水電出版社，2010：444-474.

[2] 耿海波．廣東省生產建設項目水土保持預防監督管理工作初探[J].人民珠江，2016 (4):109-111．

[3] 唐慶忠，余順超，盧敬德.珠江水政監察遙感信息系統框架設計[J].人民珠江，2009(2):5-8.

[4] 唐慶忠，陳黎，曹珮. 淺談珠江流域水政遙感監察體系建設思路[J].人民珠江，2013(增1):3-5.

[5] 李智廣，王敬貴.生產建設項目“天地一體化”監管示范總體實施方案[J].中國水土保持，2016(2):14-17.

[6] 陳軍，趙仁亮. 空間關系的基本問題與研究進展[J]. 測繪學報，1999，28(2):95-102.

(責任編輯 孫占鋒)

水利部綜合事業局拔尖人才培養專項資金研究項目(20150608-01)

S157

C

1000-0941(2016)11-0020-05

尹斌(1984—)，男，山東泰安市人，工程師，碩士，主要從事環境遙感應用研究工作。

2016-09-25