遙感技術在水政執法監察中的應用

許健，黃志環

（中水北方勘測設計研究有限公司，天津300222）

1 引言

具有覆蓋范圍廣、獲取方式多樣、時效性強、獲取信息量大、不受地面條件限制等特點的遙感技術[1]已廣泛應用在了國土資源、氣象監測、工程建設、自然資源監測等方面，在水利行業如水政執法監察中也得到了廣泛應用。

全面建設水政監察基礎設施建設遙感遙測監測工程，實現與中央共享平臺集成，將日常執法巡查監控、遙感定期監控以及視頻實時監控、常規的水政管理工作形成統一的管理運行體系，對提升水政監察隊伍的現場執法能力和快速反應能力具有重要意義。

本底數據庫作為工程的基礎數據，主要包括正射影像、監測對象遙感解譯、監測對象遙感解譯樣本、元數據、專題圖等。工程正式運行后，將利用遙感技術手段進行水政動態監察，根據監測目標進行多分辨率遙感影像的獲取，基于建設的水政三維信息管理平臺，通過影像對比、矢量對比等手段，對監測對象進行實時監測，為實現水政的動態監察與管理提供客觀、豐富的數據信息。

2 總體設計情況

圖1 項目總體設計圖

工程項目的技術路線如圖1所示。獲取高分辨率航飛影像，采用全數字攝影測量的方法制作DOM，分辨率為0.5m。以DOM為底圖，對河道（水庫）重點監測對象進行目視解譯，建立監測對象的遙感影像解譯樣本。

獲取不同時相的衛星遙感影像，并進行DOM的制作，分辨率為2m。以DOM為底圖進行監測對象的遙感解譯。

系統建設完成后，將上述成果進行在線對比分析、矢量數據在線對比分析等功能測試，為系統運行實現水政動態監測做好充分準備。

3 關鍵技術問題

3.1 監測對象采集方式的選擇

面向數據庫的采集方式有點、線、面三種形式，對要素賦予相應的屬性。根據水政執法業務范圍的要求，并結合監測對象特征、對比分析等后續數據的應用情況，將監測對象進行以下方式采集，見表1。

表1 遙感遙測監測對象分類表

以不同時相、不同分辨率大小的DOM為底圖，按照上述采集方式進行監測對象的遙感解譯，成果可利用系統平臺計算監測對象的空間位置、長度、面積等信息，并進行對比分析，為水政執法監測提供客觀、準確的數據資料。

3.2 多分辨率遙感影像對監測對象遙感解譯的影響

通過對0.5m分辨率DOM、2m分辨率DOM不同分辨率、不同時相遙感影像進行監測對象遙感解譯發現，采用的遙感影像分辨率大小與目前數據采集過程中顯示設備的顯示分辨能力、人為分辨地物屬性能力有著重要的聯系。例如：對于涉水建設項目如小型的水閘、水電站、取水口、尾礦庫、網箱養殖等尺寸較小地物，需考慮分辨率對其解譯影響。對于季節性生長植物如片林，需考慮時相對其解譯的影響。

圖2 2m分辨率水閘與0.5m分辨率水閘（面積約為400 m2）

圖3 2m分辨率水閘與0.5m分辨率水閘（面積約為450 m2）

例如退水口，如圖2所示，小型水閘面積為400 m2，在2米分辨率像素個數為10*10，目視解譯可判斷地物，但難以定性；圖3所示，小型水閘面積為450 m2，在2m分辨率像素個數約為11*11時，根據與周邊地物的關系可判斷其屬性。

以上僅通過人工目視解譯得出經驗值，建議在運行期動態監測過程中，明確監測對象的特征，將人工目視解譯可分辨地物屬性的像素值個數作為考慮因素之一，選用適合的分辨率遙感影像，將遙感影像、基礎數據解譯成果利用率達到最優。

3.3 地形起伏對多源遙感衛星配準及監測對象對比的影響

以0.5m分辨率DOM為參考影像，進行2m衛星遙感影像正射糾正過程中，對于平原丘陵地區，二者的配準精度較高，而對于山區，平面精度會存在較大誤差，即使加入了DEM，平面精度也不理想。以DOM為底圖進行的監測對象遙感解譯成果，在系統平臺進行自動對比分析中容易產生較大誤差。

對于上述問題，在糾正過程中，采用了分塊分區并設置平均高程的方法，確保河道周邊的平面精度滿足要求。具體如圖4、5所示。在日常水政執法監察過程中，亦可采用實地測量的方法，獲取不同時間的監測對象準確信息。

4 結語

本文討論了利用遙感技術手段，完成水政執法監察本地數據庫建設情況，表明利用遙感技術手段，能夠快速、高效地獲取監測對象數據的位置和屬性信息，可大大提升水政執法監察隊伍的現場執法能力和快速反應能力，能夠為日常執法巡查監控、遙感定期監控提供必要的輔助手段。

圖4 2015（左）、2014（右）DOM 套合情況（平原）

圖5 2015（左）、2014（右）DOM 套合情況（山區）

本文重點探討了監測對象解譯方式的選擇、影像時相和分辨率的不同對監測對象的影響以及地形起伏對影像套合及監測對象對比分析的影響三個方面，表明隨著遙感技術手段、產品的多樣化，更應注重前期的需求分析和可行性分析，選擇最優路線達到最優效果。