遥感技术支撑河湖监管典型案例分析

崔 倩，陈德清

（水利部信息中心，北京 100053）

为进一步加强河湖管理保护，维护河湖健康生命，自 2018 年 7 月开始，全国范围内针对乱占、乱采、乱堆、乱建等河湖管理保护突出问题开展专项清理整治行动。河湖“清四乱”专项行动是推动河长制、湖长制从“有名”向“有实”转变的第一抓手[1-2]，是水利行业强监管的重要内容。2019 年，依托于河湖治理保护本底数据遥感调查项目，根据河湖管理部门的工作需求，按照“边实施、边应用”的工作思路，运用问题巡查、问题详查、问题核查及整改复查的遥感“四查”技术机制，支撑河湖“清四乱”和暗访督查工作，取得显著成效。本研究通过分析几个典型案例，介绍遥感技术在支撑河湖监管工作的应用成效和潜力。

1 基础工作

1.1 工作范围

全国河湖管理范围划定成果尚未整合，因此，结合《中华人民共和国河道管理条例》[3]和遥感影像特征，确定工作范围为以下几个类型：

1）已确定河湖管理范围的，以划定的河湖管理范围为工作范围。

2）尚未确定河湖管理范围但有堤防的河段，以堤防外堤脚线为工作范围边界。

3）未确定河湖管理范围且无堤防的河段，依据河湖在遥感影像上的特征，分以下几种情况确定工作范围边界：a.有沿河（湖）规模道路（县级公路以上规模，影像可见明显柏油路面）、渠等人工设施的河段，以道路、渠等人工设施为工作范围边界；b.临河有村庄的河段，以村庄近河侧连线为工作范围边界；c.峡谷型河段，以峡谷山脚线为工作范围边界；d.河道有陡坎的河段，以陡坎为工作范围边界；e.有明显大水淹没痕迹的河段，以淹没痕迹为工作范围边界。其中，a，b 主要适用于人类活动较多的具有较大滩区的河段，选取满足临河侧较近的情况确定工作边界；c，d，e 适用于人类活动较少的河段。

1.2 遥感影像选取和处理

选取覆盖工作范围的遥感影像，以优于 1 m 空间分辨率的光学卫星遥感影像为主，2 m 空间分辨率的光学卫星遥感影像为辅。遥感影像宜选择无云雾、冰雪覆盖，河湖非封冻期的影像。对符合质量要求的遥感影像进行正射校正、影像融合等预处理工作。

1.3 信息提取方法

利用先验知识、地物照片和典型地物遥感解译成果等建立解译标志[4]，以经过正射校正和影像融合等预处理的高分辨率遥感影像为工作底图，根据解译标志对工作范围内的河湖水域空间地物对象进行解译，勾绘地物对象图斑，并获取图斑位置、范围、大小、面积等属性信息。

2 典型案例分析

2.1 汉江某磷石膏堆场案例分析

根据河湖管理工作需求，利用 2018 年 9 月 9 日0.8 m 分辨率遥感影像对汉江某河段开展问题巡查，发现汉江北岸存在一处大面积堆场，如图 1 a 所示。堆场总体上呈西北东南走向分布，西宽东窄，分布于北岸堤防内，堆场东西长度为 1 384 m，西侧最宽处为 140 m，东侧最窄处为 27 m，占地近 90 000 m2，堆场南侧距汉江水面的最近距离为 50 m。协调采集2018 年 12 月 17 日 0.5 m 分辨率遥感影像进行问题详查，发现虽然堆场的西部区域进行过平整，但堆场整体仍然存在，堆场北部围挡及其阴影明显，围挡长度为 1 350 m，如图 1 b 所示，经过综合研判确定此处堆场为疑似“乱堆”问题。通过现场查勘，进行核查取证，确定此处堆积大量磷石膏，并且用绿色塑料网遮盖，现场勘察照片如图 1 c 和 d 所示，虽然堆场正在整治，但是磷石膏并未清理移走，确认是一处河湖“乱堆”问题，督促当地进行问题整改。在整改复查过程中，2019 年 3 月 18 日遥感影像显示，磷石膏堆场整改工作正在施工作业，施工现场出现约 30 辆施工车辆，堆场西侧大部分区域已整平并覆盖土层，面积约为 28 000 m2，约占原堆场面积的 28.5%，堆场东侧区域正在进行整平作业，如图 1 e 所示；2019 年 4 月 30 日遥感影像显示，磷石膏堆场已全部清理，完成整改工作，如图 1 f 所示。

2.2 京杭大运河某游乐场案例分析

对京杭大运河某河段开展问题详查时，根据2019 年 6 月 2 日遥感影像分析，河右岸建有一处文体旅游项目，如图 2 a 所示，作为疑似问题推荐给河湖管理部门进行问题核查。采用无人机进行现场取证，确定此处为一游乐场，如图 2 b 所示，并确认为“乱建”问题。利用 2019 年 12 月 6 日遥感影像进行整改复查，发现此游乐场已经拆除，如图 2 c所示。

图 1 汉江某磷石膏堆场案例分析图

图 2 京杭大运河某游乐场案例分析图

通过磷石膏堆场和游乐场 2 个典型案例分析，表明遥感技术有效解决了问题追踪困难的问题，实现从问题发现、整改到销号的全流程监测，提高了河湖监管的针对性和工作效率。

2.3 资江某采砂场案例分析

根据河湖管理工作需求，对资江某河段采砂场情况开展问题巡查。根据早期 2017 年 1 月 12 日卫星遥感影像，此处河段左岸存在 2 处采砂场，右岸存在 1 处采砂场，如图 3 a 所示，直到 2017 年 12 月底，3 处采砂场均存在采砂情况，如图 3 b 所示。2018 年 5 和 10 月卫星遥感影像显示，左岸西侧采砂场已整治，采砂机械和砂土堆积体均消失，左岸东侧采砂场的砂土堆积体面积不断减小，右岸采砂场已完成平整处理，分别如图 3 c 和 d 所示。2019 年3 和 6 月影像显示，3 处采砂场已完全清理整治，分别如图 3 e 和 f 所示。

通过这个典型案例分析，表明建立河长制、湖长制，启动“清四乱”专项行动后，地方响应迅速，积极开展排查、整治工作，河湖面貌大有改观，这要求在问题详查确定疑似问题时，需要使用最新时相的遥感影像，开展有效的现场认证。

2.4 酬塘湖光伏电板案例分析

在对全国水面面积 1 km2以上湖泊开展问题巡查和详查过程中，发现酬塘湖存在疑似“乱建”问题。多期遥感影像对比分析如下：2018 年 9 月 8 日遥感影像显示，酬塘湖西部区域开始修建光伏电板，如图 4 a 所示；2019 年 1 月 23 日遥感影像显示，光伏电板的建设规模不断扩大，如图 4 b 所示；至 2019 年4 月 5 日，光伏电板面积约占整个湖泊水面面积的1/2，如图 4 c 所示；至 2019 年 11 月 8 日，光伏电板已覆盖近 2/3 的湖泊水面，如图 4 d 所示。

图 3 资江某采砂场案例分析图

图 4 光伏电板案例分析图

通过这个案例分析，表明利用遥感影像可以宏观、准确、高效、便捷地监测到河湖水域空间地物的动态发展变化过程。同时也提示我们，在违法违规项目建设初期，要及早发现问题，并推送至河湖管理部门开展监管工作，那么后期整改工作难度小，实施相对容易。

3 结语

通过几个典型案例分析，表明遥感技术是支撑河湖监管工作的有力支撑手段，可以解决传统人工外业巡查和信息收集模式存在的问题发现不及时和持续跟踪困难的难题，提高河湖管理和暗访督查工作的针对性和工作效率。应用实践中存在的问题主要有：河湖监管工作对遥感影像空间分辨率和实效性需求高，单一来源的遥感影像不能完全满足需求；河湖水域空间地物遥感影像识别仍以人工解译为主，自动化程度低。

为更好地发挥遥感技术支撑作用，下一步需要做到以下几点：不断整合卫星遥感资源，及时获取高质量、多时相的遥感影像，发现问题线索，满足河湖动态监测需求；积极探索大数据、人工智能等技术在河湖管理业务方面的应用，进一步提升智能化水平；与河湖管理业务深度融合，切实满足业务需求，解决问题。通过在影像源、技术和机制等方面的不管改进，进一步推动监管工作从被动响应到主动作为的转变，提升河湖监管能力。