寧夏河湖岸線智能監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發展進入了新時代，要求各級水利部門把“水利工程補短板”和“水利行業強監管”作為工作重心。為加強水利行業監管，水利部對“亂采”、“亂占”、“亂建”、“亂堆”等河湖管理保護中表現出的突出問題開展專項清理整治行動。各地區根據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“四亂”典型問題開展集中調查整治。

寧夏具有生態保護區眾多、部分地區水資源緊缺的特點，“四亂”監測責任重大、任務艱巨，如不及時發現治理，會對河湖環境造成持續影響。基于遙感信息技術結合人工智能進行河道“四亂”監測的工作不僅提高了河湖監管工作的效率，也實現了河道智能監管體系的初步建立，為未來智慧水利系統的實現提供基礎。

1 寧夏自治區河湖岸線智能監管需求

寧夏是國家確定的十二個自然資源統一確權登記試點省區之一，全國唯一的全省域水流和河湖岸線劃界確權試點省區[1]。目前，寧夏部分城市已經相繼開展了清“四亂”調查整治工作，清“四亂”工作的手段主要是傳統的河湖管理基層人員進行現場排查和人工統計，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，例如：監管范圍覆蓋不全、完成清查工作周期長、現場排查信息有誤、問題統計匯總難度大等。

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

2 河湖岸線監測技術方案

河湖監管監測方案擬按照巡查、詳查、核查和復查的步驟進行，本論文基于互聯網輿情監督線索、群眾舉報線索和多源遙感信息等多源異構數據，利用信息融合技術進行河湖監測的巡查工作，采用高分辨率衛星遙感數據對“四亂”現象進行大面積、區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網輿情信息和群眾舉報信息，結合多源遙感信息進行多源異構信息的融合分析，確定疑似問題現象；其次，采購問題地區以及重點河流湖泊區域的衛星影像，對大量衛星影像進行幾何校正、融合、鑲嵌、裁剪等數據處理工作，以處理后的衛星影像為基礎，進行疑似“四亂”點位的智能識別和解譯工作；最后，對不同期衛星影像“四亂”點位解譯結果進行智能比對，分析“四亂”現象動態變化情況，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網大數據，整合互聯網信息采集技術及信息智能處理技術[3]，進行河湖監管 “ 四亂”問題主題檢測和專題聚焦，實現河湖監管主題輿情監督，根據輿情監督結果進行輿情信息推送，結合群眾舉報信息和多源遙感信息數據進行數據融合，實現疑似涉河問題確定。

2.2 基于遙感信息技術的河湖詳查

2.2.1 衛星數據獲取及篩選

擬采用衛星數據進行河湖岸線周期性巡查監測，利用收集的寧夏回族自治區河湖劃界數據，界定需要進行河湖監管的范圍，根據待監測區和時間信息，通過衛星數據中心獲取覆蓋該區域、該時間內的衛星數據，為保證監管信息提取的準確性，建議選擇空間分辨率優于1米的衛星數據。

2.2.2 大量衛星影像的快速處理

由于獲取的衛星數據是以景為單位的小圖幅影像，想要達到河湖岸線監管的應用需求，需要對獲取的衛星數據進行一定的處理。利用成熟的商用軟件進行衛星數據的正射校正、影像融合、自動匹配、鑲嵌處理、區域裁剪等實現影像數據的快速、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，開展針對河湖監管對象的適應性研究，優選出適用于寧夏地區河湖監管對象的識別算法和模型，并對識別結果進行人工核查，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

針對選定范圍內不同期衛星數據進行預處理，包括正射校正、自動匹配、勻光勻色、鑲嵌處理等，獲取該地區影像的拼接結果，對兩期影像的拼接結果進行針對“四亂”現象相關對象的變化檢測處理，圈定“四亂”新添區域和整改完成區域，提供該區域“四亂”現象發展動態的直觀性展示。

2.4 “四亂”問題分析及核查報告編寫

綜合分析“四亂”情況，基于數據整理結果、解譯結果和智能比對結果，按照實際情況編寫“四亂”問題分析報告。

3 討論與結論

目前，針對河湖“四亂”遙感地圖智能識別技術，已經構建了較為良好的政策和市場環境。技術上有穩定的數據源基礎，成熟的海量數據批量處理技術也可以保證為智能比對技術持續穩定地提供輸入數據，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大幅提高河湖監管的準確性和效率。