蔡 陽，崔 倩

（水利部信息中心，北京 100053）

2019 年全國水利工作會議提出“水利工程補(bǔ)短板、水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”水利改革發(fā)展總基調(diào)。加強(qiáng)行業(yè)監(jiān)管，是新形勢下賦予水利工作的歷史使命，推動水利行業(yè)監(jiān)管從“整體弱”到“全面強(qiáng)”，既要對水利工作進(jìn)行全鏈條監(jiān)管，也要突出抓好關(guān)鍵環(huán)節(jié)的監(jiān)管，既要對涉水行為進(jìn)行全方位監(jiān)管，也要集中力量對重點(diǎn)領(lǐng)域，特別是對江河湖泊、水資源、水利工程、水土保持、水利資金、行政事務(wù)等的監(jiān)管[1]。而水利監(jiān)管對象具有點(diǎn)多面廣、量大類雜、動態(tài)變化和分散隱蔽等特點(diǎn)。水利監(jiān)管工作面臨監(jiān)管區(qū)域廣、專職人員少、問題發(fā)現(xiàn)難、技術(shù)手段差等問題。采用傳統(tǒng)方式達(dá)到監(jiān)管目標(biāo)不僅工作量大，而且實(shí)施難度高。遙感技術(shù)是利用衛(wèi)星或飛機(jī)等搭載傳感器遠(yuǎn)距離對地面進(jìn)行觀測，能夠周期性地獲取地表的影像數(shù)據(jù)，具有宏觀、直觀、客觀、及時(shí)、便捷、高效的特點(diǎn)。利用遙感技術(shù)，結(jié)合河長制湖長制管理信息系統(tǒng)[2-3]開展了河湖遙感“四查”機(jī)制建立及其在河湖“清四亂”[4]的應(yīng)用實(shí)踐，取得了明顯成效。

1 河湖遙感“四查”機(jī)制

圍繞水利監(jiān)管的查、認(rèn)、改、罰 4 個(gè)環(huán)節(jié)，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)，建立河湖管理問題巡查、問題詳查、問題核查和整改復(fù)查“四查”技術(shù)支撐機(jī)制（如圖 1 所示），為河湖“清四亂”提供全流程技術(shù)支撐。其中問題巡查是利用多源遙感影像，參考群眾舉報(bào)線索和互聯(lián)網(wǎng)輿情線索，對河湖管理范圍內(nèi)的水域空間地物進(jìn)行“掃描”，通過人工解譯、人工智能（AI）自動識別方式，形成問題線索清單；問題詳查是應(yīng)用更高分辨率（優(yōu)于 1 m）、最新時(shí)間（1 個(gè)月之內(nèi)）的遙感影像進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，包括問題類別、邊界范圍及與周邊環(huán)境的關(guān)系等，并檢查是否具有河道管理部門審批許可，形成疑似問題清單；問題核查是利用河長制湖長制管理信息系統(tǒng)，借助河湖督查 App，采用實(shí)地查勘或無人機(jī)采集的方式，進(jìn)行現(xiàn)場取證，確認(rèn)“亂占、亂采、亂堆、亂建”等河湖四亂問題；整改復(fù)查是通過遙感影像比對跟蹤整改進(jìn)展，主動掌握問題處理情況，為及時(shí)掌握問題整改情況，進(jìn)行處罰提供依據(jù)。

2 “四查”機(jī)制在河湖“清四亂”中的應(yīng)用

河湖管理工作基礎(chǔ)薄弱，很多河湖存在的長期性、累積性問題，如亂占、亂采、亂堆、亂建等四亂突出問題。加之，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不全、問題底數(shù)不清，無法動態(tài)、實(shí)時(shí)掌握情況。應(yīng)用遙感技術(shù)，構(gòu)建天空地一體化的監(jiān)測體系，強(qiáng)化對遙感影像的分析研判，建立河湖遙感“四查”機(jī)制，全面支持河湖“清四亂”工作。

圖 1 河湖遙感“四查”機(jī)制

2.1 河湖本底數(shù)據(jù)遙感調(diào)查與數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

針對全國流域面積 1 000 km2以上的 2 221 條河流和水面面積 1 km2以上的 2 865 個(gè)湖泊[5]，涉及河道總長約為 38.66 萬 km，湖泊總面積約為 7.8 萬 km2，首次開展了河湖治理保護(hù)本底數(shù)據(jù)遙感調(diào)查工作，主要工作內(nèi)容包括遙感基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理、水域空間地物遙感影像識別平臺搭建和本底數(shù)據(jù)遙感調(diào)查與數(shù)據(jù)庫建設(shè)。

對覆蓋全國流域面積 1 000 km2以上河流和水面面積 1 km2以上湖泊的 35 474 景高空間分辨率遙感影像進(jìn)行正射校正和融合等預(yù)處理，總數(shù)據(jù)量約為460 TB。在影像空間分辨率方面，優(yōu)于 1 m 分辨率影像約占 88%，2 m 分辨率影像占 12%；在影像時(shí)相方面，2019 年影像覆蓋率約為 84%，2018 年影像覆蓋率約為 16%。研發(fā)河湖水域空間地物遙感影像識別模型，完成包括遙感影像預(yù)處理與服務(wù)發(fā)布、河湖岸線地物目標(biāo)識別、綜合判讀解譯及運(yùn)行管理等功能的系統(tǒng)開發(fā)，搭建河湖水域空間地物遙感影像識別平臺。

制定《河湖治理保護(hù)本底數(shù)據(jù)遙感調(diào)查技術(shù)規(guī)范》，結(jié)合《中華人民共和國河道管理?xiàng)l例》[6]和遙感影像特征，人為確定工作范圍；將河湖水域空間地物對象分為占、采、堆、建 4 個(gè)一級分類、24 個(gè)二級分類；明確了河湖水域空間地物對象遙感解譯方法。

2.2 問題巡查

由于尚未整合全國河湖管理范圍劃定成果，目前實(shí)際工作是在人為確定工作范圍內(nèi)開展問題巡查。利用河湖水域空間地物遙感影像識別平臺，以高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)為工作底圖，結(jié)合野外調(diào)查建立監(jiān)測對象解譯標(biāo)志庫，通過目視解譯或人機(jī)交互的方式對河湖水域空間地物對象進(jìn)行識別解譯，對解譯的圖斑成果進(jìn)行數(shù)據(jù)化處理和統(tǒng)一編碼，定義必要的屬性字段并進(jìn)行賦值，包括地物類型、河（段）湖（區(qū)）名稱、所在行政區(qū)劃、位置（經(jīng)緯度）、遙感影像源、影像日期、解譯日期等信息?？傆?jì)投入遙感解譯人員 120 余人，累計(jì)解譯 37 萬余個(gè)河湖水域空間地物對象圖斑，占、采、堆、建 4 類地物對象圖斑數(shù)量統(tǒng)計(jì)情況如圖 2 所示，建立河湖治理保護(hù)本底數(shù)據(jù)庫，形成問題線索清單。其中，橋梁、攔河閘壩等地物作為背景對象共計(jì) 15 萬多個(gè)，緊鄰河湖水邊、規(guī)模較大的其他地物作為重點(diǎn)對象共計(jì) 4 萬多個(gè)，其他一般對象近 18 萬個(gè)。

圖 2 全國河湖治理保護(hù)本底數(shù)據(jù)遙感調(diào)查解譯成果統(tǒng)計(jì)圖

2.3 問題詳查

利用最新時(shí)相和更精細(xì)的遙感影像對問題線索進(jìn)行綜合研判，形成疑似問題清單（由于還未整合各地河道管理部門審批許可事項(xiàng)，因此，目前對照檢查這項(xiàng)工作是在問題核查時(shí)現(xiàn)場取證），推送至河湖督查 App。

為支撐水利部河湖管理和“清四亂”工作，先后提供疑似“四亂”問題 3 300 余個(gè)，涉及長江、黃河、松花江、永定河等大江大河，以及京杭大運(yùn)河、南水北調(diào)中線工程等水利工程，范圍遍及 20 多個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）；為支撐 7 個(gè)流域河湖督查暗訪工作，提供疑似“四亂”問題 5 500 多個(gè)；為支撐黃河“清河行動”、貴州省等流域管理機(jī)構(gòu)及?。▍^(qū)）治理河湖“四亂”突出問題專項(xiàng)行動，提供黃河干流及重要支流疑似“四亂”問題 5 600 多個(gè)，貴州省河湖疑似“四亂”問題近 1 300 個(gè)。

2.4 問題核查

利用河湖督查 App，通過人工或無人機(jī)采集現(xiàn)場信息，對疑似問題現(xiàn)場取證，對照河湖管理范圍，檢查是否具有河道管理部門審批許可，確認(rèn)河湖“四亂”問題，推送至河湖長制管理信息系統(tǒng)，通知相關(guān)河長、湖長進(jìn)行問題整改。

在水利部河湖管理和“清四亂”工作中，根據(jù)掌握的資料，經(jīng)過對 615 個(gè)疑似問題進(jìn)行現(xiàn)場核查，確認(rèn) 598 個(gè)“四亂”問題。在黃河“清河行動”中，認(rèn)定“四亂”問題 983 個(gè)。在貴州省河湖“清四亂”專項(xiàng)行動中，經(jīng)過對 815 個(gè)疑似問題進(jìn)行現(xiàn)場核查，最終確認(rèn)“四亂”問題 292 個(gè)。圖 3為問題核查示例，通過對圖 3 a 衛(wèi)星遙感影像的人工目視解譯，判斷此處為一個(gè)用于貨物裝卸的碼頭，圖 3 b 是無人機(jī)現(xiàn)場取證時(shí)拍攝的影像，證實(shí)確實(shí)為同一處碼頭。

圖 3 問題核查示例

通過對問題認(rèn)定情況進(jìn)行分析，未被認(rèn)定是河湖“四亂”問題的原因主要有：1）已經(jīng)獲取河道管理部門審批許可；2）超出河湖管理范圍；3）核查時(shí)，問題已經(jīng)清除。后期通過整合水域岸線利用與采砂管理等規(guī)劃數(shù)據(jù)、涉河建設(shè)項(xiàng)目審批數(shù)據(jù)，以及河湖管理范圍劃定成果，并及時(shí)獲取最新時(shí)相遙感影像，“四亂”問題確認(rèn)比例將會進(jìn)一步提高。

2.5 整改復(fù)查

通過多期遙感影像比對，對問題整改情況進(jìn)行跟蹤復(fù)核，對于已經(jīng)整改的問題及時(shí)銷號，對未整改的問題督促整改。

完成中央紀(jì)委國家監(jiān)委機(jī)關(guān)牽頭集中整治的2 108 個(gè)河湖突出問題整改、長江干流 356 處岸線利用項(xiàng)目拆除取締和長江經(jīng)濟(jì)帶 1 376 處固體廢物點(diǎn)位清理整治的復(fù)查工作。整改復(fù)查結(jié)論包括已整改、部分整改、未整改、無最新遙感影像等。圖 4為一處采砂場整改復(fù)查示例，圖 4 a 為一處采砂場， 2018 年 12 月 12 日遙感影像顯示湖邊存在多處砂土堆積物、機(jī)械設(shè)備和運(yùn)砂船，圖 4 b 為 2019 年 11 月20 日遙感影像，影像顯示砂土堆積物和機(jī)械設(shè)備已遷移，地面經(jīng)過平整處理，說明采砂場已完成整改。

2.6 應(yīng)用成效

2019 年，根據(jù)河湖管理督查和“清四亂”工作要求，運(yùn)用河湖遙感“四查”技術(shù)支撐機(jī)制，按照“邊實(shí)施、邊應(yīng)用”的工作思路，全面支持河湖強(qiáng)監(jiān)管工作，為水利部本級河湖管理提供有力支撐，為流域和?。▍^(qū)）河湖督查暗訪和“清四亂”專項(xiàng)行動提供關(guān)鍵支持。實(shí)踐證明，河湖遙感“四查”機(jī)制的有效運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了由被動響應(yīng)向主動發(fā)現(xiàn)問題的轉(zhuǎn)變，解決了持續(xù)跟蹤監(jiān)測困難的問題，顯著提高了河湖管理和督查暗訪工作的針對性和工作效率。

3 結(jié)語

3.1 下步打算

1）多渠道采集遙感影像數(shù)據(jù)資源。獲取現(xiàn)勢高分辨率遙感影像是及時(shí)有效發(fā)現(xiàn)“四亂”問題的前提，因此，要加強(qiáng)與中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心和軍民融合數(shù)據(jù)共享中心等遙感影像制作單位的合作，及時(shí)有效采集遙感影像數(shù)據(jù)。

圖 4 已整改問題示例

2）積極探索遙感影像人工智能識別技術(shù)在水利遙感中的應(yīng)用。目前遙感影像的識別主要依靠人工判讀，誤差大、效率低，為此，正在開展遙感影像的人工智能識別，根據(jù)業(yè)務(wù)場景，基于訓(xùn)練樣本與測試樣本，進(jìn)行算法模型開發(fā)，并做算法引擎的初步調(diào)試，找出最優(yōu)的參數(shù)，對算法引擎效果進(jìn)行模型驗(yàn)證，提高遙感影像自動識別精度與準(zhǔn)確度，減少人力投入。

3）整合河湖管理范圍劃定成果、河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項(xiàng)目工程建設(shè)方案審批事項(xiàng)等基礎(chǔ)信息，支撐問題巡查，提高“四亂”問題確認(rèn)比例。

4）推進(jìn)與流域管理機(jī)構(gòu)和省級水利部門建立遙感信息共享共用機(jī)制?！扒逅膩y”工作主要依靠各級流域管理機(jī)構(gòu)和地方水利部門，因此，需要將水利部遙感影像資料共享到相關(guān)部門，支撐各地利用遙感影像開展強(qiáng)監(jiān)管。

5）建立水利綜合監(jiān)管平臺。整合遙感監(jiān)測、地面感知、群眾舉報(bào)、互聯(lián)網(wǎng)輿情等多源問題信息，擴(kuò)展監(jiān)管范圍，在河湖“清四亂”基礎(chǔ)上，增加水資源、水工程、水土保持、水利資金和行政事務(wù)等監(jiān)管對象，建立“問題巡查、問題詳查、問題核查、整改復(fù)查”四查機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對水利監(jiān)督“查、認(rèn)、改、罰”全流程信息化支撐。

3.2 幾點(diǎn)體會

1）需求牽引，服務(wù)中心。水利網(wǎng)信工作必須緊緊圍繞水利改革發(fā)展總基調(diào)，緊貼需求迫切、領(lǐng)導(dǎo)重視、社會關(guān)注、任務(wù)明確的水利中心工作，開發(fā)才能快速出成果，成果也能迅速投入到實(shí)際應(yīng)用中，有效解決問題。

2）業(yè)務(wù)與信息化深度融合，產(chǎn)、學(xué)、研、用結(jié)合。水利部河湖司、河湖保護(hù)中心等業(yè)務(wù)部門提出業(yè)務(wù)需求和生產(chǎn)問題，水利部信息中心聯(lián)合高?？蒲胁块T、企業(yè)等組建團(tuán)隊(duì)提出解決方案，研發(fā)服務(wù)于生產(chǎn)實(shí)際的技術(shù)產(chǎn)品，這種深度融合，發(fā)揮了業(yè)務(wù)與信息化部門各自優(yōu)勢，產(chǎn)生了良好效果。

3）應(yīng)用遙感技術(shù)是強(qiáng)監(jiān)管的必然選擇。水利監(jiān)管對象主要涉及河流湖泊、水利工程，具有點(diǎn)多面廣、量大類雜、動態(tài)變化和分散隱蔽的特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)方式無法滿足強(qiáng)監(jiān)管需求，而衛(wèi)星遙感具有宏觀、直觀、及時(shí)、便捷的特點(diǎn)，可以有效彌補(bǔ)人工監(jiān)管的不足，是水利強(qiáng)監(jiān)管的重要依托。

4）強(qiáng)化應(yīng)用，持續(xù)迭代。信息化部門開發(fā)的產(chǎn)品，業(yè)務(wù)部門必須加強(qiáng)應(yīng)用，在應(yīng)用中不斷發(fā)現(xiàn)問題，開發(fā)部門持續(xù)完善，才能使產(chǎn)品具有生命力。