遙感技術在北京市水土保持監督管理工作中的應用

趙 宇

(北京市水土保持工作總站，北京 100036)

隨著經濟的發展和社會的進步，各類資源和土地開發迅速發展，更多數量、更多類型的生產建設項目廣泛地開展起來。生產建設項目在為國家和地方經濟發展作出重要貢獻的同時，也對生態環境造成了一定的負面影響。部分生產建設項目有法不依，未按規定申報水土保持方案或是未按照水土保持方案的內容實施：在崩塌、滑坡危險區和泥石流易發區從事取土、挖砂、采石，在禁止開墾坡度以上陡坡地開墾種植農作物，或者在禁止開墾、開發的植物保護帶內開墾、開發等行為都產生了新的人為水土流失。

自修訂后的水土保持法頒布實施以來，國家愈加重視對水土流失的綜合治理和對水土流失災害的防治，《北京市水土保持條例》也提出了具有北京特色的水土保持相關規定和要求。本著“誰破壞，誰治理”的原則，監督生產建設單位做好水土流失防治工作，提高全民的水土保持參與意識和守法意識，減少人為水土流失的發生，守護好來之不易的生態環境和秀美山川，是法律法規授予水土保持監督管理機構的重要職責。

面對新形勢與新要求，傳統的監督管理手段周期較長、精度有限、受地形限制等諸多弊病日益凸顯出來。因此，如何準確、及時、客觀地反映項目建設區水土流失及水土保持現狀，成了水土保持監督管理工作的首要任務。近些年來，隨著米級空間分辨率衛星遙感數據產品越來越豐富，衛星遙感等現代信息手段在快速獲取大范圍的地表信息方面發揮出了巨大的優勢，從而為生產建設項目水土保持遙感監測與評價奠定了堅實的基礎。

近幾年來，遙感技術在生產建設項目監督管理中也得到了廣泛的應用[1-6]。利用不同時期的正射影像圖對違章生產建設項目進行動態監測，在對圖斑識別的基礎上區分出違章的生產建設項目并推算出擾動面積。利用中等分辨率不同時期的遙感影像對監測區域進行擾動變化監測[7-10]。在擾動土地變化的范圍內，通過高分辨率的遙感影像對重點項目的擾動動態變化進行監測，合理利用不同分辨率的遙感影像，提高監測效率和節約成本。生產建設項目擾動圖斑庫的建設對生產建設項目的監測有重要作用，可以通過直接解譯和間接解譯的方法對圖斑進行解譯[11]。直接解譯是基于高分辨率的遙感影像，通過遙感影像的大小、陰影、顏色、紋理、色調和形狀等進行解譯；間接解譯是通過能夠間接反映和表現目標地物信息的遙感圖像的各種特征，推斷與某些地物屬性相關的其他現象，如目標地物與其相關特征，目標地物與周圍環境的關系，目標地物與成像時間的關系等。

1 位置判讀識別與違法監察分析原則

1.1 生產建設項目建設現狀判讀原則

生產建設項目一般可分為項目審批、建設、驗收三個階段。

審批階段即生產建設項目業主提出項目需求進行可行性調研，進行項目初步設計等待主管部門審批階段，此階段項目建設區域應處于原始狀態，沒有地表擾動。建設階段即開工建設階段，此階段地表出現擾動，出現各類挖損、占壓、堆棄等現象。驗收階段即生產建設項目已按設計完成主體建設任務及水土保持措施建設任務，表現為地表紋理規則、色塊均一。

1.2 違法監察分析原則

遙感提取生產建設項目現狀與生產建設項目實施方案實施階段時間不符或與水土保持措施不符，即判定疑似違法，通過現場核查等手段最終確認違法情況。

2 違法監察分析流程

分析圍繞擾動土地提取、水土保持方案上圖和疑似違法三個方面[12-14]進行(見圖1)。先要收集高分辨率遙感影像，建立生產建設項目位置遙感識別標志，識別生產建設項目位置現狀、動土區土地利用，提取擾動土范圍，確定其類型；再將生產建設項目水土保持方案空間化，與生產建設項目現狀疊加分析，確定是否疑似違法生產建設項目，條件允許的情況下，可以通過高分影像監測項目區水土保持方案落實情況(見圖2)。

圖1 生產建設項目疑似違法遙感監測流程

圖2 空間化上圖流程

3 示范應用

采用每年4個季度的北京市高分辨率衛星遙感影像，解譯全市范圍內生產建設項目擾動圖斑。遙感影像數據處理主要包括幾何校正、正射校正、坐標投影轉換、數據格式轉換、圖像增強、影像融合、影像鑲嵌和裁切等處理[15-16]。依據生產建設項目擾動解譯標志，通過自動提取與人工目視解譯相結合的方式提取生產建設項目擾動圖斑。將各季度擾動圖斑與生產建設項目防治責任范圍圖層疊加分析，分析擾動圖斑合規性。在生產建設項目監管工作中，使用600 m2作為擾動土地面積閾值。

3.1 有擾動圖斑，但沒有防治責任范圍圖

“有擾動圖斑，但沒有防治責任范圍圖”的情況，表明當前生產建設活動正在擾動地表，但疑似沒有批復的防治責任范圍，初步判定為疑似未批先建。

3.2 有擾動圖斑，也有防治責任范圍圖

需要根據擾動圖斑和防治責任范圍圖的空間關系判定其合規性：擾動圖斑完全包含于防治責任范圍圖內，或者完全與防治責任范圍圖重合，表明生產建設擾動未超出批復的防治責任范圍，判定為合規。擾動圖斑完全包含防治責任范圍圖且擾動圖斑面積超出防治責任范圍面積10%以上，或者擾動圖斑與防治責任范圍圖空間相交，表明生產建設擾動超出防治責任范圍，初步判定為疑似超出防治責任范圍。

擾動圖斑與防治責任范圍相離，表明生產建設擾動發生在防治責任范圍之外的區域，應屬于建設地點發生變更，初步判定為疑似建設地點變更。

“疑似未批先建”“疑似超出防治責任范圍”“疑似建設地點變更”，表明此動土存在疑似違法情況，需要現場核實取證。

將疑似違法建設成果入庫后，可直接從系統中打印生成核查影像及核查表單，再根據情況適時開展現場核查工作，輔助監督管理。

4 核查與處理

依托每年5期覆蓋全北京市1.641萬km2范圍的高分辨率衛星遙感影像，通過對動土圖斑與生產建設項目防治責任范圍疊加分析，就可以判別未批先建和超范圍建設等違法情況。

4.1 疑似違法項目判別

2015年，共發現600 m2以上疑似違法地表動土1 029處；2016年，共發現1 000 m2以上的疑似違法地表動土1 045處。針對上述問題，北京市水務局印發了《關于做好水土保持違法建設項目查處工作的通知》，北京市水土保持工作總站印發了《關于做好疑似水土保持違法項目核查工作的函》，要求各區對發現的疑似違法項目進行現場核查。

4.2 違法項目處理

2015年以來，通過市級抽查及各區核查等方式，全市累計投入水土保持監督執法人員近3 000人次。2016年，在督促建設單位對相關問題進行整改的基礎上，對35個違法項目進行立案查處，其中已經結案27個?！侗本┤請蟆穼ο嚓P的成果進行專題宣傳和報道，進一步擴大了水土保持監督管理工作的社會影響力。

5 結論與建議

5.1 結 論

5.1.1 提高水土保持監督管理工作效率

據測算，上述工作中，僅判別一項如果采用人工方式進行，每年的工作量將需要8個人耗時240天才能完成，而利用衛星遙感影像輔助水土保持監督執法工作，則可以極大地提高監督執法工作效率，變事后執法為事前預防，及時發現違法苗頭，將其消除在萌芽狀態，有效降低違法當事人的損失和執法成本。

5.1.2 推動法規貫徹落實

該項工作的開展，在全社會擴大了水土保持法律法規的影響力和威懾力，增強了建設單位水土保持知法、守法意識,極大地促進了水土保持監督管理工作的開展，樹立了水土保持法律權威，有效推動了水土保持法律法規的貫徹落實。

5.2 建 議

5.2.1 完善水土保持監督管理機構和人員

遙感等新技術的引進與應用，提高了前期發現違法項目的效率?？膳c之相對應的是，北京市監督管理機構不健全與人員的不足，制約了后期查處工作的開展。

目前，北京市16個行政區和北京經濟技術開發區具有獨立水土保持監督管理機構的僅有10個區，其他區的水土保持監督管理工作則由相關科室代管。各區專職負責水土保持監督管理工作的人員總共不到40人，很難承擔疑似違法項目核查和違法項目查處工作巨大的任務量。機構的不健全與人員的欠缺問題亟待解決。

5.2.2 合理確定生產建設項目監管面積大小閾值

根據核查反饋，小面積圖斑多為農民自建房及舊房改造項目。建議進一步確定動土監督面積閾值，減少不必要的現場核查工作量，提高行政執法的效率。

5.2.3 根據地形地貌、季節、生產建設項目密集程度等差異化開展監測

根據不同區地形地貌差異(平原區、山丘區等)、不同季節和生產建設項目密集程度，探索開展有差異化的監測。如生產建設項目施工期多集中在夏秋季節，在數據有保障的情況下，可適度加密動土監測頻度，提高擾動土獲取的精度。

5.2.4 深化遙感技術在水保監管工作中的應用

進一步完善基于高分辨率遙感影像調查與現場復核相結合的生產建設項目水土保持監管業務流程，強化技術規范統一、各級分工協作、監管信息一致的工作模式，促進信息技術與水土保持監督管理工作的深度融合。

5.2.5 加強遙感關鍵技術在水土保持相關業務工作中的研究與應用

加強遙感技術在水土流失遙感調查和土壤侵蝕模型中的研究與應用、水土保持措施治理效果監測評價研究與應用、重大水土流失事件遙感監測研究與應用、基于遙感技術的河湖水庫信息動態監測與應用、資源環境承載能力監測預警研究與應用，以及基于深度學習、面向對象等擾動土提取技術示范應用等領域的探索，拓展遙感技術在水土保持工作中應用的深度與廣度。

[1] 孫曉華. 地理國情監測探索——廈門市城區違章建設動態監測[J].江西測繪,2015(4):17-19.

[2] 鄺高明，吳光艷，金平偉，等. 基于不同分辨率遙感影像的生產建設項目水土保持動態變化監管技術研究[J].中國水土保持，2016(11):24-27.

[3] 潘富成，左德山，郝萱，等. 基于遙感影像的自動變化檢測技術在北京市違法建設監測應用研究[J].中國科技成果，2014(13):43-45.

[4] 王元波. 遙感監測在土地執法監察中的應用[J].城市建筑，2016(20):374.

[5] 張旭東，李霞.空間技術輔助生產建設項目水土保持全程監管——以北京市為例[C]//生態清潔小流域與美麗鄉村建設國際研討會.北京：中國水土保持學會，2014:40-42.

[6] 鄭志宏，楊文競. 基于無人機影像的違章建筑監測分析[J].城市勘測，2016(6):84-87.

[7] 凌峰，王敬貴，孫云.基于高分辨率遙感影像的生產建設項目擾動圖斑解譯標志的建立[J].中國水土保持，2016(11):16-20.

[8] 林海軍.開發建設項目水土保持監測方法探討[J].中國科技縱橫，2015(17):231.

[9] 胡波，龔磊，張平倉，等.生產建設項目水土保持監測探析[J].中國水土保持，2016(8):70-72.

[10] 史俊鳳.生產建設項目水土保持監測的RS與GIS的應用研究[D].北京：北京林業大學，2016:10-30.

[11] 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.

[12] 饒箐，董萬虎.遙感監測在違法建設中的應用[J].浙江國土資源，2015(5):47-50.

[13] 尹斌，姜德文，李嵐斌，等.生產建設項目擾動范圍合規性判別與預警技術[J].中國水土保持，2016(11):20-23.

[14] 陳香，李明，袁景.基于遙感影像的天津市建設用地動態監測研究[J].測繪技術裝備，2015,17(1):67-69.

[15] 康芮.生產建設項目擾動區高分遙感快速提取技術研究[D].北京：北京林業大學，2016:20-40.

[16] 羅志東，劉二佳.基于高分遙感的生產建設項目擾動發現技術研究[C]//中國水土保持學會預防監督專業委員會第九次會議暨學術研討會.北京：中國水土保持學會，2015：86-88.