遙感和無人機技術在廣西水土保持監管工作中的應用

陳炫宇

（廣西水利電力勘測設計研究院有限責任公司，南寧 530023）

1 概況

1.1 地理位置

廣西地處中國華南地區，北回歸線橫貫中部。與廣東、湖南、貴州、云南相鄰，并與海南隔海相望，南瀕北部灣、面向東南亞，西南與越南毗鄰，大陸海岸線長約1595 km，是西南地區最便捷的出海通道，在中國與東南亞的經濟交往中占有重要地位，是中國—東盟博覽會的舉辦地。

1.2 氣候條件

廣西地處低緯度，南臨熱帶海洋，北接南嶺山地，西延云貴高原，屬亞熱帶季風氣候區。氣候溫暖，雨水豐沛，光照充足。夏季日照時間長、氣溫高、降水多，冬季日照時間短、天氣干暖。受西南暖濕氣流和北方變性冷氣團的交替影響，干旱、暴雨、熱帶氣旋、大風、雷暴、冰雹、低溫冷（凍）害氣象災害較為常見。全區各地極端最高氣溫為33.7～42.5℃，極端最低氣溫為-8.4～2.9℃，年平均氣溫在16.5～23.1℃之間。全區大部地區氣候溫暖，熱量豐富，雨水豐沛，干濕分明，季節變化不明顯，日照適中，冬少夏多。

1.3 水土流失現狀

根據2020年廣西壯族自治區水利廳發布的《廣西壯族自治區水土保持公報》（2019年），2019年，全區水土流失面積為38 877.49 km2，占廣西國土面積的16.36%。其中輕度侵蝕25 631.32 km2，占水土流失總面積的65.93%；中度侵蝕6 190.66 km2，占水土流失總面積的15.92%；強烈侵蝕2 962.07 km2，占水土流失總面積的7.62%；極強烈侵蝕2 516.80 km2，占水土流失總面積的6.47%；劇烈侵蝕1 576.64 km2，占水土流失總面積的4.06%（見圖1）。

圖1 廣西土壤侵蝕強度分級比例圖

2019年，全區共完成水土流失治理面積2 000.83 km2，其中水利部門實施的水土保持工程建設完成水土流失治理面積623.80 km2（包括工程措施1 624.47 hm2，種植林草472.22 hm2，封禁治理60 283.17 hm2），其他部門生態建設項目及社會力量共同完成水土流失治理面積1 377.03 km2（實施工程措施3 233.34 hm2，種植林草105 114.31 hm2，封禁治理24 538.24 hm2，其他措施4 817.43 hm2）。全區共審批生產建設項目水土保持方案2468個，其中自治區本級審批19個，市級審批406個，縣級審批2043個；受理自主驗收備案項目379個，其中自治區本級23個，市級176個，縣級180個。

2 技術路線

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。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，提高全民參與水土保持的意識，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，是法律法規授權給水土保持監督管理機構的重要職責。根據水利部部署，生產建設項目水土保持“天地一體化”監管示范、水土保持重點治理工程圖斑精細化管理正在廣西開展，廣西生產建設項目水土保持“天地一體化”分為區域協同監管和區域項目監管。

2.1 區域協同監管

水利部水土保持監測中心通過收集、解譯及處理高分遙感影像（2 m分辨率），并對比全國水土保持信息管理系統內生產建設項已目錄入水土流失防治責任范圍矢量圖斑，結合先驗知識，人機交互勾繪更新生產建設項目擾動范圍圖斑，通過判別并篩選較大擾動圖斑，確定疑似違法違規擾動圖斑清單。通過監管移動終端及服務端操作將疑似違法違規擾動圖斑清單下發至相關設區市、縣級工作人員手上，工作人員依托監管系統開展疑似違法違規擾動圖斑現場核查工作。區域協同監管技術路線圖見圖2。

圖2 區域協同監管技術路線圖

2.2 區域項目監管

在收集到的區域協同監管影像基礎上，對部分涉及重點監管項目區域增加影像收集頻次，補充收集了廣西高分影像數據（數據源主要為GF-2）；對補充收集的遙感數據進行了輻射糾正、正射糾正、增強融合、鑲嵌等預處理工作，正射影像處理成果滿足相關規范要求。根據遙感普查成果和歷年監督檢查資料，配合日常監督檢查需求，篩查重點項目，按照規范要求收集整理相關資料，檢查補充完善監管系統內重點項目水土保持基本信息、防治責任范圍圖、取（棄）土場平面布置圖及其他附表附件等有關水土保持信息，完成項目監管全數據系統錄入。收集覆蓋重點項目區域的高分辨率遙感影像，優先采集處理項目區域內0.8 m 分辨率影像，如該時段內無法采集到0.8 m影像則選用其他高分遙感影像（影像分辨率不低于2 m）。對高分遙感影像原始數據進行專題信息增強、融合、鑲嵌等處理，生成監管影像底圖。

利用高分辨率影像對重點項目進行水土保持信息提取與解譯，精細掌握重點項目水土保持措施落實情況。解譯內容包括：主體工程進度狀況、擾動地表情況、水土保持措施落實情況、取（棄）土情況等，并對項目擾動圖斑進行現場復核錄入屬性信息，拍攝照片，精細掌握重點項目水土保持措施落實情況。

現場采集重點部位無人機調查正射影像，深度解譯分析重點部位水土保持措施落實情況、取棄土狀況、水土流失敏感點等，掌握重點部位水土保持狀況，取證違規行為。并將無人機調查影像解譯結果部署至監管系統。區域項目監管技術路線圖見圖3

圖3 區域項目監管技術路線圖

3 衛星遙感監管信息化完成情況

3.1 開展生產建設活動全覆蓋衛星遙感監管工作情況

自治區水利廳組織全區各級水行政主管部門對水利部2020年下發至廣西的6571個疑似違法違規圖斑開展現場復核、認定和查處工作，并及時組織技術支撐單位到全區14 個市對縣級水行政主管部門業務骨干開展生產建設項目“天地一體化”監管業務指導。利用高分遙感和無人機技術對生產建設項目水土流失防治責任范圍、擾動地表面積、取土場及棄渣場的設置、水土保持措施實施等情況實時監控，2020 年底已完成6571 個擾動圖斑的復核、認定工作，對現場核查認定為“未批先建”“超出防治責任范圍”“未批先棄”及施工過程中的其他違法違規行為的1524 個圖斑，下發了責令整改通知，并對其中6個“未批先建”違法違規項目實施掛牌督辦。11 月自治區水利廳下發2020 年度加密疑似違法違規擾動圖斑979 個。通過實施遙感監管，做到“天上看、地上查、網上管”，突破了時效性、地域性、準確性的技術壁壘，有效地減少和防治了人為水土流失。

3.2 生產建設項目現場檢查信息化應用情況

2020 年，自治區水利廳對省級審批的30 個生產建設項目進行監督檢查，其中根據高頻次遙感普查，歷史監督檢查情況等確定的水土流失影響較大，實際擾動范圍超出防治責任范圍較多的14個生產建設項目，采用高分辨率遙感影像開展高精度遙感詳查，精細掌握重點項目水土保持措施落實情況（見圖4）。利用無人機對16 個在建生產建設項目開展現場檢查工作，現場重點部位采用無人機拍攝生成正射影像，深度解譯分析生產建設項目重點部位水土保持措施落實情況、取棄土狀況、水土流失敏感點，結合高分辨率影像對重點項目的主體工程進度狀況、擾動地表情況進行水土保持信息提取與解譯，精準掌握重點部位水土保持狀況，取證違法違規行為，印發監督檢查意見，并對其中4個違法違規生產建設項目實施掛牌督辦。

圖4 遙感影像解譯擾動土地動態對比

4 結語

遙感技術、無人機技術等信息化手段在水土保持監管工作中的應用，能及時精準發現、依法查處人為水土流失違法違規行為，準確掌握水土保持重點工程建設管理情況，確保工程建設成效，提高水土保持監管能力和水平。通過開展廣西壯族自治區生產建設項目水土保持“天地一體化”監管，進一步推進完成廣西生產建設項目“天地一體化”監管全覆蓋，全面、動態掌握廣西區級生產建設項目水土保持工作狀況，實現廣西生產建設項目水土保持監管工作的信息化和現代化管理，促進廣西生產建設項目水土保持監督管理工作優質高效、有序落實。廣西各級水行政主管部門在開展日常監督檢查工作的同時，探索通過遙感技術等高新手段開展擾動土地信息的提取，水土保持方案的上圖，通過地理信息的疊加和分析，實現疑似違法生產建設項目的判別和前期篩查；通過信息手段輔助人工核查，對生產建設項目中“疑似未批先建”“疑似超出防治責任范圍”“未批先棄”等違法違規情況進行有效監察，強化生產建設項目水土保持事中定位監管和事后核查，有效提高水土保持監督管理工作的水平。

總而言之，在水土保持領域應用遙感技術，是水土保持領域順應科技發展的重要體現。為了進一步提高水土流失的綜合治理效果，還需要深入進行遙感技術的分析，結合遙感技術的優點，從水土流失的動態監測、綜合治理著手，充分發揮遙感技術的作用，從而提高水土保持的防治效果。