生产建设项目水土保持“天地一体化”监管技术研究

姜德文，亢 庆，赵永军，李智广，赵 院

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



生产建设项目水土保持“天地一体化”监管技术研究

姜德文1，亢 庆2，赵永军1，李智广1，赵 院1

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

水土保持；“天地一体化”；监管技术；建设项目

对生产建设项目实施跟踪检查与监督管理是各级水行政主管部门的法定职责，但监管工作不到位、难以尽责的实际，迫切要求提高监管效能，“天地一体化”监管成了解决这一问题的重要途径。应用国产高分辨率遥感影像、无人机遥感技术、野外移动信息采集终端等高新技术与装备，通过水土保持监督管理信息系统的信息汇集、处理、传送、自动识别与判断功能，对生产建设项目水土流失防治责任范围、扰动地表情况、弃渣场数量与位置、水土保持措施落实情况等实施全天候、全覆盖监管，并建立天地一体、上下协同、信息共享的机制，可为水土保持检查、监督执法等提供及时、全覆盖、精准的技术支持，全面提升水土保持监管水平和能力。

在我国工业化、城镇化快速发展的进程中，公路、铁路、矿山、电力、城镇建设等造成的人为水土流失问题十分突出。水土保持法及地方水土保持条例(或实施办法)均明确规定，县级以上水行政主管部门负责对水土保持情况进行监督检查，因此开展生产建设项目水土保持监管是水行政主管部门的法定职责。从实际情况看，一方面，全国在建的生产建设项目数量多、分布分散、扰动时间长，需要开展监管的工作量巨大；另一方面，各级水行政主管部门机构不健全、人员少、工作经费不足，实际监管能力严重不足。现实和需要都亟待创新监管思路、监管方法，“天地一体化”化监管就成为最为有效的途径。2015年水利部在全国启动了生产建设项目水土保持“天地一体化”监管示范，旨在深入开展监管关键技术和方法的探索。

1 “天地一体化”监管的需求与技术支持

1.1 政府与社会对生产建设项目水土保持监管的需求

工业化、城镇化进程中，大规模的生产建设活动扰动地表、破坏植被，造成水土流失的现象较为普遍。据调查统计，近5年全国各级水行政主管部门审批的生产建设项目水土保持方案，每年都在2.5万～3万个，水土流失防治责任范围达1.2万～1.8万km2。生产建设项目还有一个显著特点是连续施工，致使扰动地表和损坏植被在随时发生和变化，水土流失防治措施也在随时实施，这就要求监督检查要及时，检查频率也要高。而全国需要监管的项目数量巨大、范围很广，特别是需要现场监督检查的工作内容比较多，主要有：扰动地表的范围是否超出批准的水土流失防治责任范围，取土场、弃渣场数量及位置是否与批准的水土保持方案相比发生了变化，方案中的水土保持措施是否及时、到位实施，特别是对未在水土保持方案确定的弃渣专门存放地弃渣的，要及时发现，依照水土保持法的规定进行查处，防止造成水土流失危害事件。以往的监督检查工作以文件、材料、报告、现场抽查、重点检查等方式为主，耗费人力、物力、财力多，时间周期长，工作的时效性也不强。而对生产建设项目信息的了解则是依靠看报告、打电话等传统方式，对现场情况掌握不及时、不准确，致使监督检查的盲目性强、工作成本高。当检查不到位、不及时，发生重要事件时还会被问责。从流域管理机构监督检查实际情况看，即便是由水利部审批的项目每年检查一次都很难做到，更别说在全国范围内开展及时、准确的检查了。监督管理工作客观上也急需创新思路和做法。

国务院印发的《生态环境监测网络建设方案》要求，到2020年基本实现生态状况、环境质量、重点污染源监测全覆盖。构建生态保护红线监管平台，就是为了监测、评估与预警重要生态功能区人为活动对自然生态的干扰、破坏等。监测与监管要联动，监测为监管提供技术支撑和保障[1]。

1.2 “天地一体化”监管技术应用

“天地一体化”网络(Space-Ground Integrated Network，SGIN)是综合利用新型信息化技术，以目标为导向，以信息流为载体，充分发挥空、天、地信息技术各自的优势，通过空、天、地等多维信息的有效获取、协同、传输和汇聚，以及资源的统筹处理、任务的分发、动作的组织和管理，实现时空复杂环境的一体化综合处理和最大有效利用，为不同用户提供实时、可靠、高效、智能、协作的信息基础平台和决策支持。

“天地一体化”监管在我国相关部门已有开发应用，如国土部门通过空天地一体化技术，对耕地资源实施监管，确保1.2亿hm2(18亿亩)耕地红线不突破；环境保护部门通过“天地一体化”监管，对建设项目的污染源、排放量实施全天候监测，林业、水利等也有一些类似的应用。随着信息化技术的快速发展，相关领域的试验先行，高分遥感数据的国产化及其使用的公益化，为水土保持监管提供了先进技术保障和良好的信息源。

生产建设项目水土保持“天地一体化”监管以高分遥感技术，特别是国产高分辨率卫星影像(高分一号、高分二号、高分三号、资源三号等)、无人机遥感数据，以及地面视频监测等空天地数据为基础，对生产建设项目开展水土保持监管，结合已在全国部署的“全国水土保持监督管理信息系统V3.0”，实施上下协同、信息共享的监管，并建立监测与监控联动、监控与监督执法联动机制，全面提高水土保持监督管理的时效性和监管效能。

2 “天地一体化”监管总体目标与任务

2.1 “天地一体化”监管总体目标

以生产建设项目水土保持监管为总目标，以信息化、现代化手段和方法为核心，以“天地一体化”监管技术为重点，以技术创新为着力点，探索和研究生产建设项目水土保持监管的技术和方法，确保水土保持监管工作时效性更强，监管更精准，成效更显著；实现对生产建设项目水土保持许可的范围(水土流失防治责任范围)、实际扰动地表范围与面积、弃渣场及取土场的数量与位置、批复水土保持措施的落实情况等进行适时监控；为各级水行政主管部门发现违法违规建设行为、水土保持方案的跟踪检查、监督执法等提供及时、全覆盖、精准的技术支持，全面提高各级监管机构的监管效能。

根据中央对生态环境监测的总体要求[2]，未来的现代化监管模式应该是项目全覆盖、过程全天候、信息全流通、管理全方位。全国各级水行政主管部门(中央、流域、省、市、县)监督管理工作实行一个统一平台，对生产建设项目开工前的水土保持方案上报、审查、审批，建设过程中的水土保持施工监理、水土保持监测，项目完工后的水土保持技术评估、水行政主管部门的水土保持设施验收，实现全面、全过程的信息化管理。该工作平台应该具备三大特征：一是天地一体，实施空、天、地一体化的监控，并相互协调和补充；二是上下协同，平台工作的各级之间要相互协调，协同监管；三是信息共享，各类信息(如水土保持方案基本信息、工程开工及建设信息、水土保持施工监理信息、水土保持监测信息、监督检查信息、完工及自验信息、技术评估信息、水土保持专项验收信息等)采集责任明确，并按各自职责及时上传至信息平台，由平台分享到各级、各相关工作层面，相关各方可以查阅、下载相关信息，上级可以向下级发出指令，下级可以向上级提供情况，保障系统信息的动态性、及时性，全面支撑和服务于各级水土保持管理部门。

2.2 “天地一体化”监管工作任务

根据上述总体目标，需完成的主要工作任务有：①查明县级行政区内现有的生产建设扰动情况，使用国产高分遥感影像，对地表扰动图斑(全国统一规定为大于0.1 hm2的扰动图斑)进行全面解译，查明现有的地表扰动情况；②把县域内各级水行政主管部门审批的水土保持方案文本文件、方案特性表数据等录入监督管理系统，并将水土流失防治责任范围(红线)矢量上图和入库；③通过与批准的水土保持方案红线进行对比，以及实地抽查验证(全国统一规定为大于1 hm2的扰动地块)，辨别扰动图斑中属于生产建设项目的扰动地块，建立生产建设项目跟踪监控本底库；④通过定期或不定期遥感监测，对红线、黄线(实际扰动图斑)进行对比、分析，判断生产建设项目扰动地表的合规性，为水行政主管部门的监督检查提供及时、准确信息[3]。

2.3 “天地一体化”监管内容

根据水土保持法赋予水行政主管部门对生产建设项目监督管理的具体职责，水土保持“天地一体化”监管工作内容有4个方面：①生产建设项目是否依法依规编报了水土保持方案。通过对地表扰动图斑与审批方案信息进行对比，判别项目建设的合规性(即开工前是否报批了水土保持方案)。②生产建设项目是否在批准的防治责任范围内建设施工。通过批准范围与实际扰动范围的对比，若发现存在超出范围扰动情况，包括项目地点、规模发生的重大变化、水土保持措施发生的重大变更，则要查看是否进行了变更报批，为监督检查提供信息。③弃渣场、取土场的实际数量与位置是否与批准文件一致。根据法律规定，凡未在水土保持方案确定的专门存放地弃渣的，均为违法弃渣，水行政主管部门应依法进行处罚，并依法要求建设单位限期整改。对弃渣场进行跟踪监控是水土保持监管的一项重要工作。④水土保持措施是否按批准的方案落实。具体内容有工程建设现场各分区是否采取了防治水土流失的措施，是否存在较严重的水土流失，弃渣场、取土场等场地是否存在水土流失危害风险与隐患等。

3 “天地一体化”监管关键技术

3.1 技术创新点

“天地一体化”监管的技术突破主要是实现现代空间技术、信息技术与水土保持监管业务的深度融合[4]。①在高空监控技术方面，实现了国产高分辨率遥感影像在生产建设项目水土保持监管中的广泛、深入应用。国产高分辨率遥感影像推广使用的优势：一是信息源在各级政府部门的管理工作中可免费使用；二是高分辨率能够满足水土保持精准监管、精细监控的需要，特别是高分三号采用雷达、微波技术，突破了云雨天气、夜晚对遥感监控形成的制约，大大提升了遥感资源的信息量和可用量。②在低空监控技术方面，充分发挥无人机监控所具有的近地表、时效性强、操作简便易行的特点，特别是国产无人机性能强、成本低的特点，为生产建设项目水土保持监测、监督检查等提供了及时、快捷的技术支持。③在信息集成与使用方面，一是对全国水土保持监督管理系统进行了升级改造，全面提升了该系统的信息处理和服务能力，增加了矢量数据录入、传输、存贮、共享等功能，通过高分遥感和无人机遥感等取得的信息在该系统中也可运行和进行管理。二是系统的运行环境突破了原来只能在水利防汛专网运行的局限，可在互联网上运行，给各级、各类用户的使用带来了极大的便利。三是通过信息的科学、规范管理，使生产建设项目的水土保持方案信息、工程建设信息、水土保持监理和监测信息、技术评估及验收信息等，能够通过网络在系统中快速汇集、流通、互联和共享。④在野外移动使用平台方面，研究并开发了监督管理信息移动采集终端，在技术支撑单位复核生产建设项目现场信息、水行政主管部门监督检查中，可现场填写信息、定位勾绘扰动地块、采集图片、视频等信息，还可查询生产建设项目基本信息，为复核、监督工作提供支持。现场信息可随时上传信息系统，实现野外工作与大数据平台的信息交换、共享。

3.2 “天地一体化”监管关键技术研究

为实现上述目标，“天地一体化”监管重点在以下几方面实现了技术突破：①遥感影像的生产建设项目专题信息增强技术，特别是针对生产建设项目的信息增强、影像融合及影像镶嵌等技术，更加突出生产建设项目的相关信息，可为后续工作的开展提供针对性强的基础信息源。②生产建设项目遥感解译标志库的建立，可提高解译的准确率和工作效率，对涉及水土保持的36类生产建设项目分别建立了解译标志，形成了强大的智库。③扰动图斑识别与生产建设项目提取技术，将非生产建设项目的扰动图斑进行排查，可减少不必要的遥感解译和野外调查工作量，提高生产建设项目的识别率和准确率。④生产建设项目水土流失防治责任范围(红线)上图技术，结合以往水土保持方案数据、图件的实际情况，研究红线矢量化的技术方法，最大限度地实现过往项目的红线上图，对今后红线上图提出了标准和方法，为开展生产建设项目水土保持“天地一体化”监管提供了基础信息。⑤生产建设项目合规性自动判别与预警技术，通过对红线、黄线的解译、判别，提出了疑似违规、违规、发生变化等判别方法和标准。⑥建设项目动态跟踪监测技术，借助卫星遥感、无人机遥感等技术，实现监测结果与审批红线的自动定位、对比，对超出红线的扰动图斑进行预警，并在监督管理系统中警示，提示水行政主管部门开展检查。⑦多源空间信息快速采集技术，对“天地一体化”监管中使用的高分遥感信息、无人机遥感信息、野外现场视频信息、移动终端采集信息等进行及时、规范采集、入库。⑧基于云服务的生产建设项目现场信息采集技术，利用大数据平台支撑的野外现场终端，快速、准确地调查生产建设项目相关信息，全面服务于野外调查、监督检查、验收评估等工作。

[1] 姜德文.论生态文明建设中的水土保持监测与公共服务[J].中国水土保持科学，2016(5)：20-24.

[2] 姜德文.落实中国生态文明建设意见 推进水土保持新发展[J].中国水土保持，2016(2)：1-5.

[3] 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.

[4] 姜德文.高分遥感和无人机技术在水土保持监管中的应用[J].中国水利，2016(16)：45-49.

(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

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1000-0941(2016)11-0001-03

姜德文(1959—)，男，内蒙古阿拉善左旗人，教授级高级工程师，博士，享受国务院政府特殊津贴专家，水利部5151人才工程部级人选，水利部综合事业管理局首席专家，水利部水土保持监测中心副主任，长期从事水土保持项目管理、监测和技术咨询工作。

2016-09-26