寇馨月， 姜學兵， 亢 慶， 金平偉

(1.珠江水利委員會珠江流域水土保持監(jiān)測中心站，510611，廣州； 2.珠江水利委員會珠江水利科學研究院，510611，廣州)

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展、城市化進程加快、生態(tài)文明建設要求提高[1-3]，傳統(tǒng)監(jiān)管方式難以滿足新形勢下生產(chǎn)建設項目監(jiān)管工作高要求、高效能、高精準的需求，水土保持監(jiān)管工作必須轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的監(jiān)管方式，充分應用信息化監(jiān)管的“新技術、新手段、新方式”，全面提高生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)管的針對性、精準性、時效性和科學性[4]。生產(chǎn)建設項目水土保持信息化監(jiān)管主要分為區(qū)域監(jiān)管和項目監(jiān)管。其中，區(qū)域監(jiān)管是宏觀方向，掌握全區(qū)域已經(jīng)批復的水土保持方案的項目和未批先建項目建設擾動情況，重點查明未批先建項目[5]，為督促建設單位依法編報水土保持方案、落實防治水土流失的法律責任提供依據(jù)。項目監(jiān)管是微觀方向，動態(tài)跟蹤監(jiān)管已批復方案的項目建設過程中的建設情況，是加強“事中事后監(jiān)管”的重要手段之一。項目監(jiān)管和區(qū)域監(jiān)管的共性監(jiān)管內(nèi)容是擾動邊界、擾動面積、擾動類型、擾動變化類型、建設狀態(tài)和合規(guī)性等相比于區(qū)域監(jiān)管，項目監(jiān)管進一步查明水保方案變更情況、表土剝離保存利用情況、取棄土場選址防護情況、水土保持措施實施情況及歷次整改落實情況等，是區(qū)域監(jiān)管的縱向延伸，使監(jiān)管更為精細化，能夠為水行政主管部門履行水土保持監(jiān)督檢查職責提供更詳細、更精準的參考依據(jù)。當前以及今后，在國家總體要求和水利改革發(fā)展總基調(diào)的指引下[6]，運用項目監(jiān)管技術體系及時精準發(fā)現(xiàn)、依法查處人為水土流失違法違規(guī)行為是履行水土保持強監(jiān)管的必要手段。

自2017年起，珠江流域率先開展了項目監(jiān)管試點工作，實現(xiàn)了流域在建部管項目監(jiān)管全覆蓋。經(jīng)過不斷實踐，總結(jié)出適用于各級生產(chǎn)建設項目的“天地一體化”項目監(jiān)管技術體系。筆者以“大藤峽水利樞紐工程”為案例，詳細闡明項目監(jiān)管技術體系在實際工作中的應用過程及效果。

1 研究區(qū)概況

大藤峽水利樞紐工程壩址位于珠江流域西江水系的黔江河段大藤峽峽谷出口處，屬新建項目，工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大(1)型。項目由黔江混凝土主壩(擋水壩段、泄水閘壩段、廠房壩段、船閘上閘首壩段、船閘檢修門庫壩段、縱向圍堰壩段等)、黔江副壩和南木江副壩等組成。根據(jù)水土保持方案批復文件，項目建設樞紐工程區(qū)水土流失防治責任范圍共計1 233.58 hm2，其中棄渣場區(qū)189.83 hm2。項目水土保持防護設計措施主要在棄渣場區(qū)布設擋土墻，左岸樞紐區(qū)部分土地設計復耕，樞紐工程區(qū)布設綠化等措施。

2 材料與方法

2.1 技術體系

圖1 生產(chǎn)建設項目水土保持“天地一體化”項目監(jiān)管技術體系Fig.1 Soil and water conservation supervision and management technology system in production and construction projects based on the “air-ground integration”

按工作時序，項目監(jiān)管技術體系包含首次監(jiān)管和常規(guī)監(jiān)管2種模式，項目完成首次監(jiān)管工作即進入常規(guī)監(jiān)管模式。首次監(jiān)管主要查明項目建設狀態(tài)、擾動面積及范圍、水土保持措施體系建立情況、取棄土場使用及防護情況、現(xiàn)場檢查重點部位等，工作內(nèi)容包含基礎資料收集整理、高頻次遙感普查、高精度遙感詳查和無人機現(xiàn)場調(diào)查等4個方面。常規(guī)監(jiān)管在首次監(jiān)管的基礎上延續(xù)開展，包括后續(xù)設計資料矢量化、高精度遙感詳查和無人機現(xiàn)場調(diào)查等3個方面，重點查清項目擾動情況變化、取棄土場使用及防護變化、水土保持措施體系變化、上期監(jiān)督檢查意見落實情況及本期現(xiàn)場監(jiān)督檢查的重點部位。具體實施過程詳見圖1。

2.2 基礎資料準備

2.2.1 項目基礎資料管理與矢量化 按照《生產(chǎn)建設項目水土保持信息化監(jiān)管技術規(guī)定(試行)》(以下簡稱“技術規(guī)定”)要求，收集并整理大藤峽水利樞紐工程項目基礎資料，主要包括項目的水土保持方案及附圖、方案特性表中入庫的數(shù)據(jù)、初步設計水土保持章節(jié)、水土保持措施設計圖、水行政主管部門對項目的歷次監(jiān)督檢查資料等。開展大藤峽水利樞紐工程設計資料的水土流失防治責任范圍圖、防治分區(qū)圖等圖件的空間化和圖形化處理工作[8]，通過開展位置確定、配準特征點篩選、地理配準和矢量化等工作環(huán)節(jié)，獲得具有空間地理坐標信息和屬性信息的矢量圖件，為判別項目擾動合規(guī)性提供依據(jù)。矢量文件Shapefile定義坐標系統(tǒng)“GCS_China_Geodetic_Coordinate_System_2000”。設計資料矢量化流程見圖2，大藤峽水利樞紐工程水土流失防治責任范圍及分區(qū)矢量化結(jié)果見圖3。

圖2 設計資料矢量化流程Fig.2 Vectorization process of design resources

圖3 大藤峽水利樞紐工程水土流失防治責任 范圍及防治分區(qū)圖矢量化Fig.3 Vectorization of soil and water loss prevention and control responsibility scope and prevention zone map of Datengxia Water Conservancy Project

2.2.2 遙感影像數(shù)據(jù)獲取與處理 開展項目監(jiān)管工作，需要及時獲取多期、不同分辨率、不同數(shù)據(jù)源的遙感影像[9]，如：高分一號/二號、CBERS02C/04、資源三號01/02等；數(shù)據(jù)產(chǎn)品級別為1級(含RPC參數(shù))或2級。大藤峽水利樞紐工程遙感影像信息源以高分一號為主，無人機影像采用大疆精靈4Pro無人機獲取，參數(shù)如表1所示。

中、高分辨率影像及無人機影像處理流程主要包括輻射定標、大氣校正、正射校正、影像融合、地理配準等，采用多光譜遙感影像真彩色融合增強技術、多期遙感影像變化檢測技術、多源數(shù)據(jù)管理技術等關鍵遙感處理技術進行處理[10-11]，使得影像能夠更好地展現(xiàn)生產(chǎn)建設項目擾動情況及措施實施情況，便于解譯和水土保持專題信息提取，為后續(xù)工作奠定基礎。

2.3 技術方法

2.3.1 高頻次遙感普查 基于多期中分辨率遙感影像，高頻次遙感普查可查清生產(chǎn)建設項目建設狀態(tài)、擾動狀態(tài)(定性)及合規(guī)性和擾動變化情況(圖1)，初步了解項目建設情況，解決傳統(tǒng)監(jiān)管問詢方式的主觀、滯后等弊端。根據(jù)遙感普查結(jié)果，以及項目類型、歷年監(jiān)督檢查情況等，確定項目監(jiān)管的重點項目，并對重點項目進行高精度的遙感詳查，同時也為確定年度現(xiàn)場監(jiān)督檢查項目清單提供堅實依據(jù)。

2.3.2 高精度遙感詳查 高精度遙感詳查使用高分辨率影像開展，是定量查明項目擾動面積及合規(guī)性、實施現(xiàn)狀措施情況、取棄土場使用及防護等建設情況的基本手段(圖1)，主要解決傳統(tǒng)監(jiān)管手段中不能全面定量掌握項目建設情況的弊端，實現(xiàn)了生產(chǎn)建設項目全覆蓋監(jiān)管。遙感詳查同步篩選項目發(fā)生水土流失現(xiàn)象、存在水土流失隱患相關區(qū)域的重點部位，并進一步開展無人機現(xiàn)場調(diào)查，為明確現(xiàn)場監(jiān)督檢查重點、提高檢查效率提供基礎技術支撐。

2.3.3 無人機現(xiàn)場調(diào)查 無人機現(xiàn)場調(diào)查是在遙感普查和遙感詳查監(jiān)管結(jié)果基礎上對可能造成水土流失的重點部位進行現(xiàn)場調(diào)查和分析[7]。無人機現(xiàn)場調(diào)查主要查清棄(取)土場建設情況及布設位置是否和設計相同；防護措施實施和進度情況；高陡邊坡、道路邊坡、措施邊坡等是否存在水土流失現(xiàn)象、周邊是否存在道路、廠房等敏感點；現(xiàn)場調(diào)查取證建設單位按照監(jiān)督檢查意見要求采取的重點部位整改措施或建設情況，匯總并分析檢查意見落實程度，并探索當前建設仍然存在的水土流失隱患等(圖1)。無人機現(xiàn)場調(diào)查成果可以輔助水行政主管部門深入了解生產(chǎn)建設項目建設過程中的違法違規(guī)行為，并為違法違規(guī)取證提供基礎數(shù)據(jù)，同時無人機調(diào)查部位也是水行政主管部門現(xiàn)場監(jiān)督檢查關注的重點，能夠提高監(jiān)督檢查的有效性和針對性。

表1 大藤峽水利樞紐工程遙感影像參數(shù)Tab.1 Remote sensing image parameters of Datengxia Water Conservancy Project

圖4 大藤峽水利樞紐工程中分辨率遙感影像擾動解譯結(jié)果及合規(guī)性判別Fig.4 Disturbance interpretation and compliance discrimination of medium resolution remote sensing image of the Datengxia Water Conservancy Project

3 結(jié)果與分析

大藤峽水利樞紐工程于2017和2018年分別采用首次監(jiān)管和常規(guī)監(jiān)管模式開展項目監(jiān)管工作，主要采用了高頻次遙感普查、高精度遙感詳查、無人機現(xiàn)場調(diào)查、監(jiān)管系統(tǒng)和移動信息采集手持端[7]等多種技術與設備集成現(xiàn)代化監(jiān)管手段，全面掌握工程建設情況及動態(tài)變化情況，明確判別水行政主管部門需現(xiàn)場監(jiān)督檢查的重點部位，查明整改意見中水土保持措施落實情況及進度變化情況，實現(xiàn)了全覆蓋、高頻次、精細化、準實時的事中事后監(jiān)管，提高工作效率和精準度，為深入履行水行政主管部門執(zhí)法職責提供技術支撐。

3.1 高頻次遙感普查結(jié)果

大藤峽水利樞紐工程應用2期中分辨率遙感影像數(shù)據(jù)開展遙感普查，時相分別為2017年1月和2017年8月(圖4)。普查結(jié)果如下：1)建設狀態(tài)：通過中分遙感影像水土保持信息提取，初步判別本項目處于土建高峰期，樞紐區(qū)已施工。2)擾動范圍合規(guī)性：項目存在疑似超出防治責任范圍擾動，分布在左岸樞紐工程區(qū)和右岸交通道路區(qū)的周邊。3)擾動變化：對比2期影像解譯結(jié)果，項目左右岸南部新增施工擾動，擾動范圍變化逐期增加。

3.2 高精度遙感詳查結(jié)果

首次監(jiān)管模式應用2016年12月的高分辨率遙感影像，常規(guī)監(jiān)管模式應用2018年2月的高分辨率遙感影像，2期高精度遙感詳查監(jiān)管結(jié)果(表2)如下：1)通過對高分辨率遙感影像水土保持信息提取與解譯(圖5)，2期監(jiān)管解譯的擾動面積分別為687.03和789.18 hm2，即擾動面積增加了102.15 hm2。2)根據(jù)技術規(guī)定中擾動范圍圖斑合規(guī)性判別條件，擾動范圍與防治責任范圍相比增加30%以上需補充或修改水土保持方案。本項目防治責任面積1 233.58 hm2，擾動面積小于防治責任面積，因此本項目不需要補充或修改水土保持方案。3)項目的水土保持措施體系(圖6)在逐漸完善，工程量逐漸增加。4)項目已啟用左岸棄渣場(圖7)，布設位置與設計相同，未超出防治責任范圍。2018年高分辨率影像顯示棄渣場區(qū)域較2016年增加了擋土墻措施，落實了水土保持方案設計措施。5)根據(jù)監(jiān)管結(jié)果、監(jiān)督檢查意見及重點關注的建設區(qū)域，選取了左岸棄渣場和左岸75萬m3堆土平臺作為無人機現(xiàn)場調(diào)查監(jiān)管的重點部位。

表2 大藤峽水利樞紐工程高精度遙感詳查監(jiān)管結(jié)果Tab.2 Detailed regulatory results of high-precision remote sensing of the Datengxia Water Conservancy Project

圖5 大藤峽水利樞紐工程高分辨率遙感影像擾動解譯及合規(guī)性判別Fig.5 Disturbance interpretation and compliance discrimination of high resolution remote sensing image of the Datengxia Water Conservancy Project

圖6 大藤峽水利樞紐工程水土保持措施高分辨率遙感影像解譯Fig.6 Interpretation of high resolution remote sensing image of soil and water conservation measures in the Datengxia Water Conservancy Project

圖7 大藤峽水利樞紐工程棄土場高分辨率遙感影像解譯Fig.7 Interpretation of high resolution remote sensing image of soil disposal in the Datengxia Water Conservancy Project

3.3 無人機現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果及整改意見落實情況

3.3.1 左岸棄渣場 2017年5月對本項目左岸棄渣場開展無人機現(xiàn)場調(diào)查(圖8)。左岸棄渣場東側(cè)布設了臨時和永久排水溝，其他區(qū)域排水工程略滯后。渣場坡腳未發(fā)現(xiàn)攔擋措施，方案設計的擋土墻暫未實施。左岸棄渣場措施未能充分發(fā)揮水土保持防護效益，是現(xiàn)場監(jiān)督檢查重點區(qū)域。

圖8 大藤峽水利樞紐工程左岸棄渣場無人機遙感影像解譯Fig.8 Interpretation of drone remote sensing image of the Left Bank Slag Yard in Datengxia Water Conservancy Project

2017年水行政主管部門現(xiàn)場監(jiān)督檢查后提出了“左岸棄渣場優(yōu)先實施削坡、排水(含渣場周邊、渣體)、攔擋等措施，確保棄渣場穩(wěn)定安全，并加強棄渣堆放管理”的建議。截至2018年3月，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查和室內(nèi)遙感解譯，項目左岸棄渣場部分區(qū)域已完成削坡。棄渣場新增北側(cè)排水溝和南側(cè)臨時排水溝。按設計要求，渣場西北側(cè)新增擋土墻，整改意見已逐步落實。

圖9 大藤峽水利樞紐工程75萬m3堆土平臺的無人機遙感影像解譯Fig.9 Interpretation of drone remote sensing image of 750 000 m3 soil dump platform in the Datengxia Water Conservancy Project

3.3.2 左岸75萬m3堆土平臺 2017年5月現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)左岸75萬m3堆土平臺(圖9)排水措施、邊坡防護及臨時攔擋措施不完善，存在水土流失隱患，水土保持措施有待進一步加強。因此，左岸75萬m3堆土平臺是現(xiàn)場監(jiān)督檢查需重點關注的部位。

2017年水行政主管部門對左岸75萬m3堆土平臺提出了“及時采取攔擋、排水、綠化等措施進行防護”的整改建議。2018年3月現(xiàn)場調(diào)查及影像顯示，左岸75萬m3堆土平臺已做坡面分級處理，邊坡進行了綠化，坡腳布設了攔擋排水措施，整改意見已落實。

4 討論

1)生產(chǎn)建設項目水土保持“天地一體化”項目監(jiān)管技術體系包含首次監(jiān)管和常規(guī)監(jiān)管2種模式，2種模式下所采用的技術(高頻次遙感普查、高精度遙感詳查、無人機現(xiàn)場調(diào)查等)組合滿足目前監(jiān)督檢查工作的全部需求。在監(jiān)督檢查工作中根據(jù)各生產(chǎn)建設項目監(jiān)管的實際需求，靈活應用2種監(jiān)管模式下的多項技術解決相應的監(jiān)管需求，不拘泥于按項目監(jiān)管技術體系中各個流程開展監(jiān)管工作。

2)隨著國家和水利部對生產(chǎn)建設項目的監(jiān)管力度逐漸加強、頻次逐漸增加、要求逐漸提高，新形勢下的監(jiān)管工作由區(qū)域監(jiān)管和項目監(jiān)管共同支撐。區(qū)域監(jiān)管工作多年開展，查處力度增強，未批先建項目將越來越少，監(jiān)管工作將更多側(cè)重于加強事中事后監(jiān)管，即采用項目監(jiān)管技術體系查明批復項目建設過程中的違法違規(guī)行為，并逐漸發(fā)展成實時獲取影像、實時監(jiān)管項目、實時發(fā)現(xiàn)水土流失問題的項目監(jiān)管模式。

3)“生產(chǎn)建設項目水土保持‘天地一體化’項目監(jiān)管技術體系”已在珠江流域多個點型生產(chǎn)建設項目及防治責任范圍精準矢量化的線型生產(chǎn)建設項目監(jiān)管工作中應用，實踐證明此技術體系應用成效顯著。對于防治責任范圍圖示意性矢量化的線型生產(chǎn)建設項目，尤其是歷史遺留的設計圖件不規(guī)范的項目，不能明確項目擾動范圍及區(qū)域，難以判別線型生產(chǎn)建設項目監(jiān)管的全部重點部位，對于該類生產(chǎn)建設項目在監(jiān)管工作中存有的應用難點，需在以后的工作實踐中進一步完善。

5 結(jié)論

1)生產(chǎn)建設項目“天地一體化”項目監(jiān)管技術體系主要由高頻次遙感普查技術、高精度遙感詳查技術、無人機現(xiàn)場調(diào)查技術、信息管理技術、監(jiān)管系統(tǒng)和移動信息采集手持端等技術與設備組成，通過首次監(jiān)管和常規(guī)監(jiān)管2種模式開展，掌握項目建設狀態(tài)、擾動面積及變化、水土保持措施體系建立情況、取棄土場使用及防護情況、現(xiàn)場檢查重點部位、上期監(jiān)督檢查意見落實情況及本期現(xiàn)場監(jiān)督檢查的重點部位等。

與傳統(tǒng)監(jiān)管“人車相機”的監(jiān)管方式相比，項目監(jiān)管技術體系融合衛(wèi)星遙感技術、無人機技術和信息管理技術，在現(xiàn)代信息科學技術應用上取得了重大進步，為水行政主管部門履行水土保持監(jiān)督檢查職責提供更詳細、更精準的參考依據(jù)：①應用衛(wèi)星遙感技術全面定性定量掌握項目建設、擾動、合規(guī)性等情況，完善傳統(tǒng)方式中通過人工調(diào)查只了解項目局部情況的不足；②應用無人機技術詳細掌握并取證項目水土流失隱患區(qū)域及存在問題，明確現(xiàn)場檢查重點，提高了現(xiàn)場監(jiān)督檢查效率、精準度，完善監(jiān)督檢查意見提出的依據(jù)，解決了傳統(tǒng)方式中盲目隨機檢查的問題；③應用信息管理技術、監(jiān)管系統(tǒng)和移動信息采集手持端等技術與設備，動態(tài)跟蹤、實時管理項目建設過程，實現(xiàn)歷史資料存儲和閱讀、各級水行政主管部門資料分享和調(diào)取，補充了傳統(tǒng)方式中信息化水平落后的短板。

2)大藤峽水利樞紐工程開展了首次監(jiān)管和常規(guī)監(jiān)管2種模式項目監(jiān)管工作。首次監(jiān)管中，通過高頻次遙感普查初步判別項目處于土建高峰期，擾動范圍變化逐期增加。高精度遙感詳查工作首次監(jiān)管和常規(guī)監(jiān)管模式下各開展1期，擾動面積增加了102.15 hm2。項目水土保持措施體系在逐漸完善；已啟用的左岸棄渣場布設位置與設計相同。無人機現(xiàn)場核查到項目已逐步落實水行政主管部門提出的左岸棄渣場和堆土平臺具體水土保持措施整改意見。

通過項目監(jiān)管技術體系，能夠定性定量實現(xiàn)生產(chǎn)建設項目全覆蓋、高頻次、精細化、多級協(xié)同的全過程動態(tài)監(jiān)管，珠江流域2017—2018年生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)管工作效率提高4倍，直接節(jié)約經(jīng)濟成本55%(根據(jù)定額標準及項目實施經(jīng)費計算，定額編號：STBC-YFJD-07)。因此，采用項目監(jiān)管技術體系開展生產(chǎn)建設項目水土保持監(jiān)督管理工作，彌補傳統(tǒng)監(jiān)管方式的不足，增強了水行政主管部門監(jiān)管力度，具有突出的技術效能和經(jīng)濟效益。