河南省水土保持天空地一体化监管实践与思路

吴 鹏，徐建昭，衣 强

（河南省水土保持监测总站，河南郑州 450008）

0 引言

水土保持工作是生态文明建设的重要组成部分，利用遥感、无人机、数据终端等现代信息手段开展天空地一体化水土保持监管是实现水土保持现代化的必然途径和重要保障。中共中央办公厅、国务院办公厅《关于加强新时代水士保持工作的意见》明确指出“推进遥感、大数据、云计算等现代信息技术与水土保持深度融合，强化水土保持监管、监测等信息共享和部门间互联互通，提高管理数字化、网络化、智能化水平”。为贯彻落实“两办”关于加强新时代水土保持工作的意见，迫切需要加强水土保持“天空地一体化”监管，创新监管机制，完善监管方式，丰富监管手段，提高监管效能，推动全省新时代水土保持工作高质量发展。

1 天空地一体化监管发展实践

1.1 “天”

“天”即卫星遥感监测，通过获取大范围的多源、多尺度、多时相遥感数据，采用空间和时间上对比分析等方法，了解区域地物基本情况。

目前全省已初步实现了卫星遥感影像在水土流失动态监测、人为水土流失监管方面的业务应用。实现了水土流失动态监测全覆盖，定量掌握了全省各县级行政区及重点区域的水土流失状况。每年省级开展2次全省水土保持遥感图斑核查，初步实现了全省生产建设项目人为扰动情况的全面监管。

1.2 “空”

“空”即无人机监测，借助无人机和摄影测量技术，通过空间分析、目标识别，获取目标地物更精确的信息。

目前全省“空”基监测主要应用于两个方面，一是针对生产建设项目未批先建，可及时掌握项目扰动范围、弃土弃渣位置等情况；并对在建生产建设项目监督检查，复核实施措施数量、防治责任范围边界等。二是针对国家投资的水土保持生态治理工程开展在建核查和竣工抽查，复核图斑实施情况，利用项目区实施前、实施后无人机影像对比开展实施效果评估，从而准确掌握水土保持重点工程建设管理情况。

1.3 “地”

“地”即地面监测，是获得基础数据的必要手段。主要分为实地量测监测、定点地面监测、远程实时监控等。

目前全省“地”基监测主要措施包括，在水土流失监测方面，建设嵩县、鲁山、陕州、南召、登封、殷都、济源、罗山等9 个监测点，监测站点布设有总控断面雨量观测及天然径流场等设施，监测区域水土流失情况。在淤地坝安全度汛方面，完成全省中型以上淤地坝雨水情监测设施的安装，实时采集水位、雨量、影像，实现淤地坝雨量水位报警及监测。

2 天空地一体化监管存在问题

2.1 生产建设活动监管仍存在缺失

目前已开展的遥感监管等预防人为水土流失的监管工作主要的监管对象是具备立项或备案的生产建设项目，管理方式主要是以责令编报水土保持方案，纳入水土保持管理为主要，对于大量的无需立项的生产建设活动，比如临时堆弃土渣、建筑垃圾堆存、违规建设用地、农林活动等同样会产生水土流失危害的生产建设活动，目前仍然缺乏有效的管控方法和技术手段。

2.2 先进技术手段应用仍然不足

新技术的应用推广始终是推动业务、事业发展的有效途径。目前，水土保持监测、信息化应用、技术标准等基础工作还存在薄弱环节。数字孪生、大数据、人工智能等现代技术手段在全省水土保持工作中的应用有待加强，比如发现未批先建等违规行为的遥感监管工作，其中重要的解译环节仍然是沿用的五六年前的人工解译方式；水土保持系统建设有一定基础但完备性还不强，无法完全发挥信息化系统功能；淤地坝监测预警预报信息推送和反馈仍然沿用传统发送短信方式，无法及时确认责任人员信息收发情况。

2.3 监督信息综合监测缺乏抓手

全省水土保持监督信息通过天空地各类监督方式发现以后存在云端，这些大量信息需要有针对性的检索或实时监测，但目前缺失专职专业人员来做这些事，监督成果呈现也没有专用场所，无法为决策提供直观展示。

3 天空地一体化监管建设思路

3.1 “天”建设思路

全面掌握全省水土流失动态变化。应用高分遥感、地面观测等方法，获取年度土地利用、植被覆盖、土壤侵蚀、水土保持措施等专项数据，及时掌握年度水土流失动态变化，为水土流失精准治理、水土保持生态文明高质量发展提供重要基础数据支撑。

及时掌握新增人为水土流失扰动。通过高分辨率遥感影像提取包括临时堆弃土渣、建筑垃圾堆存、违规建设用地、农林活动等在内的生产建设活动地物信息，分析预测可能产生的水土流失量与影响，不断加强生产建设活动水土流失监管力度，完善水土流失监管死角，由强化生产建设项目的监管，向生产建设项目和生产建设活动全覆盖监管转变。

3.2 “空”建设思路

加强生产建设过程水土保持监管。一是加强生产建设项目水土保持方案技术审查。在项目建设前期的水土保持方案编制和审查工作中利用无人机开展现场勘察，精准分析生产建设项目设计取（弃）土场位置、预测水土流失量以及水土保持防治措施设计，从而更好地论证水土保持措施的合理性和有效性，提升水土保持方案编制水平，深化方案编制深度。二是开展重点生产建设项目信息化监管。通过无人机不定时地对生产建设项目渣场、料场等可能发生灾害的区域进行巡查，实现生产建设项目“高频次”监管。现场采集重点部位无人机调查正射影像，深度解译分析重点部位水土保持措施落实情况、取弃土状况、水土流失敏感点等，掌握重点部位水土保持状况，取证违规行为。

开展水土保持重点工程“图斑精细化”管理。利用卫星遥感、无人机、移动终端等技术和手段，以水土保持措施图斑为单元，开展在建项目核查、竣工项目抽查、实施效果评估，实现水土保持重点工程高精度、全流程的信息化监管，形成高效率、高质量的项目监管组织实施形式，强化监管技术成果在项目建设过程中的应用，为及时了解水土保持重点工程各个阶段的建设情况、不合规情况奠定基础。

试点开展淤地坝数字孪生流域建设。选择下游有人员或重要设施的淤地坝和全省主要江河流域重点区域（丹江口库区及上游、重要水源地）开展数字孪生L2 级底板建设试点，采用无人机正射影像，无人机机载激光雷达，构建分辨率优于0.5 m数字地面模型（DEM），水下部分采用无人船声呐测量，构建水下高程模型。针对下游有人员或重要设施的淤地坝开展关键局部实体场景建模，进行关键部位BIM模型建设，建立重要淤地坝L3级数据底板。

3.3 “地”建设思路

完善淤地坝安全监测体系建设。完善淤地坝巡查和预警预报信息传输终端，实现淤地坝预警预报信息送得出、收得到，淤地坝汛期巡查工作精细化管理。

推行生产建设项目“远程+移动”监管。针对重点生产建设项目三级以上渣场建设24 h 实时视频监控，对重点渣场进行远程监控，精准了解现场弃渣施工、堆渣情况及水土流失防治措施。利用水土保持监管移动采集终端，定期对项目重点部位进行现场照片和视频采集，检查水土保持措施是否有效落实。

3.4 “天空地”一体化协同

融入智慧水利业务。水土保持业务相关数据作为“智慧水利”的重要组成部分，必须加快水土保持数据、系统与水利一张图的整合，加强数据的分析和深加工能力，以现有设备、网络资源和信息资源为基础，建立覆盖水土保持全业务的统一水利数据资源环境和共享交换体系，建设支持全省水土保持系统和相关政府部门信息共享和业务协同的公共核心支撑平台。

建设人为水土流失扰动智能解译平台。以全省遥感监管历年数据为基础，深度分析人为扰动地表影像特征，利用多尺度融合检测技术，建立全省生产建设项目疑似违法违规图斑解译标志库，从而实现生产建设项目扰动图斑遥感智能识别（AI），结合防治责任范围，快速发现违规信息，智能分析人类建设活动的时空变化规律。

建设水土保持信息化监控室。集成基础地理数据、卫星遥感影像、无人机航片等多源数据以及水土保持监督、治理、监测等相关业务数据，以多时态、多窗口、二三维一体化的形式，实现各类数据形象化、直观化、具体化展示，助力信息监控与决策支持。