河南省水土保持天空地一體化監管實踐與思路

吳 鵬，徐建昭，衣 強

（河南省水土保持監測總站，河南鄭州 450008）

0 引言

水土保持工作是生態文明建設的重要組成部分，利用遙感、無人機、數據終端等現代信息手段開展天空地一體化水土保持監管是實現水土保持現代化的必然途徑和重要保障。中共中央辦公廳、國務院辦公廳《關于加強新時代水士保持工作的意見》明確指出“推進遙感、大數據、云計算等現代信息技術與水土保持深度融合，強化水土保持監管、監測等信息共享和部門間互聯互通，提高管理數字化、網絡化、智能化水平”。為貫徹落實“兩辦”關于加強新時代水土保持工作的意見，迫切需要加強水土保持“天空地一體化”監管，創新監管機制，完善監管方式，豐富監管手段，提高監管效能，推動全省新時代水土保持工作高質量發展。

1 天空地一體化監管發展實踐

1.1 “天”

“天”即衛星遙感監測，通過獲取大范圍的多源、多尺度、多時相遙感數據，采用空間和時間上對比分析等方法，了解區域地物基本情況。

目前全省已初步實現了衛星遙感影像在水土流失動態監測、人為水土流失監管方面的業務應用。實現了水土流失動態監測全覆蓋，定量掌握了全省各縣級行政區及重點區域的水土流失狀況。每年省級開展2次全省水土保持遙感圖斑核查，初步實現了全省生產建設項目人為擾動情況的全面監管。

1.2 “空”

“空”即無人機監測，借助無人機和攝影測量技術，通過空間分析、目標識別，獲取目標地物更精確的信息。

目前全省“空”基監測主要應用于兩個方面，一是針對生產建設項目未批先建，可及時掌握項目擾動范圍、棄土棄渣位置等情況；并對在建生產建設項目監督檢查，復核實施措施數量、防治責任范圍邊界等。二是針對國家投資的水土保持生態治理工程開展在建核查和竣工抽查，復核圖斑實施情況，利用項目區實施前、實施后無人機影像對比開展實施效果評估，從而準確掌握水土保持重點工程建設管理情況。

1.3 “地”

“地”即地面監測，是獲得基礎數據的必要手段。主要分為實地量測監測、定點地面監測、遠程實時監控等。

目前全省“地”基監測主要措施包括，在水土流失監測方面，建設嵩縣、魯山、陜州、南召、登封、殷都、濟源、羅山等9 個監測點，監測站點布設有總控斷面雨量觀測及天然徑流場等設施，監測區域水土流失情況。在淤地壩安全度汛方面，完成全省中型以上淤地壩雨水情監測設施的安裝，實時采集水位、雨量、影像，實現淤地壩雨量水位報警及監測。

2 天空地一體化監管存在問題

2.1 生產建設活動監管仍存在缺失

目前已開展的遙感監管等預防人為水土流失的監管工作主要的監管對象是具備立項或備案的生產建設項目，管理方式主要是以責令編報水土保持方案，納入水土保持管理為主要，對于大量的無需立項的生產建設活動，比如臨時堆棄土渣、建筑垃圾堆存、違規建設用地、農林活動等同樣會產生水土流失危害的生產建設活動，目前仍然缺乏有效的管控方法和技術手段。

2.2 先進技術手段應用仍然不足

新技術的應用推廣始終是推動業務、事業發展的有效途徑。目前，水土保持監測、信息化應用、技術標準等基礎工作還存在薄弱環節。數字孿生、大數據、人工智能等現代技術手段在全省水土保持工作中的應用有待加強，比如發現未批先建等違規行為的遙感監管工作，其中重要的解譯環節仍然是沿用的五六年前的人工解譯方式；水土保持系統建設有一定基礎但完備性還不強，無法完全發揮信息化系統功能；淤地壩監測預警預報信息推送和反饋仍然沿用傳統發送短信方式，無法及時確認責任人員信息收發情況。

2.3 監督信息綜合監測缺乏抓手

全省水土保持監督信息通過天空地各類監督方式發現以后存在云端，這些大量信息需要有針對性的檢索或實時監測，但目前缺失專職專業人員來做這些事，監督成果呈現也沒有專用場所，無法為決策提供直觀展示。

3 天空地一體化監管建設思路

3.1 “天”建設思路

全面掌握全省水土流失動態變化。應用高分遙感、地面觀測等方法，獲取年度土地利用、植被覆蓋、土壤侵蝕、水土保持措施等專項數據，及時掌握年度水土流失動態變化，為水土流失精準治理、水土保持生態文明高質量發展提供重要基礎數據支撐。

及時掌握新增人為水土流失擾動。通過高分辨率遙感影像提取包括臨時堆棄土渣、建筑垃圾堆存、違規建設用地、農林活動等在內的生產建設活動地物信息，分析預測可能產生的水土流失量與影響，不斷加強生產建設活動水土流失監管力度，完善水土流失監管死角，由強化生產建設項目的監管，向生產建設項目和生產建設活動全覆蓋監管轉變。

3.2 “空”建設思路

加強生產建設過程水土保持監管。一是加強生產建設項目水土保持方案技術審查。在項目建設前期的水土保持方案編制和審查工作中利用無人機開展現場勘察，精準分析生產建設項目設計取（棄）土場位置、預測水土流失量以及水土保持防治措施設計，從而更好地論證水土保持措施的合理性和有效性，提升水土保持方案編制水平，深化方案編制深度。二是開展重點生產建設項目信息化監管。通過無人機不定時地對生產建設項目渣場、料場等可能發生災害的區域進行巡查，實現生產建設項目“高頻次”監管。現場采集重點部位無人機調查正射影像，深度解譯分析重點部位水土保持措施落實情況、取棄土狀況、水土流失敏感點等，掌握重點部位水土保持狀況，取證違規行為。

開展水土保持重點工程“圖斑精細化”管理。利用衛星遙感、無人機、移動終端等技術和手段，以水土保持措施圖斑為單元，開展在建項目核查、竣工項目抽查、實施效果評估，實現水土保持重點工程高精度、全流程的信息化監管，形成高效率、高質量的項目監管組織實施形式，強化監管技術成果在項目建設過程中的應用，為及時了解水土保持重點工程各個階段的建設情況、不合規情況奠定基礎。

試點開展淤地壩數字孿生流域建設。選擇下游有人員或重要設施的淤地壩和全省主要江河流域重點區域（丹江口庫區及上游、重要水源地）開展數字孿生L2 級底板建設試點，采用無人機正射影像，無人機機載激光雷達，構建分辨率優于0.5 m數字地面模型（DEM），水下部分采用無人船聲吶測量，構建水下高程模型。針對下游有人員或重要設施的淤地壩開展關鍵局部實體場景建模，進行關鍵部位BIM模型建設，建立重要淤地壩L3級數據底板。

3.3 “地”建設思路

完善淤地壩安全監測體系建設。完善淤地壩巡查和預警預報信息傳輸終端，實現淤地壩預警預報信息送得出、收得到，淤地壩汛期巡查工作精細化管理。

推行生產建設項目“遠程+移動”監管。針對重點生產建設項目三級以上渣場建設24 h 實時視頻監控，對重點渣場進行遠程監控，精準了解現場棄渣施工、堆渣情況及水土流失防治措施。利用水土保持監管移動采集終端，定期對項目重點部位進行現場照片和視頻采集，檢查水土保持措施是否有效落實。

3.4 “天空地”一體化協同

融入智慧水利業務。水土保持業務相關數據作為“智慧水利”的重要組成部分，必須加快水土保持數據、系統與水利一張圖的整合，加強數據的分析和深加工能力，以現有設備、網絡資源和信息資源為基礎，建立覆蓋水土保持全業務的統一水利數據資源環境和共享交換體系，建設支持全省水土保持系統和相關政府部門信息共享和業務協同的公共核心支撐平臺。

建設人為水土流失擾動智能解譯平臺。以全省遙感監管歷年數據為基礎，深度分析人為擾動地表影像特征，利用多尺度融合檢測技術，建立全省生產建設項目疑似違法違規圖斑解譯標志庫，從而實現生產建設項目擾動圖斑遙感智能識別（AI），結合防治責任范圍，快速發現違規信息，智能分析人類建設活動的時空變化規律。

建設水土保持信息化監控室。集成基礎地理數據、衛星遙感影像、無人機航片等多源數據以及水土保持監督、治理、監測等相關業務數據，以多時態、多窗口、二三維一體化的形式，實現各類數據形象化、直觀化、具體化展示，助力信息監控與決策支持。