生產建設項目水土保持“天地一體化”監管技術研究

姜德文，亢 慶，趙永軍，李智廣，趙 院

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

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生產建設項目水土保持“天地一體化”監管技術研究

姜德文1，亢 慶2，趙永軍1，李智廣1，趙 院1

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

水土保持；“天地一體化”；監管技術；建設項目

對生產建設項目實施跟蹤檢查與監督管理是各級水行政主管部門的法定職責，但監管工作不到位、難以盡責的實際，迫切要求提高監管效能，“天地一體化”監管成了解決這一問題的重要途徑。應用國產高分辨率遙感影像、無人機遙感技術、野外移動信息采集終端等高新技術與裝備，通過水土保持監督管理信息系統的信息匯集、處理、傳送、自動識別與判斷功能，對生產建設項目水土流失防治責任范圍、擾動地表情況、棄渣場數量與位置、水土保持措施落實情況等實施全天候、全覆蓋監管，并建立天地一體、上下協同、信息共享的機制，可為水土保持檢查、監督執法等提供及時、全覆蓋、精準的技術支持，全面提升水土保持監管水平和能力。

在我國工業化、城鎮化快速發展的進程中，公路、鐵路、礦山、電力、城鎮建設等造成的人為水土流失問題十分突出。水土保持法及地方水土保持條例(或實施辦法)均明確規定，縣級以上水行政主管部門負責對水土保持情況進行監督檢查，因此開展生產建設項目水土保持監管是水行政主管部門的法定職責。從實際情況看，一方面，全國在建的生產建設項目數量多、分布分散、擾動時間長，需要開展監管的工作量巨大；另一方面，各級水行政主管部門機構不健全、人員少、工作經費不足，實際監管能力嚴重不足?，F實和需要都亟待創新監管思路、監管方法，“天地一體化”化監管就成為最為有效的途徑。2015年水利部在全國啟動了生產建設項目水土保持“天地一體化”監管示范，旨在深入開展監管關鍵技術和方法的探索。

1 “天地一體化”監管的需求與技術支持

1.1 政府與社會對生產建設項目水土保持監管的需求

工業化、城鎮化進程中，大規模的生產建設活動擾動地表、破壞植被，造成水土流失的現象較為普遍。據調查統計，近5年全國各級水行政主管部門審批的生產建設項目水土保持方案，每年都在2.5萬～3萬個，水土流失防治責任范圍達1.2萬～1.8萬km2。生產建設項目還有一個顯著特點是連續施工，致使擾動地表和損壞植被在隨時發生和變化，水土流失防治措施也在隨時實施，這就要求監督檢查要及時，檢查頻率也要高。而全國需要監管的項目數量巨大、范圍很廣，特別是需要現場監督檢查的工作內容比較多，主要有：擾動地表的范圍是否超出批準的水土流失防治責任范圍，取土場、棄渣場數量及位置是否與批準的水土保持方案相比發生了變化，方案中的水土保持措施是否及時、到位實施，特別是對未在水土保持方案確定的棄渣專門存放地棄渣的，要及時發現，依照水土保持法的規定進行查處，防止造成水土流失危害事件。以往的監督檢查工作以文件、材料、報告、現場抽查、重點檢查等方式為主，耗費人力、物力、財力多，時間周期長，工作的時效性也不強。而對生產建設項目信息的了解則是依靠看報告、打電話等傳統方式，對現場情況掌握不及時、不準確，致使監督檢查的盲目性強、工作成本高。當檢查不到位、不及時，發生重要事件時還會被問責。從流域管理機構監督檢查實際情況看，即便是由水利部審批的項目每年檢查一次都很難做到，更別說在全國范圍內開展及時、準確的檢查了。監督管理工作客觀上也急需創新思路和做法。

國務院印發的《生態環境監測網絡建設方案》要求，到2020年基本實現生態狀況、環境質量、重點污染源監測全覆蓋。構建生態保護紅線監管平臺，就是為了監測、評估與預警重要生態功能區人為活動對自然生態的干擾、破壞等。監測與監管要聯動，監測為監管提供技術支撐和保障[1]。

1.2 “天地一體化”監管技術應用

“天地一體化”網絡(Space-Ground Integrated Network，SGIN)是綜合利用新型信息化技術，以目標為導向，以信息流為載體，充分發揮空、天、地信息技術各自的優勢，通過空、天、地等多維信息的有效獲取、協同、傳輸和匯聚，以及資源的統籌處理、任務的分發、動作的組織和管理，實現時空復雜環境的一體化綜合處理和最大有效利用，為不同用戶提供實時、可靠、高效、智能、協作的信息基礎平臺和決策支持。

“天地一體化”監管在我國相關部門已有開發應用，如國土部門通過空天地一體化技術，對耕地資源實施監管，確保1.2億hm2(18億畝)耕地紅線不突破；環境保護部門通過“天地一體化”監管，對建設項目的污染源、排放量實施全天候監測，林業、水利等也有一些類似的應用。隨著信息化技術的快速發展，相關領域的試驗先行，高分遙感數據的國產化及其使用的公益化，為水土保持監管提供了先進技術保障和良好的信息源。

生產建設項目水土保持“天地一體化”監管以高分遙感技術，特別是國產高分辨率衛星影像(高分一號、高分二號、高分三號、資源三號等)、無人機遙感數據，以及地面視頻監測等空天地數據為基礎，對生產建設項目開展水土保持監管，結合已在全國部署的“全國水土保持監督管理信息系統V3.0”，實施上下協同、信息共享的監管，并建立監測與監控聯動、監控與監督執法聯動機制，全面提高水土保持監督管理的時效性和監管效能。

2 “天地一體化”監管總體目標與任務

2.1 “天地一體化”監管總體目標

以生產建設項目水土保持監管為總目標，以信息化、現代化手段和方法為核心，以“天地一體化”監管技術為重點，以技術創新為著力點，探索和研究生產建設項目水土保持監管的技術和方法，確保水土保持監管工作時效性更強，監管更精準，成效更顯著；實現對生產建設項目水土保持許可的范圍(水土流失防治責任范圍)、實際擾動地表范圍與面積、棄渣場及取土場的數量與位置、批復水土保持措施的落實情況等進行適時監控；為各級水行政主管部門發現違法違規建設行為、水土保持方案的跟蹤檢查、監督執法等提供及時、全覆蓋、精準的技術支持，全面提高各級監管機構的監管效能。

根據中央對生態環境監測的總體要求[2]，未來的現代化監管模式應該是項目全覆蓋、過程全天候、信息全流通、管理全方位。全國各級水行政主管部門(中央、流域、省、市、縣)監督管理工作實行一個統一平臺，對生產建設項目開工前的水土保持方案上報、審查、審批，建設過程中的水土保持施工監理、水土保持監測，項目完工后的水土保持技術評估、水行政主管部門的水土保持設施驗收，實現全面、全過程的信息化管理。該工作平臺應該具備三大特征：一是天地一體，實施空、天、地一體化的監控，并相互協調和補充；二是上下協同，平臺工作的各級之間要相互協調，協同監管；三是信息共享，各類信息(如水土保持方案基本信息、工程開工及建設信息、水土保持施工監理信息、水土保持監測信息、監督檢查信息、完工及自驗信息、技術評估信息、水土保持專項驗收信息等)采集責任明確，并按各自職責及時上傳至信息平臺，由平臺分享到各級、各相關工作層面，相關各方可以查閱、下載相關信息，上級可以向下級發出指令，下級可以向上級提供情況，保障系統信息的動態性、及時性，全面支撐和服務于各級水土保持管理部門。

2.2 “天地一體化”監管工作任務

根據上述總體目標，需完成的主要工作任務有：①查明縣級行政區內現有的生產建設擾動情況，使用國產高分遙感影像，對地表擾動圖斑(全國統一規定為大于0.1 hm2的擾動圖斑)進行全面解譯，查明現有的地表擾動情況；②把縣域內各級水行政主管部門審批的水土保持方案文本文件、方案特性表數據等錄入監督管理系統，并將水土流失防治責任范圍(紅線)矢量上圖和入庫；③通過與批準的水土保持方案紅線進行對比，以及實地抽查驗證(全國統一規定為大于1 hm2的擾動地塊)，辨別擾動圖斑中屬于生產建設項目的擾動地塊，建立生產建設項目跟蹤監控本底庫；④通過定期或不定期遙感監測，對紅線、黃線(實際擾動圖斑)進行對比、分析，判斷生產建設項目擾動地表的合規性，為水行政主管部門的監督檢查提供及時、準確信息[3]。

2.3 “天地一體化”監管內容

根據水土保持法賦予水行政主管部門對生產建設項目監督管理的具體職責，水土保持“天地一體化”監管工作內容有4個方面：①生產建設項目是否依法依規編報了水土保持方案。通過對地表擾動圖斑與審批方案信息進行對比，判別項目建設的合規性(即開工前是否報批了水土保持方案)。②生產建設項目是否在批準的防治責任范圍內建設施工。通過批準范圍與實際擾動范圍的對比，若發現存在超出范圍擾動情況，包括項目地點、規模發生的重大變化、水土保持措施發生的重大變更，則要查看是否進行了變更報批，為監督檢查提供信息。③棄渣場、取土場的實際數量與位置是否與批準文件一致。根據法律規定，凡未在水土保持方案確定的專門存放地棄渣的，均為違法棄渣，水行政主管部門應依法進行處罰，并依法要求建設單位限期整改。對棄渣場進行跟蹤監控是水土保持監管的一項重要工作。④水土保持措施是否按批準的方案落實。具體內容有工程建設現場各分區是否采取了防治水土流失的措施，是否存在較嚴重的水土流失，棄渣場、取土場等場地是否存在水土流失危害風險與隱患等。

3 “天地一體化”監管關鍵技術

3.1 技術創新點

“天地一體化”監管的技術突破主要是實現現代空間技術、信息技術與水土保持監管業務的深度融合[4]。①在高空監控技術方面，實現了國產高分辨率遙感影像在生產建設項目水土保持監管中的廣泛、深入應用。國產高分辨率遙感影像推廣使用的優勢：一是信息源在各級政府部門的管理工作中可免費使用；二是高分辨率能夠滿足水土保持精準監管、精細監控的需要，特別是高分三號采用雷達、微波技術，突破了云雨天氣、夜晚對遙感監控形成的制約，大大提升了遙感資源的信息量和可用量。②在低空監控技術方面，充分發揮無人機監控所具有的近地表、時效性強、操作簡便易行的特點，特別是國產無人機性能強、成本低的特點，為生產建設項目水土保持監測、監督檢查等提供了及時、快捷的技術支持。③在信息集成與使用方面，一是對全國水土保持監督管理系統進行了升級改造，全面提升了該系統的信息處理和服務能力，增加了矢量數據錄入、傳輸、存貯、共享等功能，通過高分遙感和無人機遙感等取得的信息在該系統中也可運行和進行管理。二是系統的運行環境突破了原來只能在水利防汛專網運行的局限，可在互聯網上運行，給各級、各類用戶的使用帶來了極大的便利。三是通過信息的科學、規范管理，使生產建設項目的水土保持方案信息、工程建設信息、水土保持監理和監測信息、技術評估及驗收信息等，能夠通過網絡在系統中快速匯集、流通、互聯和共享。④在野外移動使用平臺方面，研究并開發了監督管理信息移動采集終端，在技術支撐單位復核生產建設項目現場信息、水行政主管部門監督檢查中，可現場填寫信息、定位勾繪擾動地塊、采集圖片、視頻等信息，還可查詢生產建設項目基本信息，為復核、監督工作提供支持?，F場信息可隨時上傳信息系統，實現野外工作與大數據平臺的信息交換、共享。

3.2 “天地一體化”監管關鍵技術研究

為實現上述目標，“天地一體化”監管重點在以下幾方面實現了技術突破：①遙感影像的生產建設項目專題信息增強技術，特別是針對生產建設項目的信息增強、影像融合及影像鑲嵌等技術，更加突出生產建設項目的相關信息，可為后續工作的開展提供針對性強的基礎信息源。②生產建設項目遙感解譯標志庫的建立，可提高解譯的準確率和工作效率，對涉及水土保持的36類生產建設項目分別建立了解譯標志，形成了強大的智庫。③擾動圖斑識別與生產建設項目提取技術，將非生產建設項目的擾動圖斑進行排查，可減少不必要的遙感解譯和野外調查工作量，提高生產建設項目的識別率和準確率。④生產建設項目水土流失防治責任范圍(紅線)上圖技術，結合以往水土保持方案數據、圖件的實際情況，研究紅線矢量化的技術方法，最大限度地實現過往項目的紅線上圖，對今后紅線上圖提出了標準和方法，為開展生產建設項目水土保持“天地一體化”監管提供了基礎信息。⑤生產建設項目合規性自動判別與預警技術，通過對紅線、黃線的解譯、判別，提出了疑似違規、違規、發生變化等判別方法和標準。⑥建設項目動態跟蹤監測技術，借助衛星遙感、無人機遙感等技術，實現監測結果與審批紅線的自動定位、對比，對超出紅線的擾動圖斑進行預警，并在監督管理系統中警示，提示水行政主管部門開展檢查。⑦多源空間信息快速采集技術，對“天地一體化”監管中使用的高分遙感信息、無人機遙感信息、野外現場視頻信息、移動終端采集信息等進行及時、規范采集、入庫。⑧基于云服務的生產建設項目現場信息采集技術，利用大數據平臺支撐的野外現場終端，快速、準確地調查生產建設項目相關信息，全面服務于野外調查、監督檢查、驗收評估等工作。

[1] 姜德文.論生態文明建設中的水土保持監測與公共服務[J].中國水土保持科學，2016(5)：20-24.

[2] 姜德文.落實中國生態文明建設意見 推進水土保持新發展[J].中國水土保持，2016(2)：1-5.

[3] 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.

[4] 姜德文.高分遙感和無人機技術在水土保持監管中的應用[J].中國水利，2016(16)：45-49.

(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)11-0001-03

姜德文(1959—)，男，內蒙古阿拉善左旗人，教授級高級工程師，博士，享受國務院政府特殊津貼專家，水利部5151人才工程部級人選，水利部綜合事業管理局首席專家，水利部水土保持監測中心副主任，長期從事水土保持項目管理、監測和技術咨詢工作。

2016-09-26