生产建设项目扰动范围合规性判别与预警技术

尹 斌，姜德文，李岚斌，赵 敏，程 迪

(1.珠江水利科学研究院，广东 广州510611；2.水利部 水土保持监测中心，北京100053；3.珠江流域水土保持监测中心站，广东 广州510611)



生产建设项目扰动范围合规性判别与预警技术

尹 斌1，姜德文2，李岚斌3，赵 敏1，程 迪1

(1.珠江水利科学研究院，广东 广州510611；2.水利部 水土保持监测中心，北京100053；3.珠江流域水土保持监测中心站，广东 广州510611)

生产建设项目；水土保持；扰动合规性判别；预警；空间表达

扰动地块合规性判别与预警是生产建设项目“天地一体化”监管中的一项重要工作。讨论了生产建设项目扰动图斑与防治责任范围之间的空间拓扑关系及其与实际情况的对应关系，提出了ArcGIS支持下生产建设项目扰动状况合规性判别与预警的技术方法。以生产建设项目监管示范项目区为例，对该技术方法进行了实际应用，结果表明应用该方法可以实现对项目区生产建设项目扰动范围合规性的判别。

水利部办公厅《关于强化依法行政 进一步规范生产建设项目水土保持监督管理工作的通知》(办水保〔2016〕21号)要求：各级水行政主管部门、流域管理机构应当做好生产建设项目水土保持方案实施情况的跟踪检查，坚决纠正只批不查、不批不查等行政不作为和监管不到位行为；水行政主管部门在监督检查时，应当明确监督检查项目清单，对发现的未编水土保持方案就擅自开工建设的违法行为，进行调查取证，认定违法事实，依法采取行政处理措施或实施行政处罚。通知对生产建设项目水土保持监管工作提出了更为明确的要求。但是，由于各类生产建设项目数量庞大，分布面广，监管部门要实现对生产建设项目水土保持工作的全面监管，特别是对“未批先建”项目的监管有一定的困难，缺乏针对需要重点监管项目的筛选手段。另外，由于各级水行政主管部门监督管理人员有限，管理手段单一，水土保持监督管理能力不强，导致在监管工作中，对生产建设项目是否按照水土保持方案实施(如扰动状况是否超出水土流失防治责任范围及超出程度)等信息获取困难，对违法项目的调查取证缺乏有效的技术手段[1-2]。

遥感技术具有实时性强、覆盖范围大、客观精确、快速高效等诸多优势，目前已经被广泛应用于国土、水利等部门的监测、监管工作中。在国土监察方面，国土资源部下发了《关于开展2009年度土地卫片执法检查工作的通知》(国土资发〔2010〕15号)，在遥感数据和相关专题数据支持下，在全国范围(除港、澳、台)内开展了执法检查工作。在水利部门，早在1998年珠江水利委员会就建立了水政遥感工作站，通过建立与水政管理相关的数据库、遥感动态影像库和GIS基础数据库，依靠遥感影像、GIS基础信息和已有法规、规划、审批成果进行综合分析，发现水政执法的热点、重点，从而为水政执法提供翔实可靠的执法依据[3-4]。为了解决水土保持监管困难的问题，协助水行政主管部门开展监督检查工作，《全国水土保持信息化规划(2013—2020年)》和《全国水土保持信息化实施方案(2014—2016年)》提出生产建设项目“天地一体化”监管的思路，采用先进的遥感技术，结合地面监督检查，实现对生产建设项目水土保持状况的全覆盖、适时监管[5]。其中，生产建设项目扰动状况合规性判别与预警是生产建设项目“天地一体化”监管中的重要一环，主要是采用遥感数据解译得到生产建设项目扰动状况图斑，在GIS技术支持下，将其与水土保持方案防治责任范围图等进行叠加分析，对生产建设项目扰动状况进行合规性判别，即判别是否存在扰动状况超出水土流失防治责任范围、未批先建、地点变更等情况，并对不合规的项目进行预警，从而为水土保持监督管理工作提供技术支撑，为处罚证据的获取提供基础数据。本文主要研究在GIS技术支持下，生产建设项目扰动状况和防治责任范围的空间关系表达，同时依据2种空间数据关系判别结果，实现对生产建设项目扰动范围合规性的判别及预警。

1 研究方法

生产建设项目“天地一体化”监管体系，以遥感数据为数据源，通过基于最优分割尺度的生产建设扰动图斑自动获取及识别技术，获取生产建设项目扰动状况矢量数据；通过GIS技术，将水土流失防治责任范围与遥感数据空间叠加，获得生产建设项目防治责任范围矢量数据。生产建设项目扰动状况合规性判别与预警主要是通过扰动状况和防治责任范围的空间关系确定其合规性，并对违规项目进行预警。因此，扰动状况与防治责任范围的空间关系获取，是合规性判别与预警需要解决的关键问题。

1.1 扰动图斑和防治责任范围合规性空间关系表达

空间关系是GIS的重要理论问题之一，在空间数据建模、空间查询、空间分析、空间推理、地图综合、地图解译等过程中起着重要的作用，主要包括空间距离关系、方向关系和拓扑关系。合规性判别主要涉及扰动范围矢量文件(虚线，用Y表示)和防治责任范围矢量文件(实线，用R表示)的空间拓扑关系的表达[6]。

图1为一般情况下，二维空间中面与面空间所有的空间面文件实体关系表达。结合水土保持工作的实际情况，按照以下规则进行修订(修订优化后结果见图2)。

图1 面文件的空间拓扑关系表达

(1)水土保持工作中，不存在Y覆盖R和Y覆盖于R的情况，删除这两种情况。

(2)Y与R相离时，表示扰动图斑外没有防治责任范围、防治责任范围内没有扰动图斑。存在如下可能：扰动地块完全处于防治责任范围外，扰动地块为未批先建项目造成，防治责任范围内的项目为已建成/未开工/地点变更等多种情况，因此将Y与R相离的情况单独处理，即图2中的只有R和只有Y两种情况。

(3)Y与R相切的情况在实际工作中比较少见，并且这种情况发生时，代表的实际情况与Y和R相离时相同，因此删除Y与R相切的情况。

图2 生产建设项目扰动图斑(Y)合规性判别图示

图2是依据水土保持工作实际情况，优化后的扰动范围矢量文件(用Y表示)和防治责任范围矢量文件(用R表示)的空间拓扑关系，在合规性判别与预警中，可以依据6种关系图示，对扰动状况合规性进行判别与预警。合规性空间关系判别图示中的6种关系如下：

(1)Y包含R，代表扰动地块疑似超出防治责任范围，不合规，需要进行预警。

(2)Y、R相等，代表扰动地块未超出防治责任范围，合规。

(3)只有Y，代表有扰动发生，但是发生扰动的区域没有防治责任范围，疑似存在项目未批先建、建设地点变更等情况，不合规，需要进行预警。

(4)只有R，代表防治责任范围内没有发生扰动，存在项目已建成、未开工或者项目地点变更等多种情况，但是疑似未批先建的情况可以在(3)中找出。因此，只有R这种情况在室内进行合规性判别时，可以先判定为合规；后期如在情况(3)中发现该项目的实际扰动地点，可将合规性结果修改为地点变更，并预警。

(5)Y包含于R，代表扰动地块未超出防治责任范围，合规。

(6)Y与R相交，代表扰动地块疑似超出防治责任范围，不合规，需要进行预警。

1.2 扰动合规性判别与预警的技术流程

(1)数据准备。在进行扰动合规性判别和预警之前，需要保证扰动范围矢量文件(用Y表示)和防治责任范围矢量文件(用R表示)满足如下要求。①扰动范围矢量文件(用Y表示)的属性表[图3(a)]中，至少应含有Y和ID_Y两个属性字段。其中，Y为文本型，Y字段所有值均设置为“扰动土地”；ID_Y字段为长整型，从1开始顺序编号，字段数值唯一，无重复。若一个项目对应多个图斑，则应首先对涉及的多个图斑进行合并操作，确保属性表中为1个项目对应1条记录。② 防治责任范围矢量文件(用R表示)的属性表[图3(b)]中，至少应含有R和ID_R两个属性字段。其中，R为文本型，R字段所有值均设置为“防治责任范围”；ID_R字段为长整型，从1开始顺序编号，字段数值唯一，无重复。若一个项目对应多个多边形，则应首先对涉及的多个图斑进行合并操作，确保属性表中为1个项目对应1条记录。

(2)技术流程。按照生产建设项目扰动合规性判别和预警空间位置关系，确定了“天地一体化”监管体系下的生产建设项目合规性判别和预警的技术路线，如图4所示。

图3 生产建设项目扰动范围和防治责任范围矢量文件属性表

图4 合规性判别与预警技术路线

在ArcGIS软件中，使用分析工具—叠加分析—联合操作(参数设置如图5所示)，生成“Y和R数据.shp”文件，生成的文件属性表中含R、ID_R和Y、ID_Y字段(属性表结构如图6所示)。利用1.1节中的原理，结合“Y和R数据.shp”文件中的相关属性字段，实现对生产建设项目扰动合规性的判别，并对违规项目进行预警。

图5 Y和R数据并集的操作

图6 Y和R数据并集文件的属性表

2 应用案例

本技术方法在生产建设项目监管示范的合规性判别工作中进行了应用。监管示范区采用SPOT6数据(1.5 m分辨率，成像时间2014年10月至2015年2月)进行遥感调查，获取了生产建设项目扰动图斑矢量文件，如图7所示；同时，完成了2009年1月1日至2015年6月30日期间水利部和省级、市级及县级批复的生产建设项目的水土流失防治责任范围上图的工作，获取了防治责任范围矢量文件，如图8所示。

图7 某区域扰动状况

图8 某区域防治责任范围

按照上述方法，对某区域生产建设项目扰动范围合规性进行判别，得出结果见表1。对生产建设项目扰动图斑进行统计后，发现该区域2015年共有扰动图斑359个。对扰动图斑进行了合规性分析，其中超出防治责任范围项目16个，建设地点变更项目1个，合规项目84个；扰动图斑中疑似未批先建项目258个(对其中113个疑似未批先建项目进行了现场复核，实际发现40个为已编报水土保持方案的项目)。

表1 某区域扰动图斑与建设项目合规性统计结果 个

表2为项目区内合规、违规等情况的示例。其中，红线代表防治责任范围图，黄线为扰动图斑。

表2 某区域建设项目合规性示例

3 结论与建议

“天地一体化”监管体系下的生产建设项目扰动范围合规性判别与预警，是对在建生产建设项目是否编报水土保持方案、扰动范围是否超出防治责任范围等情况的判别及预警。研究成果可以辅助监管部门全面了解区域内在建生产建设项目扰动情况，协助监管部门及时发现未批先建、扰动图斑超出防治责任范围等违法行为，为违法项目的取证提供基础数据；同时，可以将发现的违规项目及时向监管部门发出预警，协助监管部门筛选出需要重点监督检查的项目清单，辅助其开展现场监督检查工作，提高监督检查工作效率。在未来的监管工作中，可将水土流失防治区等水土流失敏感区、生产建设项目水土保持措施等设计指标纳入合规性判别指标，丰富合规性判别与预警的技术内容。

由于建设项目防治责任范围制图缺乏规范性要求，因此部分水土保持方案的防治责任范围图成果数据与监管示范工作要求存在一定差距，无法达到上图要求。建议在今后的工作中做好水土保持方案防治责任范围制图的基础工作，支撑生产建设项目“天地一体化”监管工作。

[1] 郭索彦.水土保持监测理论与方法[M].北京：中国水利水电出版社，2010：444-474.

[2] 耿海波．广东省生产建设项目水土保持预防监督管理工作初探[J].人民珠江，2016 (4):109-111．

[3] 唐庆忠，余顺超，卢敬德.珠江水政监察遥感信息系统框架设计[J].人民珠江，2009(2):5-8.

[4] 唐庆忠，陈黎，曹珮. 浅谈珠江流域水政遥感监察体系建设思路[J].人民珠江，2013(增1):3-5.

[5] 李智广，王敬贵.生产建设项目“天地一体化”监管示范总体实施方案[J].中国水土保持，2016(2):14-17.

[6] 陈军，赵仁亮. 空间关系的基本问题与研究进展[J]. 测绘学报，1999，28(2):95-102.

(责任编辑 孙占锋)

水利部综合事业局拔尖人才培养专项资金研究项目(20150608-01)

S157

C

1000-0941(2016)11-0020-05

尹斌(1984—)，男，山东泰安市人，工程师，硕士，主要从事环境遥感应用研究工作。

2016-09-25