遥感技术在潍坊市“河长制”工作中的应用研究

周 岩 刘 茜

(1.潍坊市河长制办公室，山东 潍坊 261000；2.山东锋士信息技术有限公司，山东 济南 250000)

2016年中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于全面推行河长制的意见》，提出将加强水资源保护、加强河湖水域岸线管理保护、加强水污染防治、加强水环境治理、加强水生态修复、加强执法监管六大任务，作为“河长制”工作的主要内容，进一步加强河湖管理保护工作。

各地为实现江河湖库管理全覆盖，推行了河长巡河履职、部门协同配合、监督检查常抓不懈等工作举措，但“河长制”工作的技术支撑依然存在跨区域河流管理难、监测费时费力、监测体系不健全等问题。为彻底解决“河长制”监测过程中的技术短板问题，山东省潍坊市率先引入遥感技术，并充分发挥其覆盖范围大、监测周期短、获取信息快、信息量大等技术特点，为河湖管理和行政执法提供了有效支撑。

1 遥感技术应用特点

遥感是一种综合对地观测技术，是现阶段空间信息获取的主要手段，是水利信息化和水利现代化不可缺少的技术支撑。目前，国内“河长制”工作中应用较多的遥感技术包括卫星遥感技术、无人机遥感技术。

1.1 卫星遥感技术

卫星遥感技术是一门综合性科学技术，从单一遥感技术逐步发展为集遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)等于一体的空间信息技术，正深入地影响国民经济等各行业的发展。

近期，我国高分系列卫星相继发射升空，实现高空间分辨率与多光谱、高时间分辨率相结合的光学遥感技术，2天即可对全球南北纬80°之间区域的任意地区重复观测一次，具有高分辨率和宽覆盖相结合的特点，大幅提高对地观测能力，缩短卫星重访周期。

多源高分辨率卫星数据为实现河湖大范围、高频次动态监管提供了丰富的数据资源，解决了传统监管方式费时、费力、监测体系不健全的难题。

1.2 无人机遥感技术

无人机遥感技术是集先进无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通信技术、GPS差分定位技术、遥感应用技术于一体的新型应用技术。

无人机机动、灵活，能快速到达指定目标区域，对目标进行精确航拍。无人机遥感获取的影像分辨率高，成像清晰，可识别地面厘米级物体，从垂直或倾斜多个角度进行拍摄，借助专业软件可显示平面和三维数据信息[1]。

利用无人机遥感技术，能有效弥补人力现场复核及监督不到位等缺点和不足，与卫星遥感技术相结合，可以从宏观、精细两种尺度在河湖动态监管和日常巡查方面发挥巨大作用。

2 潍坊市“河长制”工作中遥感的应用范围

2.1 水资源保护

地表水体蓄水量监测是水资源评价中的重要环节，蓄水量变化是水资源管理的重要参考指标[2]。由于水文站点分布的有限性和不均匀性，区域蓄水量精确计算存在一定困难，且水库在建成多年运行后存在库区淤积，原有的水位—库容曲线已发生改变[3-4]。

利用卫星或无人机遥感影像，根据地物的反射光谱特性，可快速从卫片上区分水体、植被、建筑等不同地物，利用计算机分类或自动识别方法，如阈值法、水体指数法等，实现水体自动提取，确定河湖边界、位置、面积等重要属性。从而快速获取水体面积，结合地面监测水位数据，推求水库水位—蓄水量关系曲线，对原有曲线进行复核和修正，准确计算区域水资源量。

2.2 河湖水域岸线管理保护

河湖管理保护工作面临岸线管理难度大、跨区域河流管理难、监测费时费力、监测体系不健全等问题。河湖管理范围内违章、违法信息和涉水项目建设屡禁不止，亟需提高河湖水域监管能力。

基于河湖划界数据，明确河湖管理范围，利用高分辨率遥感影像对河湖水域岸线开展遥感监测工作，对非法侵占水域、滩地、挖筑鱼塘等违法信息进行提取，形成河湖问题清单，并将问题进行责任关联。

利用无人机遥感技术，获取重点监管区域的高清影像，重点关注乱堆、乱排等因受限于卫星分辨率而无法识别的违法行为，与卫星监测问题相互补充完善，形成全面的河湖问题清单，为河湖管理提供数据支撑，助力“河长制”工作。

2.3 水污染防治

为完善入河湖排污管控机制，实现河湖环境整洁优美、水清岸绿，要严格治理工矿企业污染、畜禽养殖污染、水产养殖污染、船舶港口污染，严格实施入河湖排污口整治。

借助卫星遥感技术或无人机遥感技术，对河湖管理范围内违建厂房、挖筑养殖鱼塘虾池、禁养区内畜禽养殖棚、河湖排污口等进行识别提取，结合地面调查，对疑似污染源进行大范围排查。

2.4 水环境治理

水质监测是水环境整治的先导要素和前置条件，利用高分辨率遥感影像能够较好地识别宽度较窄的河道岸线，并判定水面浮萍存在，结合实测水质数据，构建水质参数反演模型，反演河道叶绿素a浓度、悬浮物浓度、透明度及综合营养状态指数等水质参数。

叶绿素a浓度过高或透明度过低，均会引起水质恶化，通过评价水体富营养化程度和设定水体黑臭程度阈值，可间接评估水体黑臭程度[5]。遥感监测能够反映水体中各种物质时空分布，从而计算出污染源和污染物迁移特征。

2.5 水生态修复

推进河湖生态修复和保护，开展河湖健康评估，加强水土流失预防监督和综合整治，结合遥感数据、水利和环保等部门监测数据、现场调研数据等，构建河湖健康评估指标体系，包括水资源开发利用率、河岸带植被覆盖状况、水质优劣程度等，为河湖健康问题诊断提供有力支撑。

此外，利用遥感技术结合地面调查，构建天地一体化的水保监测体系，对生产建设项目合规性、土壤侵蚀程度进行评估，加强水土流失预防监督和综合整治。

2.6 执法监管

加大河湖管理保护监管力度，加强执法监管，坚决清理整治非法排污、设障、捕捞、养殖、采砂、围垦、侵占水域岸线等活动。河湖经过专项治理后，对于整改成果复核及后期监督评价同样是一项复杂工作。借助卫星和无人机遥感技术，可以协助全面核查漏查漏报、新增反弹以及整改标准不高等涉河湖违法行为[5]，做到“四乱”问题早发现、早制止、早报告。

3 潍坊市“河长制”工作中遥感应用成果分析

3.1 梳理完成河湖水系岸线落图

基于卫星遥感影像，对潍坊市乡镇级以上河流、湖库、闸坝及相关建筑和监测点进行矢量标绘和校核，理清市、县水系结构，实现全市河流、湖库、各类水利工程数字化。

截至2019年底，完成全市县级及以上河流、湖泊划界工作，河流划界长度达6441.574km，以卫片为底图，标绘河道控制线、保护区、保留区以及开发利用区等范围，为严格河湖生态空间管控、河湖清违整治、河湖岸线利用管理提供可靠依据。

3.2 开发遥感智能识别系统

针对不同空间分辨率、不同波段组合的多源遥感数据，开发面向多源空间数据生产的图像处理系统，其具有海量影像处理能力，支持大区域多源数据联合平台，提供可编辑的工作流程，对影像进行辐射定标、大气校正、正射校正、融合、配准、拼接等处理(见图1)。

图1 图像自动处理流程

针对复杂的河湖环境，将深度学习的目标检测与分割模型应用于高分辨率遥感影像，开发违法信息监测识别系统，对监测范围内的地物进行快速提取，包括违章建筑、侵占滩地、违法养殖、违法采砂、涉水建设项目等信息，并对结果进行人工校核和修正(见图2)。

图2 违法信息智能识别过程

3.3 助力河湖“清四乱”

近年来，潍坊市多次组织利用覆盖全省河湖的多源高分辨率卫星影像和无人机数据开展水域岸线违章监测，重点排查河湖违建、侵占滩地、违法养殖、违法采砂、涉水建设项目等违法行为。

河湖“清四乱”过程中，充分利用遥感智能识别系统、河湖水系岸线成果，共统计发现问题157处，其中乱占86处、乱采2处、乱建65处、其他类型4处。问题清单下发后，对全部问题逐一开展现场复核，核实无误的问题进行整改拆除，并提交整改后现场照片，见图3。全面实现河湖问题精准监管，极大提高了“河长制”工作效率。

图3 大棚整改前后照片

4 结 语

伴随着水利信息化的发展，遥感技术在“河长制”工作中的应用范围、作用逐步扩大，建立“一张图+遥感影像+巡查APP+无人机+问题整改督办”河湖督察体系，开发河湖“清四乱”遥感智能识别系统，已经成为“河长制”工作重点。卫星遥感技术、无人机遥感技术等较好地解决了“河长制”工作中跨区域河流管理难、监测费时费力、监测体系不健全等问题。遥感技术能够为全面推进“河长制”工作提供有力技术支撑。