基于“天空地一体化”遥感监测体系的河湖岸线动态监管平台设计与实现

冯新军 张旭阳

摘 要：本文重点分析当前河长制推行过程中以及河湖“清四乱”常态化规范化推进工作中存在的问题，研究设计了一套完整的基于“天空地一体化”遥感监测体系的河湖岸线动态监管平台，详细阐述了平台技术思路及工作路线设计、总体架构设计、网络拓扑设计以及信息化平台设计，指出“天空地一体化”河湖岸线动态监平台的推广应用将全面赋能智慧河湖监管，从而推動河长制从“有实”向“有为”转变，实现从“河长制”到“河长治”。

关键词：河长制;“天空地一体化”遥感监测体系;岸线监管

中图分类号：S151.93文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）22-0006-03

Abstract： This paper focuses on the analysis of the problems in the implementation of the river head system and the normalization and standardization of the "four chaos" between rivers and lakes. We research and design a complete set of river and lake shoreline dynamic monitoring platform based on "sky earth integration" remote sensing monitoring system. The platform technology ideas and work route design， total architecture design， network topology design and information platform design are described in detail. It is point out that the popularization and application of the "sky earth integration" river and lake shoreline dynamic monitoring platform will fully enable the intelligent River and lake monitoring， promote the transformation of river head system from "solid" to "promising"， finally， from "river head system" to "river head governance".

Keywords： river head system;remote sensing monitoring system of "sky earth integration";shoreline supervision

1 背景

全面推行河长制是落实习近平总书记“绿水青山就是金山银山”绿色发展理念、推进生态文明建设的实践要求。中共中央办公厅、国务院办公厅于2016年11月28日印发并实施《关于全面推行河长制的意见》（以下简称《意见》）。《意见》坚持“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的新时代水利工作方针，以加强水资源保护、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、加强水生态修复以及加强执法监管为主要任务。2020年3月4日水利部办公厅再次发文，印发《关于深入推进河湖“清四乱”常态化规范化的通知》，要求将“清四乱”作为河长制湖长制的重要任务和河湖管理的日常工作，持续改善河湖面貌。如何充分利用遥感、大数据等先进技术加强河湖岸线保护，推进河湖“清四乱”常态化和规范化，实现智慧河湖监管，成为各级河长制办公室、水行政主管部门需要深入研究解决的重要问题。

2 存在的问题

2.1 河湖岸线监管范围大，但传统监测手段监测范围受限

分布密集、交错纵横的河道所构成的水系往往范围广、岸线长、环境复杂，河长需要面对海量的动态信息。传统的现场巡河、勘查、拍照等手段监测范围有限，难以在短时间内全面获取河湖“四乱”分布、河湖“两违”信息等，无法形成河湖岸线整体监管体系，不能满足河湖动态监管需求。

2.2 “靠腿跑、用眼盯”的巡河手段需要大量的巡查人员

随着河湖“清四乱”范围从主要河流向中小河流、农村河湖延伸，逐渐实现河湖全覆盖对巡查人员的需求不断增加，人员成本、执法成本不断增加，管理难度不断增大[1]。

2.3 人工巡河主观因素大，问题处置留痕管理不足

当前主要依靠人工巡河的方式进行河道岸线保护管理。不同巡河人员的判断标准不同，可能会出现漏查、漏报现象。此外，在人工巡河过程中缺乏有效的问题记录、处置留痕管理，而问题的上报往往仅依靠巡河人员的主观判断及自行记录的信息，不能实现问题巡查、处置的全过程闭环留痕管理。

3 平台设计与实现

基于“天空地一体化”遥感监测体系的河湖岸线动态监管平台利用人工智能、遥感大数据、地理信息系统（Geographic Information System，GIS）等技术，综合卫星遥感、无人机监测、视频监控、地面监测、手机App，建立天、空、地立体化全天候监测监控体系，通过持续性、周期性的河湖“四乱”遥感监测以及“四乱”问题，从发现到处置到考核的全过程留痕管理，实现河湖“清四乱”工作的常态化、规范化，提高河/湖长制信息化、现代化水平，推进河/湖长制从“有实”向“有为”转变[2]。

3.1 技术思路及工作路线设计

3.1.1 一河（湖）一策岸线网格化管理。如图1所示，河长制省、市、县、乡、村五级河长巡查体系对各级河长巡河频次、巡查内容、巡查记录以及问题处理程序做了明确规定。根据五级河长巡查体系及一河（湖）一策管理制度，建立河湖岸线50 m、100 m、200 m管理网格，对流域、干支流、河道整治等河道基本情况，取水口、排污口、涉水建筑、河道采砂、沿线企业及养殖、沿河垃圾等沿河现状，河湖水功能区划分及水质现状，以及河湖岸线管理保护存在的问题、目标、任务、重点治理清单等一河（湖）一策管理保护信息进行统一管理，利用GIS技术实现相关信息上图管理，提供河湖岸线保护管理“一张图”服务。

3.1.2 “天空地一体化”遥感监测体系。充分利用多尺度、不同搭载平台遥感监测技术优势，建立“天空地一体化”遥感监测体系。卫星遥感技术监测范围广、无死角、可追溯、性价比高，可利用其进行大范围周期性整体监测。无人机遥感技术有较强的即时性和可操控性，可进行应急拍摄、远距离巡查以及航拍取证等[3]。地面遥感技术结合视频监控、物联网监测设备，可实现重点区域的实时监控。

3.1.3 闭环管理工作流程。“天空地一体化”河湖岸线动态监管平台的河湖“四乱”遥感监测巡查应用包括服务端和移动端，平台建立了从发现到处置到考核的全过程留痕管理工作流程，形成遥感监测信息上传下达的工作闭环。服务端包括权限管理、数据管理、任务下发，并实时接收移动端的任务执行情况，同步与地图联动，支持查询任务记录。巡查人员通过移动端接收巡查任务，通过路径导航进行遥感监测和现场核实、问题处置以及复核销账，支持任务信息文字描述、现场拍照以及视频等多手段记录执法情况[4]。

3.2 总体架构设计

基于“天空地一体化”遥感监测体系的河湖岸线动态监管平台采用“五横两纵”的总体架构。“五横”包括设施层、数据层、支撑层、应用层和用户层，“两纵”指系统的信息安全保障体系和标志规范管理制度。以系统运行软硬件环境、网络环境建设等为基础，基于各类基础数据、一河一策数据以及“四乱”遥感监测数据，通过计算机技术、GIS技术等开发建设应用平台，面向省、市、县、乡、村五级河长提供综合决策大屏、影像管理、一河（湖）一策、河/湖长信息管理、河湖四乱管理等9个子系统，支持面积提取、图像载入、汇总统计、任务生成、自动下发以及智能流转等基础功能。

3.3 网络拓扑设计

“天空地一体化”河湖岸线动态监管平台以智能监控中心为核心，基于数据服务器、应用服务器、核心交换机、防火墙以及计算机终端等建设核心网络中枢，通过卫星遥感监测以及视频监控、污水排放监测设备、水质监测设备等物联网信息接入，为省、市、县、乡、村各级河长制办公室、水行政主管部门等提供河湖岸线动态监管服务。

3.4 信息化平台设计

“天空地一体化”河湖岸线动态监管平台采用springcloud alibaba+springboot微服务框架以及模块化前后端分离架构，通过全覆盖、动态化、精细化的河湖岸线遥感动态监测服务，打造智慧化河湖岸线监管空间信息平台，推动河湖“清四乱”行动实现常态化、规范化。平台主要包括综合决策大屏和业务应用系统。

3.4.1 综合决策大屏系统。建设综合决策大屏展示系统为领导科学决策所用，突出领导关注的重点，综合分析当前业务处理状况，帮助领导快速了解工作进展，展示卫星遥感应用在河湖岸线动态监管工作中解决的突出问题、累计完成的遥感监测任务等。

3.4.2 业务应用系统。建设业务应用系统为各级河长制办公室、水行政主管部门业务所用，提供河湖“四乱”遥感监测成果展示分析，实现行政区域、类型、面积以及数量等多维度统计分析，通过多种统计图表展示河湖岸线监管整体情况。同时，提供遥感影像管理、一河（湖）一策信息管理、河长信息管理、“四乱”任务管理、巡查信息管理以及系统权限管理等功能，提高河湖岸线监管效率，节约执法成本[5]。

4 结语

“天空地一体化”河湖岸线动态监管平台利用遥感技术构建“天空地一体化”的监测体系，实行一河（湖）一策岸线网格化管理，实现大范围河湖岸线动态监管，改变传统“靠腿跑、用眼盯”的巡河手段，提高巡查效率、满足河湖“清四乱”全覆盖监管需求，創新河湖“四乱”遥感监测闭环管理工作机制，实现问题巡查、处置全过程留痕管理，并通过持续性、周期性的遥感动态监测建立河湖“四乱”监测监管规范，推进河湖“清四乱”工作常态化、规范化，赋能智慧河湖监管，推动河长制从“有实”向“有为”转变，实现从“河长制”到“河长治”的转变。

参考文献：

[1]中共中央办公厅，国务院办公厅.关于全面推行河长制的意见[EB/OL].（2016-11-28）[2021-06-27].https：//baike.so.com/doc/24214528-24849712.html.

[2]水利部办公厅.关于开展全国河湖“清四乱”专项行动的通知[EB/OL].（2018-07-20）[2021-06-27].https：//www.waizi.org.cn/doc/38326.html.

[3]姚亮，高磊.遥感技术助力河湖“四乱”清理专项行动[J].水利发展研究，2020（11）：36-40.

[4]水利部办公厅.关于深入推进河湖“清四乱”常态化规范化的通知[EB/OL].（2020-03-04）[2021-06-30].http：//www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2020-03/10/content_5489548.htm.

[5] 颜维江，谭小红. 水利水电施工的技术要点及质量控制研究[J]. 居舍， 2021（5）：50-51.