程復(fù) 時宇 羅志東 王計平

［關(guān)鍵詞］生產(chǎn)建設(shè)項目；水土保持；遙感監(jiān)管；新技術(shù)

［摘要］運用新技術(shù)手段和方式，提高生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管的科學(xué)性、針對性和時效性，是實現(xiàn)水土保持現(xiàn)代化、推進水利改革發(fā)展的重要舉措。通過梳理生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管發(fā)展歷程，總結(jié)生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管工作特點，構(gòu)建包括遙感大范圍識別發(fā)現(xiàn)、現(xiàn)場監(jiān)測與重點部位拍攝、無人機精細化識別、視頻實時監(jiān)控、大數(shù)據(jù)整合分析等多種新技術(shù)融合的水土保持監(jiān)管技術(shù)體系，以期為水土保持監(jiān)管新技術(shù)運用提供指導(dǎo)。

［中圖分類號］S157［文獻標(biāo)識碼］A［文章編號］1000－0941（2023）03－0044－04

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程不斷加快，公路、鐵路、電力、礦山、管道、城鎮(zhèn)建設(shè)等不同類型的生產(chǎn)建設(shè)活動愈加頻繁，造成人為水土流失問題越發(fā)突出[1]。同時，生態(tài)文明建設(shè)要求不斷提高，傳統(tǒng)監(jiān)管方式已難以滿足新形勢下生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管工作的要求。因此，充分應(yīng)用新技術(shù)、新手段和新方式，提高生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管的針對性、時效性和科學(xué)性，已成為實現(xiàn)水土保持現(xiàn)代化、推進水利改革發(fā)展的重要舉措[2]。

近年來，水行政主管部門加強對生產(chǎn)建設(shè)項目的日常性督查檢查，在水土保持監(jiān)管方面已開展了諸多實質(zhì)性工作。一方面，逐步形成區(qū)域監(jiān)管模式，通過對衛(wèi)星遙感影像解譯判別和分析比對，由水利部下發(fā)疑似違法違規(guī)擾動圖斑，組織地方開展現(xiàn)場核查認定，建立問題臺賬并督促整改，發(fā)現(xiàn)并查處了大量以前難以發(fā)現(xiàn)的違法違規(guī)行為，從源頭上有效控制了人為活動可能造成的水土流失，實現(xiàn)了從“被動查”到“主動管”的轉(zhuǎn)變；另一方面，各地有序開展針對重點生產(chǎn)建設(shè)項目的項目監(jiān)管，探索應(yīng)用了無人機技術(shù)手段。然而，全國在建的生產(chǎn)建設(shè)項目數(shù)量多、分布范圍廣、擾動時間長，水土保持監(jiān)管工作量大，各級水行政主管部門受機構(gòu)不健全、人員少、經(jīng)費有限等客觀因素限制，實際監(jiān)管能力嚴重不足[3]，需要集成應(yīng)用新技術(shù)，建立更能適應(yīng)新形勢的水土保持監(jiān)管技術(shù)體系，提高生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失監(jiān)管的科學(xué)性、針對性和時效性。筆者結(jié)合水利部和各級水行政主管部門的區(qū)域監(jiān)管和項目監(jiān)管工作實踐，梳理了生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管發(fā)展歷程，總結(jié)了生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管工作特點，構(gòu)建了生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管技術(shù)體系，以期為水土保持監(jiān)管新技術(shù)運用提供指導(dǎo)。

1生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管發(fā)展歷程

2010年新修訂的《中華人民共和國水土保持法》要求對生產(chǎn)建設(shè)項目開展貫穿項目開工、施工、恢復(fù)期、完工的全過程水土保持監(jiān)測工作，定期向水行政主管部門報送監(jiān)測季報、年報，對水土保持進行專項驗收，報送水土保持監(jiān)測總結(jié)報告、驗收總結(jié)報告等。此后，全國普遍開展了水土保持監(jiān)管工作，成為控制人為水土流失的重要抓手。然而，傳統(tǒng)監(jiān)管方式存在監(jiān)管盲區(qū)多、工作成本高、發(fā)現(xiàn)違法違規(guī)行為不及時、信息不精準(zhǔn)等問題，需要創(chuàng)新監(jiān)管思路和方法。

2013年，水利部印發(fā)了《全國水土保持信息化規(guī)劃（2013—2020年）》，明確了水土保持信息化建設(shè)目標(biāo)，提出了生產(chǎn)建設(shè)項目“天地一體化”監(jiān)管的思路；此后，又分別印發(fā)了《全國水土保持信息化實施方案（2014—2016年）》和《全國水土保持信息化工作2017—2018年實施計劃》。水土保持監(jiān)管進入“天地一體化”監(jiān)管的起步探索和試點階段。

2018年，水利部辦公廳印發(fā)了《生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持信息化監(jiān)管技術(shù)規(guī)定（試行）》（水保辦〔2018〕17號），明確了區(qū)域監(jiān)管和項目監(jiān)管的技術(shù)要求，要求利用高分遙感和無人機技術(shù)對生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失防治責(zé)任范圍、擾動地表面積、取土場及棄渣場的設(shè)置等情況進行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)未編制方案、邊界發(fā)生變化等情況，及時警示地方水土保持部門進行現(xiàn)場核實和監(jiān)督。2019年，水利部辦公廳印發(fā)了《關(guān)于開展2019年生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持遙感監(jiān)管工作的通知》（辦水保函〔2019〕756號），明確要求實現(xiàn)生產(chǎn)建設(shè)項目監(jiān)管全覆蓋。水土保持監(jiān)管進入全面推廣遙感區(qū)域監(jiān)管和實現(xiàn)全覆蓋的階段。之后，各省級行政區(qū)按照監(jiān)管頻次要求已完成2020年、2021年連續(xù)2a的生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持衛(wèi)星遙感監(jiān)管全覆蓋。

2生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管工作特點

生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失是指在原自然侵蝕的基礎(chǔ)上疊加建設(shè)擾動造成的侵蝕，既有常規(guī)水土流失的共性，也有其自身的特殊性和復(fù)雜性。生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管具有以下特點：

（1）人為水土流失點多面廣。與自然條件下和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的水土流失不同，建設(shè)活動引起的人為水土流失涉及行業(yè)多、形式多樣、情況復(fù)雜、監(jiān)管難度高。2019年水利部遙感區(qū)域監(jiān)管查處違法違規(guī)項目4.9萬個，2020年遙感區(qū)域監(jiān)管實現(xiàn)全覆蓋，查處違法違規(guī)項目3.8萬個。可以看出，生產(chǎn)建設(shè)項目造成的人為水土流失涉及項目多且分布范圍廣，難以進行集中連片治理。

（2）擾動圖斑發(fā)現(xiàn)和提取過程相對復(fù)雜。與自然資源部門的違建占地、生態(tài)保護紅線擠占等擾動圖斑提取相比，生產(chǎn)建設(shè)項目擾動圖斑的提取不是在固定范圍內(nèi)辨識有無擾動跡象及特征，而是在沒有參考邊界的前提下，勾繪項目的擾動邊界，并結(jié)合無人機、現(xiàn)場核查等技術(shù)手段監(jiān)測項目防治范圍內(nèi)水土保持措施的實施情況和工程量來判別，因此生產(chǎn)建設(shè)項目擾動圖斑的發(fā)現(xiàn)比較困難，提取過程相對復(fù)雜。

（3）需要全覆蓋、全過程實施監(jiān)管。水利部對生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管提出全覆蓋、全過程的工作要求，即對各類生產(chǎn)建設(shè)項目進行監(jiān)管而不是抽查，監(jiān)管時期從施工準(zhǔn)備期的“三通一平”階段、施工建設(shè)期，直至項目完工投入使用的整個周期[4]。生產(chǎn)建設(shè)項目造成的水土流失主要發(fā)生在施工過程中，是一個動態(tài)、變化的過程，其監(jiān)管需要及時發(fā)現(xiàn)可能造成水土流失的所有違法違規(guī)行為[5]。

（4）監(jiān)管內(nèi)容和指標(biāo)復(fù)雜多樣。為規(guī)范、加強生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持信息化監(jiān)管工作，明確監(jiān)管對象、內(nèi)容、技術(shù)方法和要求，2018年水利部辦公廳印發(fā)了《生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持信息化監(jiān)管技術(shù)規(guī)定（試行）》（辦水保〔2018〕17號），明確了信息化監(jiān)管概念，即用“天地一體化”方式開展生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管，包括區(qū)域監(jiān)管和項目監(jiān)管。區(qū)域監(jiān)管和項目監(jiān)管的共性指標(biāo)包括擾動地塊邊界、擾動地塊面積、擾動地塊類型、擾動變化類型、建設(shè)狀態(tài)、擾動合規(guī)性等。除以上共性指標(biāo)外，項目監(jiān)管還包括水土保持方案變更情況，表土剝離、保存和利用情況，取（棄）土場選址及防護情況，水土保持措施落實情況，歷次檢查整改落實情況等。監(jiān)管涉及的指標(biāo)和內(nèi)容相對較多，信息量大，僅靠單一的監(jiān)管方式難以全面、準(zhǔn)確地掌握所有信息，需要創(chuàng)新監(jiān)管技術(shù)體系。

3生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管技術(shù)體系

目前，生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持區(qū)域監(jiān)管和項目監(jiān)管已得到廣泛實踐，然而監(jiān)管手段信息化應(yīng)用仍顯不足。傳統(tǒng)的“人、車、相機”現(xiàn)場核查方式難以實現(xiàn)全過程、全方位監(jiān)管，不能及時發(fā)現(xiàn)問題，遙感、無人機技術(shù)尚未全面與監(jiān)管工作相結(jié)合。需要充分發(fā)揮遙感影像的覆蓋范圍廣、無人機技術(shù)的精準(zhǔn)化識別、視頻監(jiān)管的實時性、現(xiàn)場照片的直觀性、大數(shù)據(jù)整合的分析功能等多種技術(shù)手段的各自優(yōu)勢，形成“組合拳”，構(gòu)建生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管技術(shù)體系，見圖1。

3.1遙感大范圍識別發(fā)現(xiàn)

衛(wèi)星遙感技術(shù)屬于高空監(jiān)管技術(shù)，具有覆蓋范圍廣、實時性強等諸多優(yōu)勢，國產(chǎn)高分遙感影像在生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管中的廣泛應(yīng)用可以充分發(fā)揮“掃盲”的優(yōu)勢。高分、資源等國產(chǎn)衛(wèi)星的遙感影像經(jīng)過預(yù)處理，可在米級和亞米級分辨率下及時發(fā)現(xiàn)地表擾動線索和擾動圖斑，通過水土保持方案資料的收集、整理、匯總得到矢量化防治責(zé)任范圍，通過擾動圖斑與矢量化防治責(zé)任范圍的疊加分析，判別“未批先建”“超出防治責(zé)任范圍”等違法違規(guī)行為，同時可以分析防治責(zé)任范圍內(nèi)苫蓋、綠化等比較明顯的水土保持措施的落實情況，為現(xiàn)場復(fù)核工作提供數(shù)據(jù)支撐。

3.2現(xiàn)場監(jiān)測和重點部位拍攝

現(xiàn)場水土保持監(jiān)測是水土保持監(jiān)管中一項重要的工作。首先，要完成全過程資料的信息化管理，對生產(chǎn)建設(shè)項目開工前的水土保持方案上報、審批材料，施工過程的水土保持監(jiān)測、監(jiān)理材料，竣工后的水土保持設(shè)施驗收材料等進行收集和信息化管理；其次，通過定期對項目重點部位進行現(xiàn)場照片拍攝，分析水土流失情況和風(fēng)險，檢查水土保持措施是否有效落實；最后，基于項目防治責(zé)任范圍和擾動圖斑信息，開展現(xiàn)場核查工作，利用水土保持監(jiān)管移動采集終端判定項目合規(guī)性并進行信息填報，同時采集現(xiàn)場照片和視頻，對水土保持措施、取（棄）土場等水土保持監(jiān)管對象的面積、坡度等進行量測。

3.3無人機精細化識別

針對現(xiàn)場復(fù)核中判定存在違法違規(guī)行為的項目，可采取無人機技術(shù)開展項目監(jiān)管。無人機技術(shù)屬于低空監(jiān)管技術(shù)，具有操作簡便、時效性強等特點，與傳統(tǒng)監(jiān)管方式相比，利用無人機技術(shù)開展水土保持監(jiān)管工作具有以下優(yōu)勢：①機動靈活、工作效率高。傳統(tǒng)的監(jiān)管方式是在建設(shè)單位的帶領(lǐng)下實地查看多處項目現(xiàn)場，費時費力，而無人機技術(shù)可通過自主規(guī)劃飛行路線隨時查看生產(chǎn)建設(shè)項目現(xiàn)場，機動性強，有利于隨時發(fā)現(xiàn)問題并督促整改，提高工作效率。②監(jiān)管范圍廣，時效性強。傳統(tǒng)的監(jiān)管方式受時間和地形因素影響，無法對部分項目做到全面監(jiān)管；衛(wèi)星遙感影像的獲取受衛(wèi)星運行軌道的限制，無法在第一時間獲取所需影像，且部分地區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)長時間的降水、多云多霧天氣等，導(dǎo)致衛(wèi)星遙感影像覆蓋率和合格率較低；與之相比，無人機不受時間和地形限制，可到達任意指定位置，時效性強，且無人機飛行高度不受天氣影響，方便多次重復(fù)飛行。③影像分辨率高。與衛(wèi)星遙感影像相比，無人機可拍攝高精度的正射影像、高清照片、視頻等，分辨率可達厘米級。④數(shù)據(jù)成果多樣且準(zhǔn)確。無人機搭載的硬件及配套軟件日益成熟，可利用相關(guān)軟件建立的地表模型獲取精細化項目擾動范圍、水土保持措施工程量等平面數(shù)據(jù)，還可以計算土石方量等立體數(shù)據(jù)，為水土保持監(jiān)管提供了豐富、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)成果[6]。

3.4視頻實時監(jiān)控

針對項目防治責(zé)任范圍內(nèi)的重點擾動區(qū)域、項目水土保持重點措施可安裝攝像頭，進行24h實時視頻監(jiān)控，彌補現(xiàn)場水土保持監(jiān)測的盲區(qū)和死角，及時發(fā)現(xiàn)問題并向生產(chǎn)建設(shè)單位預(yù)警，確保水土保持措施有效落地，避免傳統(tǒng)的水土保持監(jiān)測工作流于形式。

3.5大數(shù)據(jù)整合分析

生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管涉及的數(shù)據(jù)包括水土保持相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感、無人機影像等空間數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要專業(yè)技術(shù)人員通過專業(yè)設(shè)備進行存儲與管理[7]。整合水土保持數(shù)據(jù)庫，加強大數(shù)據(jù)的分析和深加工功能，提升數(shù)據(jù)采集現(xiàn)代化和智能化水平，可以增強生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持數(shù)據(jù)的時效性和準(zhǔn)確性，實現(xiàn)同一個生產(chǎn)建設(shè)項目遙感、無人機、現(xiàn)場、視頻、互聯(lián)網(wǎng)各方面數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，切實解決“信息孤島”問題[8]。大數(shù)據(jù)的整合分析包括以下4類數(shù)據(jù)：①影像和矢量數(shù)據(jù)。通過整合區(qū)域監(jiān)管、項目監(jiān)管的信息化數(shù)據(jù)，在大數(shù)據(jù)平臺中統(tǒng)一展現(xiàn)，可以隨時查看衛(wèi)星遙感、無人機影像數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)建設(shè)項目擾動圖斑、防治責(zé)任范圍等矢量數(shù)據(jù)。②生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，包括方案編制、監(jiān)理、監(jiān)測單位上傳的方案文本和圖件、監(jiān)理報告、監(jiān)測季報和總結(jié)報告等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。③現(xiàn)場照片和視頻數(shù)據(jù)。整合重點部位的監(jiān)測照片和監(jiān)控視頻，對重大水土流失問題及隱患及時預(yù)警，評價水土保持措施的實施效果。④互聯(lián)網(wǎng)信息。通過互聯(lián)網(wǎng)手段，實時收集民眾舉報信息和媒體報道信息等，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)抓取，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)建設(shè)項目水土流失重點線索。

4建議

通過整合多種技術(shù)手段形成水土保持監(jiān)管“組合拳”，目的是實現(xiàn)對生產(chǎn)建設(shè)項目的全過程、全方位監(jiān)管，從遙感區(qū)域監(jiān)管中獲取疑似違法違規(guī)擾動圖斑，對于合規(guī)項目，實施水土保持方案上報、審批，水土保持監(jiān)測、監(jiān)理、驗收等材料的信息化管理，針對重點項目開展無人機項目監(jiān)管，結(jié)合視頻監(jiān)控和現(xiàn)場照片，分析項目水土流失情況。各級水行政主管部門要隨時掌握工程施工進展、水土保持工作開展情況、存在問題等，實現(xiàn)現(xiàn)代化技術(shù)與水土保持監(jiān)管工作的深度融合。

此外，要強化部級、流域級、省級數(shù)據(jù)的共享與互通，各流域機構(gòu)和地方各級水土保持部門要在信息化管理平臺上及時上傳項目受理登記信息、行政許可信息，以及水土保持方案和相關(guān)附件資料、技術(shù)評審材料、監(jiān)督檢查材料、執(zhí)法記錄信息、監(jiān)理監(jiān)測資料、設(shè)施驗收材料、補償費征收資料等，同時整合各級水土保持監(jiān)管的衛(wèi)星影像、無人機影像、擾動圖斑等數(shù)據(jù)，互為參照、互為補充，避免重復(fù)工作。

在新發(fā)展階段，要大力推進智慧水利建設(shè)，按照“需求牽引、應(yīng)用至上、數(shù)字賦能、提升能力”的總體要求，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為主線，推動人工智能、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)手段與水土保持工作的深度融合，探索人為水土流失地塊智能提取、水土流失風(fēng)險智能識別、水土流失風(fēng)險自動監(jiān)控預(yù)警等技術(shù)，構(gòu)建人為水土流失數(shù)字化場景和風(fēng)險預(yù)警模型，實現(xiàn)人為水土流失的實時監(jiān)控、精細化監(jiān)管、及時風(fēng)險預(yù)警等，為水土流失社會管理精準(zhǔn)化決策提供有力支撐。

[參考文獻]

[1]趙俊俠，任婧宇，楊亞娟，等.生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持“天地一體化冶監(jiān)管存在問題及建議[J].中國水土保持，2019（6）：53-55.

[2]寇馨月，姜學(xué)兵，亢慶，等.水土保持“天地一體化”項目監(jiān)管技術(shù)體系構(gòu)建與應(yīng)用[J].中國水土保持科學(xué)，2021，19（2）：98-107.

[3]姜德文，亢慶，趙永軍，等.生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持“天地一體化”監(jiān)管技術(shù)研究[J].中國水土保持，2016（11）：1-3.

[4]姜德文.水土保持強監(jiān)管目標(biāo)任務(wù)及方法探討[J].中國水利，2019（1）：13-16.

[5]劉宇，周娟.生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持“天地一體化”監(jiān)管工作探討[J].亞熱帶水土保持，2019，31（4）：60-64.

[6]石芬芬，田魏龍，萬佳蕾.無人機遙感技術(shù)在江西省生產(chǎn)建設(shè)項目水土保持監(jiān)管中的應(yīng)用[J].亞熱帶水土保持，2019，31（4）：65-67.

[7]盧敬德，伍容容，羅志東，等.生產(chǎn)建設(shè)項目動態(tài)監(jiān)管信息移動采集和管理技術(shù)與應(yīng)用[J].中國水土保持，2016（11）：32-35.

[8]喬殿新.高質(zhì)量發(fā)展視角下智慧水土保持發(fā)展探討[J].中國水土保持，2020（7）：1-3，64.

［作者簡介］程復(fù)（1981—），男，山西朔州人，高級工程師，博士，主要從事水土保持信息化工作。［收稿日期］2022-07-26

（責(zé)任編輯李佳星）

［基金項目］國家自然科學(xué)基金面上項目（41871195）；高分水利遙感應(yīng)用示范系統(tǒng)（二期）（08-Y30F02-9001-20/22）