遥感技术在广州市水土保持监督检查中的应用

2016-07-21邝高明吴光艳刘超群刘帧敏王敬贵

中国水土保持 2016年6期

邝高明,吴光艳, 刘超群, 刘帧敏,王敬贵

(1.珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广东广州510611；2.珠江水利委员会珠江流域水土保持监测中心站，广东广州510611；3. 广州市水土保持监测站，广东广州510010)

邝高明1,2,吴光艳1,2, 刘超群1,2, 刘帧敏3,王敬贵1,2

[摘要]传统的现场调查方法工作效率较低，已不能满足水行政部门全面履行生产建设项目水土保持监督检查职责的要求。基于资源三号影像和SPOT6影像，对广州市辖区内2014年和2015年的生产建设项目的规模和空间分布情况进行了全面调查，调查成果作为基础数据提供给现场监督检查工作组，提高了现场检查工作的针对性和效率，并实现了遥感调查和现场检查成果的系统化管理。遥感调查结果表明，广州市生产建设项目主要分布在花都区和增城市等外围区(市)，在中心城区分布较少，同时在2014—2015年间，全市生产建设项目扰动图斑数量和面积均呈扩大趋势。

我国水土流失总面积294.91万km2[1]，是世界上遭受水土流失危害最严重的国家之一。随着社会经济的快速发展，基础设施、矿山开采、房地产和农林开发等各类生产建设项目日益增多，造成的人为水土流失强度大、发展速度快且离居民点较近，在没有得到有效防护的情况下，不仅影响项目正常建设，也严重威胁周边环境和居民的正常生产生活。

人为水土流失的危害日益受到人们的重视，水土保持法明确“对生产建设项目进行水土保持监督检查”是水行政主管部门的一项重要职责，但目前，此项工作的开展以现场调查为主。广州市社会经济发达、辖区面积广阔、生产建设项目数量多且规模较大，依靠传统方法难以实现对辖区内生产建设项目进行全面监督检查。本文提出以遥感技术和数据空间管理技术为基础的水土保持监督检查工作方法，在广州市生产建设项目水土保持监督检查工作中得到了很好应用，实现了对广州市辖区内生产建设项目的全面监管，提高了水土保持现场监督检查的针对性和工作效率。

1遥感技术在水土保持监督检查中的应用现状

目前，遥感技术在区域自然水土流失调查领域应用较多[2-3]，而在生产建设项目水土保持监督检查和监测工作中应用相对较少。刘宪春等[4]探讨了遥感技术在确定生产建设项目地点和占地等指标中的应用优势，并将生产建设项目水土保持遥感监测分为确定数据源、建立背景专题数据、动态监测、数据集成和分析计算等五个步骤；徐丰等[5]利用2000年TM影像和2006年SPOT5影像数据，对洪家渡水电站项目建设前水土流失强度及其分布，竣工后的水土流失强度、水土保持措施面积、地表扰动面积及上述指标的分布情况进行了调查，经现场调查和高精度GPS定位验证分析，各项水土保持措施遥感调查总体精度在94%以上；何明月等[6]探索了遥感技术在公路建设项目水土保持监测中的应用，认为遥感技术是对实地调查、定点观测等传统监测方法的补充，能够增强监测数据的实时性；罗爱萍等[7]基于SPOT5、QuickBird等高分辨率遥感影像探索了遥感技术在水土保持监督检查工作中的应用，认为通过遥感动态监测技术能够首先确定违规生产建设项目怀疑区域，然后再进行督查工作，可以减少预防监督的难度，节约成本，提高效率。

文献[4-7]主要探讨了遥感技术在单个生产建设项目水土保持监督检查和监测工作中的应用，但在区域生产建设项目水土保持监督检查中的应用鲜有报道，主要是以往难以获取时相一致、区域全覆盖的高分辨率遥感影像，获取成本也很高。而随着资源三号、高分一号、高分二号等国产高分辨率遥感影像的普及，结合国外的SPOT6、QuickBird和Worldview等商业卫星影像，遥感影像获取能力得到极大提高，影像单价也逐年降低，不仅能够满足全面调查区域生产建设项目的需要，而且也能满足监督检查工作动态性、时效性的要求。

2广州市水土保持监督检查模式

广州市在利用遥感技术调查辖区内生产建设项目扰动规模和空间分布的基础上，利用信息管理系统实现了遥感调查和现场检查成果的统一管理，建立了广州市生产建设项目数据库，提高了日常监督检查工作效率，为后续生产建设项目管理工作奠定了良好基础。广州市日常水土保持监督检查工作主要分为生产建设项目遥感调查、成果制作与下发、现场监督检查和成果录入信息管理系统等4个步骤：

(1)生产建设项目遥感调查。在日常水土保持监督检查工作中，经常遇到难以确定生产建设项目位置的问题，尤其对于未编报水土保持方案的生产建设项目，若没有项目位置信息，则在监督检查中容易被遗漏。为此，要先利用全市高分辨率遥感影像进行生产建设项目扰动图斑解译，获取辖区内生产建设项目的具体分布位置，解译成果作为日常水土保持监督检查工作的基础资料。而通过不同时期遥感调查成果的动态变化分析，能够确定期间的新增、延续和完结图斑。

(2)成果制作与下发。广州市辖区内的生产建设项目扰动分布广泛，现场监督检查需要各级水行政主管部门共同完成，其中扰动面积大于20 hm2和跨不同行政区的图斑由市水务局负责，其他由各区水务局负责。为便于工作，将全市生产建设项目扰动图斑按照6 km×9 km的图幅分幅制图，并下发相应负责单位作为现场监督检查工作的底图。

(3)现场监督检查。对解译成果进行逐个现场复核，了解项目名称、开工时间、建设单位、水土保持方案批复情况、存在的水土流失问题等信息，填写现场监督检查表并拍摄现场照片。第一年因需对全部扰动图斑进行逐个现场监督检查，工作量较大，在建立本底数据库后，后续可根据人力物力等实际情况，重点对新增项目进行现场监督检查。

(4)成果录入信息管理系统。根据现场检查结果，对遥感解译结果进行修改、完善，整理现场监督检查获取的项目信息和现场照片，并同遥感解译结果和遥感影像统一录入广州市生产建设项目水土保持遥感调查成果管理系统，建立广州市生产建设项目数据库。

3广州市生产建设项目遥感调查

3.1数据源

广州市于2014年和2015年各开展了1次生产建设项目遥感调查工作，其中2014年遥感调查采用资源三号影像为数据源，空间分辨率2.1 m，影像时相以2013年12月为主；2015年采用SPOT6数据进行遥感调查，空间分辨率1.5 m，影像时相以2014年10月为主。对遥感数据进行了大气纠正、正射校正、增强融合、镶嵌等预处理工作。

3.2遥感解译方法

2014年利用面向对象分类和人工交互解译相结合的方式进行生产建设项目扰动图斑遥感解译，首先根据遥感影像特征进行野外抽样调查，建立扰动图斑解译标志，再利用易康(eCognition)软件对遥感影像进行几何图斑自动分割，并参考解译标志进行分类，得到生产建设项目扰动图斑初步解译结果，最后对初步解译结果逐个图斑进行人工复核，删除误分、错分的项目，补充漏分项目。

2015年结合遥感影像对2014年遥感调查结果进行更新、完善，并将扰动图斑分为新增、延续和完结三类。新增指2014年未扰动，2015年开始扰动的图斑；延续指2014年已有扰动，2015年继续建设的图斑；完结指2014年已有扰动，2015年已结束扰动的图斑，已完结项目不统计在2015年生产建设项目扰动中。

3.3调查结果及分析

(1)整体调查结果(见表1)。本文解译对象为扰动面积大于1 hm2的生产建设项目扰动图斑。2014年广州市共解译出1 889个扰动图斑，总体扰动面积为16 074 hm2，其中：扰动面积小于5 hm2的1 196个，介于5～20 hm2之间的534个，20 hm2以上的159个，分别占扰动图斑总数的63.31%、28.27%和8.42%。

表1　生产建设项目扰动图斑遥感调查结果　个

相比2014年，2015年广州市生产建设项目扰动图斑数量和面积均呈扩大趋势。2015年全市共解译扰动图斑2 115个，比2014年增加226个，其中扰动面积介于5～20 hm2之间的720个，比2014年增加186个，而扰动面积在20 hm2以上和5 hm2以下的也分别增加30个和10个；2015年广州市生产建设项目总体扰动面积为19 945 hm2，比2014年增加了3 871 hm2；从扰动类型看，2015年解译结果中有1 671个属于2014年已有扰动图斑，占2015年扰动图斑总数的79.01%，2015年新增图斑共444个，占2015年扰动图斑总数的20.99%。

(2)空间分布情况(见表2)。从分布数量上看，2014年增城市扰动图斑分布数量最多(361个)，其次是花都区(321个)，另外番禺区、白云区、从化市和萝岗区扰动图斑数量都在150个以上，分别为255、231、193和179个，而其他区扰动图斑数量都少于100个，其中跨不同区的扰动图斑有27个，而越秀区内扰动图斑数量最少，只有8个；从扰动面积上分析，花都区和增城市扰动面积相近，分别为3 450和3 409 hm2，两个区合计占2014年广州市扰动总面积的42.67%，而中心城区的越秀区、海珠区、黄埔区、荔湾区和天河区扰动面积较小，5区扰动面积合计占广州市扰动总面积的6.64%。

2015年花都区扰动图斑数量最多(506个)，其次是增城市(379个)，但在扰动面积方面增城市4 311 hm2最多，花都区4 069 hm2次之，两个区合计占2014年广州市扰动总面积的42.01%。与2014年相比，2015年白云区、番禺区和萝岗区扰动图斑数量有所减少，海珠区、荔湾区和越秀区扰动图斑数量没有变化，其他各区扰动图斑数量均有所增加；而除南沙区扰动面积减少18 hm2以外，其他各区扰动面积均呈增加趋势，从化市扰动面积增加最多，为1 162 hm2，其次是增城市和花都区，其扰动面积分别增加了902、619 hm2。

表2　生产建设项目扰动图斑空间分布

因此，整体上广州市生产建设项目扰动主要分布在花都区和增城市等外围区(市)，中心城区分布较少，动态变化分析同样表明，生产建设项目扰动主要增加在从化市、花都区和增城市等外围区(市)。随着多年来社会经济的快速发展，中心城区土地开发已相对饱和，基础设施已基本完善，大型基础设施、房地产项目和开发区建设多规划在建设用地充足的外围区(市)：从化市以生态度假旅游片区建设为主，生产建设项目多集中在流溪河沿岸；花都区受广佛肇经济圈影响， “珠江三角洲环线”“肇花高速”和“广乐高速”等项目相继建设；增城市生产建设项目主要包括新塘镇及挂绿湖的房地产开发、基础设施建设，以及增江两侧的汽车产业基地项目；而随着南沙自贸区和萝岗区中心知识城、科学城等区域规划的落实，两地的生产建设项目扰动也会逐步增多，这也充分体现了 “一个都会区、两个新城区、三个副中心”的广州市城市总体规划。

4结论与讨论

基于高分辨率遥感影像，广州市对辖区内生产建设项目规模和分布情况进行了全面调查，提高了日常水土保持监督检查工作的针对性和效率，同时利用信息化管理系统实现了遥感调查数据和现场检查成果的空间化管理，提高了生产建设项目水土保持工作的管理水平。但仅依靠遥感影像，只能判断生产建设项目的空间分布和动态变化情况，而不能判断具体项目是否违法违规，还需要执法人员现场认定，工作量较大。因此，下一步工作首先应将已批复水土保持方案的项目资料补充到现有数据库中，进而实现水土流失防治责任范围图的空间化管理，以判断扰动图斑是否超出批复防治责任范围，在室内完成项目合规性的判别，进一步提高监督检查工作水平。

另外，目前遥感调查和成果管理全部为电子化、空间化数据，而作为中间过程的现场监督检查为纸质成果，建议下一步开发现场监督检查手持端平台，用于布置遥感调查成果，并将现场监督检查结果上传至成果管理系统，实现广州市生产建设项目水土保持监督检查工作的全程电子化、信息化。

[参考文献]

[1] 中华人民共和国水利部.第一次全国水利普查水土保持情况公报[R].北京：2013:1.

[2] 高文文.基于遥感和GIS的水土流失动态监测与分析[D]. 西安：长安大学，2014：1-20.

[3] 邓辉，何政伟，陈晔，等.基于GIS和RUSLE模型的山地环境水土流失空间特征定量分析——以四川泸定县为例[J].地球与环境，2013，41(6):669-679.

[4] 刘宪春，王万君，王爱娟，等.遥感技术在生产建设项目水土保持监测中的应用[J].中国水土保持，2014(8):64-66.

[5] 徐丰，曹宏，廖章志.遥感技术在开发建设项目水土保持监测中的应用——以洪家渡水电站为例[J].中国水土保持，2008(3):42-44.

[6] 何明月，马松增，魏曦.浅谈遥感技术在公路建设项目水土保持监测中的应用[J].交通建设与管理，2011(9):92-93.

[7] 罗爱萍，马安利，殷宝库.遥感技术在水土保持监督中的应用[J]. 山西水土保持科技，2011(4):43-44.

(责任编辑孙占锋)

[基金项目]国家自然科学基金项目(41301452、41204332)和广州市珠江科技新星项目(2013J2200073)共同资助项目

[中图分类号]S157