生產建設項目擾動圖斑時空分布及合規性分析

段 倩， 岳有志， 齊 斐， 劉 霞?， 楊翔惟， 黎家作， 袁希功， 袁 利

(1.南京林業大學南方現代林業協同創新中心，江蘇省水土保持與生態修復重點實驗室，210037，南京； 2.淮河水利委員會淮河流域水土保持監測中心站，233001，安徽蚌埠)

隨著區域社會經濟發展，資源開發、基礎設施等生產建設項目日益增多，在工程建設和生產運行中，因土地平整、開挖填筑、采石取土、棄渣棄土等活動導致的人為水土流失日趨嚴重[1-3]。各級水行政主管部門依據《水土保持法》等的要求，履行監管職責，有效地減少了人為水土流失，取得了一定成效[4]。但由于目前多以現場調查為主，而轄區內生產建設項目數量多、規模大、空間分布廣，難以對區域內生產建設項目實現全面監管[5-6]；同時監管范圍主要針對已編報水土保持方案的生產建設項目，難以發現未申報水土保持方案的生產建設項目；此外，因缺乏信息共享機制，重復監管的問題也比較突出：因此，如何加強生產建設項目全過程、全方位監管，有效遏制人為水土流失，形成上下協同、信息共享的監管聯動機制成為水行政主管部門亟待解決的重要問題之一。

安徽省霍邱縣地處大別山北麓，金屬礦儲量豐富，擁有全國唯一的特大型鐵礦，近年來基礎設施建設、城鎮建設以及農林開發等項目發展迅速，人為水土流失問題突出，監管工作需求迫切。筆者以霍邱縣為研究區域，基于ArcGIS平臺，協同高分辨率遙感、無人機航攝、水土保持方案編報及批復、野外調查等多源數據，探索區域內生產建設項目擾動圖斑及其時空分布，研究批復生產建設項目類型與防治責任范圍，分析評價生產建設項目的合規性，以期為區域生產建設項目全面監管提供基礎數據和技術支撐。

1 研究區概況

霍邱縣地處安徽省西北部，E 115°50′～116°32′，N 31°44′～32°36′，國土面積3 801.91 km2。地勢北部低、南部高，北部主要為平原湖泊河流，南部主要為低崗丘陵；屬北亞熱帶濕潤季風氣候，多年平均氣溫15.4 ℃，多年平均降水量951 mm；主要有淮河、淠河、史河、灃河等河流以及城東湖、城西湖、姜家湖3大湖泊，多年平均水資源量超過13.5億m3；巖性以片麻巖、混合巖為主，主要土壤類型有粗骨土、山地棕壤、黃棕壤等土類；屬北亞熱帶常綠、落葉混交林帶，森林覆蓋率9.81%。

2 材料與方法

2.1 基礎數據及處理

基于2015年、2016年2 m空間分辨率GF-1遙感衛星影像，通過勻色鑲嵌、裁剪、精校正、配準等處理獲取2期遙感數據，同時采用大疆PHANTOM 4無人機對生產建設項目集中區域進行航拍，獲取典型生產建設項目擾動狀況及防治責任范圍等數據。

搜集水行政主管部門批復的水土保持方案報告書和批復文件等數據，基于ArcGIS，以遙感影像為參考，獲取既定地理空間坐標的項目位置、防治責任范圍矢量圖及相關屬性數據(圖1)。

圖1 基礎數據處理流程Fig.1 Basic data processing flowchart

2.2 擾動圖斑提取及合規性分析

基于2015—2016年GF-1遙感影像，采用人機交互、面向對象分類的方法解譯面積>0.1 hm2的擾動圖斑，分析數量、面積、類型及空間分布特征。采用空間疊置分析法，辨析擾動圖斑范圍(用M1表示)和批復的防治責任范圍(用M2表示)，依據M1、M2的空間關系開展合規性分析與評價(表1)。

2.3 野外調查及復核

疊加分析擾動圖斑與防治責任范圍，對不合規且面積>1 hm2的擾動圖斑，采用無人機與奧維互動地圖地理信息系統終端相結合的方式開展野外調查復核，利用無人機航拍影像成果以及奧維互動地圖野外調查現場勾繪修改的圖斑對擾動圖斑及防治責任范圍進行修正和完善。

表1 生產建設項目合規性分析與評價Tab.1 Production and construction project compliance analysis and evaluation

3 結果與分析

3.1 生產建設項目擾動圖斑的時空分布

根據水利部生產建設項目水土保持分類管理研究成果及技術規定，將涉及水土保持的項目分為36類，筆者對霍邱縣2015—2016年的生產建設項目進行了調查，涉及的工程類型主要有堤防工程(DFGC)、公路工程(GLGC)、加工制造類(JGZZ)、露天非金屬礦(FJSK)、農林開發(NLKF)、井采金屬礦(JCJS)、其他城建(QTCJ)、房地產(FDCL)、其他電力(QTDL)、其他小型水利(XXSL)、其他行業(QTHY)、社會事業類(SHSY)、涉水交通(SSJT)、油氣存儲與加工(YQGC)、城市管網(CSGW)共15類生產建設項目擾動圖斑進行分析，其主要特征如下。

3.1.1 擾動圖斑數量、面積及規模 霍邱縣>0.1 hm2的生產建設項目，2015年擾動圖斑346個，擾動面積3 741.85 hm2；2016年擾動圖斑434個，擾動面積4 700.29 hm2。生產建設項目類型均以井采金屬礦為主，2015年開采金屬礦的面積占總面積的28.97%，對應2016年為23.09%；其次為其他城建工程，主要是工業園區建設，分別為18.51%、20.30%；農林開發項目擾動面積增幅最大，2016年擾動面積為2015年的4倍。2015年擾動圖斑數量最多的為加工制造類項目，占30.06%；2016年擾動圖斑數量最多的為其他行業工程，占29.26%，經調查主要是臨時堆沙場和其他用途不明擾動。霍邱縣不同類型生產建設項目擾動圖斑面積與數量見圖2。

DFGC: 堤防工程 Dyke building. GLGC: 公路工程 Highway engineering. JGZZ: 加工制造類 Processing and manufacturing projects. FJSK: 露天非金屬礦 Open pit nonmetallic mine. NLKF: 農林開發 Agriculture and forestry development. JCJS: 井采金屬礦 Well mining for metal ore. QTCJ: 其他城建 Other urban construction projects. FDCL: 房地產 Real estate engineering. QTDL: 其他電力 Other electrical works. XXSL: 其他小型水利 Other small water conservancy projects. QTHY: 其他行業 Other industry projects. SHSY: 社會事業類 Social programs. SSJT: 涉水交通 Water-related traffic projects. YQGC: 油氣存儲與加工 Oil and gas storage and processing. CSGW: 城市管網 Urban pipe network project. 下同， The same below.圖2 生產建設項目擾動圖斑面積與數量Fig.2 Areas and number of disturbance patches in production and construction project

根據生產建設項目擾動圖斑面積分布及以往管理經驗，可將擾動圖斑劃分為<1 hm2、1～5 hm2、>5～50 hm2、>50 hm2等4類。2015年和2016年，霍邱縣生產建設項目擾動圖斑面積主要集中在1～5 hm2，分別占擾動圖斑總數51.16%和48.39%；其次為>5～50 hm2，分別占30.64%和28.80%。從生產建設項目類型來看，2015年和2016年<1 hm2主要生產建設項目類型為其他行業工程，分別為23和54個，主要為臨時堆沙場；1～5 hm2主要生產建設項目類型為加工制造類項目(圖7)，分別為69和71個；>5～50 hm2主要生產建設項目類型為加工制造類項目，均為31個；>50 hm2主要生產建設項目類型為井采金屬礦，均為8個，分別占井采金屬礦類圖斑總數的55.17%、53.33%。見圖3。

3.1.2 擾動圖斑年度分析 根據2015—2016年擾動圖斑變化情況，將擾動圖斑分為新增、續建、完工3類。即2015年未擾動，2016年發生擾動的圖斑界定為新增；2015、2016年持續擾動的圖斑界定為續建，擾動范圍可能增大、減少或不變；2015年發生擾動，2016年未發生擾動的圖斑界定為完工，見圖4。

2016年，生產建設項目擾動圖斑數量相較于2015年增加了88塊，增加比例為25.43%，擾動面積增加了958.44 hm2，增加比例為25.61%。2015—2016年，續建圖斑為主要擾動變化類型，共198個，占圖斑總數的38.37%，主要為加工制造類項目，擾動面積2 269.21 hm2；新增圖斑次之，共130個，擾動面積為1 046.40 hm2，主要為其他行業工程，占43.08%；完工圖斑106個，主要為加工制造類項目和井采金屬礦項目。

圖3 生產建設項目擾動圖斑規模Fig.3 Disturbance patch size in production and construction projects

圖4 2015—2016年擾動圖斑變化分析Fig.4 Analysis on the changes of disturbance patches in 2015 to 2016

3.1.3 擾動圖斑空間分布 霍邱縣生產建設項目擾動圖斑總體分布較為集中，主要在霍邱縣西北部、西南部(圖4)。其中：井采金屬礦集中分布在西北部的馮井鎮、周集鎮與范橋鄉；其他城建工程主要為新增房地產工程(新建房屋等)，在城關鎮、孫崗鄉集中分布，其余沿霍邱縣內S310公路零散分布；加工制造類項目在西北部的馮井鎮、馬店鎮、石井鎮、龍潭鎮附近較為密集分布，其余零散分布于G35與S310公路附近；露天非金屬礦(露天采石場)在河南省與安徽省接壤處有大量分布，集中分布于霍邱縣西部馬店鎮以西。

新增擾動圖斑零散分布在石店鎮、城關鎮、孫崗鄉，2016年新增的主要擾動類型農林開發工程(農業種植或者農產品加工處理等)，主要分布于孫崗鄉北部，石店鎮周邊與邵崗鄉南部；續建擾動圖斑在孫崗鄉、馬店鎮、馮井鎮以南均有分布；完工擾動圖斑主要分布在周集鎮、范橋鎮。

圖5 霍邱縣擾動圖斑空間分布Fig.5 Distribution of disturbance patches in Huoqiu county

3.2 批復生產建設項目類型與防治責任范圍

3.2.1 批復生產建設項目類型分析 霍邱縣轄區共批復生產建設項目20項(表2)，其中水利部批項目4項，安徽省批11項，六安市批5項。主要為金屬礦開采、冶煉、加工及其附屬工程項目，以井采金屬礦為主，占70%。截至2016年，處于生產狀態的項目有14項；處于停工狀態的項目5項，均為井采金屬礦；處于未開工狀態的項目1項，為其他電力工程生物質能發電項目。

3.2.2 防治責任范圍分析 基于方案報告書、批復文件和遙感影像等數據，剔除未開工及詳細位置信息缺失項目，研究區有15個項目需開展防治責任范圍矢量化及上圖，涉及51個圖斑，總面積1 506.94 hm2，主要分布于周集鎮、馮井鎮、范橋鄉、馬店鎮與邵崗鄉，整體較密集分布于霍邱縣的西北部(圖5)。從圖斑數量看，井采金屬礦圖斑40個(表3)，占78.43%；從圖斑面積看10～50 hm2的圖斑為主，占防治責任范圍面積的45.10%，主要為井采金屬礦的尾礦庫、廠區、采選礦工業場地、公路橋梁以及棄渣場和取土場等；≥50 hm2、5～10 hm2的圖斑較少，多為井采金屬礦的廠區及尾礦庫；1～5 hm2的圖斑，主要為風井、廢石堆場和副井等；<1 hm2的圖斑有12個，主要為充填站、廢石場以及碼頭等。許多擾動圖斑為同一項目，經調查核實后進行項目歸并。

3.3 擾動圖斑合規性分析與評價

根據生產建設項目合規性分析與評價原則(表1)，疊加分析2015—2016年擾動圖斑與批復生產建設項目防治責任范圍內圖斑。

3.3.1 批復生產建設項目擾動圖斑合規性分析評價 批復的生產建設項目防治責任范圍共涉及51個圖斑，合規的Ⅰ類圖斑有12個，疑似建設地點變更的Ⅳ類圖斑有16個，疑似超出防治責任范圍的Ⅴ類圖斑有23個，見圖6。

1)Ⅰ類合規圖斑以井采金屬礦類型為主，占合規性圖斑總數的83%，其他為涉水交通工程、油氣儲存與加工工程，集中分布在霍邱縣馬店鎮以北。擾動變化類型以完工為主。合規井采金屬礦類型圖斑中，主要為探井與采選礦區，占合規性圖斑總數的50%，面積為63 hm2。

2)Ⅳ類疑似建設地點變更的圖斑包含井采金屬礦、涉水交通工程，井采金屬礦圖斑占該類圖斑總數的56%，擾動面積以涉水交通工程為主(表4)，占此類圖斑總面積的74%。根據統計，疑似建設擾動范圍變更圖斑主要為棄渣場與取土場，位于霍邱縣中部，沿城西湖大橋沿線分布，面積為242.82 hm2。

3)Ⅴ類疑似超出防治責任范圍圖斑項目類型主要為井采金屬礦，圖斑個數為20個，占疑似超出防治責任范圍圖斑總數的87%，面積占疑似超出防治責任范圍圖斑總面積的97%。在疑似超出防治責任范圍圖斑中，26.08%的圖斑屬已上圖井采金屬礦中的尾礦庫，面積562.97 hm2；30.43%屬探井與采選礦區，面積為410.76 hm2。

表2 批復的生產建設項目類型及生產狀態Tab.2 Approved construction and production projects and their production status

表3 防治責任范圍內圖斑統計Tab.3 Patch statistics within the scope of control responsibility

3.3.2 其他擾動圖斑合規性分析評價 剔除已批復的生產建設項目圖斑，霍邱縣內其他擾動圖斑均為疑似未批先建的Ⅳ類圖斑。2015年疑似未批先建的擾動圖斑310個，其中>1 hm2的圖斑266個，擾動面積2 451.50 hm2；2016年疑似未批先建擾動圖斑391個，其中>1 hm2的圖斑314個，擾動面積3 292.64 hm2，見圖6。

表4 生產建設項目合規性圖斑面積分析統計Tab.4 Compliance patch area analysis and statistics in production and construction project hm2

從擾動數量看，2015年和2016年>1 hm2疑似未批先建圖斑類型主要為加工制造類項目(圖7)，分別占總數的37.59%和31.53%；其次為其他行業工程，分別占19.92%和22.29%。從擾動圖斑面積看，2015年和2016年>1 hm2疑似未批先建圖斑類型主要為其他城建工程，分別占28.20%和28.95%；其次為露天非金屬礦，分別占21.40%和19.82%。

圖6 批復生產建設項目合規性圖斑數量分析評價Fig.6 Analysis and evaluation on the number of compliance map patches of approved production and construction projects

圖7 >1 hm2疑似未批先建圖斑分析Fig.7 Analysis of suspected unapproved but constructed patches with an area of >1 hm2

4 問題與討論

生產建設項目開展天地一體化監管可有效提高工作效率[7-13]，但因受生產建設項目水土保持方案編制深度影響，防治責任范圍尤其是線性工程邊界的精準度弱，與高分辨率遙感影像以及實際位置可能會有偏移等，這可能帶來防治責任范圍存在一定偏差。此外，水土保持措施落實、表土剝離保護以及土石方變化等情況仍需要通過現場調查與復核進行確認。針對生產建設項目全面監管需求，本文基于高分辨率遙感影像等多源數據，通過人機交互解譯擾動圖斑，采用無人機航拍及奧維互動地圖地理信息系統終端相結合的調查手段，實現了研究區域內擾動圖斑的快速、精準定位與準確測定，達到了生產建設項目全過程、全方位監管的基本要求。但生產建設項目建設期擾動頻繁，有些項目工期較短，不足1年，本文僅每年采用一期遙感影像，難以反映某些生產建設項目全過程擾動及恢復動態，如何利用多時相遙感影像，結合無人機多頻次低空航攝，實時跟蹤生產建設項目擾動地表及水土流失防治措施動態有待進一步研究；將多源數據處理與信息技術手段進一步優化與簡化，如何形成簡單、易操作、面向基層水行政主管部門的生產建設項目全面監管技術體系尚需進一步思考。

5 結論與建議

1)霍邱縣>0.1 hm2的生產建設項目擾動圖斑2015年346個，擾動面積3 741.85 hm2；2016年434個，擾動面積4 700.29 hm2。擾動圖斑集中分布在霍邱縣西北部、西南部。2015—2016年，霍邱縣生產建設項目類型均以井采金屬礦為主，擾動圖斑面積主要集中在1～5 hm2，分別占擾動圖斑總數51.16%和48.39%。續建圖斑為主要擾動變化類型，共198個，占圖斑總數的38.37%。

2)霍邱縣已批復的生產建設項目以井采金屬礦為主，占總批復項目的70%，主要為金屬礦開采、冶煉、加工及其附屬工程項目，目前有9項處于生產狀態。批復的生產建設項目防治責任范圍涉及51個圖斑，合規圖斑有12個，疑似建設地點變更圖斑有16個，疑似超出防治責任范圍圖斑有23個。合規性圖斑以井采金屬礦類型為主，集中分布在霍邱縣馬店鎮以北。

(3)霍邱縣已批復生產建設項目防治責任范圍涉及的圖斑僅51個，其他擾動圖斑均為疑似未批先建圖斑，其中>1 hm2的圖斑2015年是266個，2016年是314個，均未開展水土保持方案報告書編制。未批先建的圖斑中大部分為未實施立項的生產建設活動，但同時也凸顯地方監管力度不足等問題。因此，地方水行政主管部門監督管理的形勢與任務依然嚴峻，尚需進一步加強對生產建設項目精準化監督管理，有效遏制區域人為水土流失現象。