劉金玉 詹 然

（中水北方勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司，天津 300222）

在全國水利工作會(huì)議上，鄂竟平部長指出水利事業(yè)發(fā)展進(jìn)入了新時(shí)代，要求各級(jí)水利部門把“水利工程補(bǔ)短板”和“水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”作為工作重心。為加強(qiáng)水利行業(yè)監(jiān)管，水利部對(duì)“亂采”、“亂占”、“亂建”、“亂堆”等河湖管理保護(hù)中表現(xiàn)出的突出問題開展專項(xiàng)清理整治行動(dòng)。各地區(qū)根據(jù)自身情況積極響應(yīng)部黨組號(hào)召，相繼展開了河湖清“四亂”行動(dòng)，對(duì)河湖管理范圍內(nèi)“四亂”典型問題開展集中調(diào)查整治。

寧夏具有生態(tài)保護(hù)區(qū)眾多、部分地區(qū)水資源緊缺的特點(diǎn)，“四亂”監(jiān)測(cè)責(zé)任重大、任務(wù)艱巨，如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)治理，會(huì)對(duì)河湖環(huán)境造成持續(xù)影響。基于遙感信息技術(shù)結(jié)合人工智能進(jìn)行河道“四亂”監(jiān)測(cè)的工作不僅提高了河湖監(jiān)管工作的效率，也實(shí)現(xiàn)了河道智能監(jiān)管體系的初步建立，為未來智慧水利系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)。

1 寧夏自治區(qū)河湖岸線智能監(jiān)管需求

寧夏是國家確定的十二個(gè)自然資源統(tǒng)一確權(quán)登記試點(diǎn)省區(qū)之一，全國唯一的全省域水流和河湖岸線劃界確權(quán)試點(diǎn)省區(qū)[1]。目前，寧夏部分城市已經(jīng)相繼開展了清“四亂”調(diào)查整治工作，清“四亂”工作的手段主要是傳統(tǒng)的河湖管理基層人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排查和人工統(tǒng)計(jì)，由于河湖管理部門人員有限，河湖清查工作任務(wù)復(fù)雜繁瑣，導(dǎo)致了一系列問題的出現(xiàn)，例如：監(jiān)管范圍覆蓋不全、完成清查工作周期長、現(xiàn)場(chǎng)排查信息有誤、問題統(tǒng)計(jì)匯總難度大等。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各行業(yè)對(duì)信息化管理的需求更加明確，通過信息化數(shù)據(jù)的智能處理技術(shù)代替人工操作在各領(lǐng)域的發(fā)展越來越廣泛，在水利行業(yè)中河湖監(jiān)管“四亂”智能比對(duì)的應(yīng)用尚未成熟，而快速、高效地實(shí)現(xiàn)信息化河湖監(jiān)管對(duì)“四亂”智能比對(duì)技術(shù)應(yīng)用的需求是迫切的。

2 河湖岸線監(jiān)測(cè)技術(shù)方案

河湖監(jiān)管監(jiān)測(cè)方案擬按照巡查、詳查、核查和復(fù)查的步驟進(jìn)行，本論文基于互聯(lián)網(wǎng)輿情監(jiān)督線索、群眾舉報(bào)線索和多源遙感信息等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，利用信息融合技術(shù)進(jìn)行河湖監(jiān)測(cè)的巡查工作，采用高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)對(duì)“四亂”現(xiàn)象進(jìn)行大面積、區(qū)域性的詳查工作和周期性復(fù)查工作。

首先，時(shí)刻關(guān)注并收集互聯(lián)網(wǎng)輿情信息和群眾舉報(bào)信息，結(jié)合多源遙感信息進(jìn)行多源異構(gòu)信息的融合分析，確定疑似問題現(xiàn)象；其次，采購問題地區(qū)以及重點(diǎn)河流湖泊區(qū)域的衛(wèi)星影像，對(duì)大量衛(wèi)星影像進(jìn)行幾何校正、融合、鑲嵌、裁剪等數(shù)據(jù)處理工作，以處理后的衛(wèi)星影像為基礎(chǔ)，進(jìn)行疑似“四亂”點(diǎn)位的智能識(shí)別和解譯工作；最后，對(duì)不同期衛(wèi)星影像“四亂”點(diǎn)位解譯結(jié)果進(jìn)行智能比對(duì)，分析“四亂”現(xiàn)象動(dòng)態(tài)變化情況，編寫“四亂”問題分析報(bào)告[2]。

基于遙感信息技術(shù)的河道岸線監(jiān)測(cè)示意圖如圖1 所示。

圖1 基于遙感信息技術(shù)的河湖岸線監(jiān)測(cè)示意圖

2.1 基于多源信息融合技術(shù)的河湖巡查

河湖巡查工作主要是基于互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，整合互聯(lián)網(wǎng)信息采集技術(shù)及信息智能處理技術(shù)[3]，進(jìn)行河湖監(jiān)管 “ 四亂”問題主題檢測(cè)和專題聚焦，實(shí)現(xiàn)河湖監(jiān)管主題輿情監(jiān)督，根據(jù)輿情監(jiān)督結(jié)果進(jìn)行輿情信息推送，結(jié)合群眾舉報(bào)信息和多源遙感信息數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)疑似涉河問題確定。

2.2 基于遙感信息技術(shù)的河湖詳查

2.2.1 衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取及篩選

擬采用衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行河湖岸線周期性巡查監(jiān)測(cè)，利用收集的寧夏回族自治區(qū)河湖劃界數(shù)據(jù)，界定需要進(jìn)行河湖監(jiān)管的范圍，根據(jù)待監(jiān)測(cè)區(qū)和時(shí)間信息，通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)中心獲取覆蓋該區(qū)域、該時(shí)間內(nèi)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，為保證監(jiān)管信息提取的準(zhǔn)確性，建議選擇空間分辨率優(yōu)于1米的衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

2.2.2 大量衛(wèi)星影像的快速處理

由于獲取的衛(wèi)星數(shù)據(jù)是以景為單位的小圖幅影像，想要達(dá)到河湖岸線監(jiān)管的應(yīng)用需求，需要對(duì)獲取的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理。利用成熟的商用軟件進(jìn)行衛(wèi)星數(shù)據(jù)的正射校正、影像融合、自動(dòng)匹配、鑲嵌處理、區(qū)域裁剪等實(shí)現(xiàn)影像數(shù)據(jù)的快速、高效處理。

2.2.3 河湖岸線“四亂”信息智能提取

采用基于遙感影像的人工智能方法進(jìn)行“四亂”信息提取，獲得“四亂”類型、位置、范圍等信息。面對(duì)各類不同的識(shí)別算法和模型，開展針對(duì)河湖監(jiān)管對(duì)象的適應(yīng)性研究，優(yōu)選出適用于寧夏地區(qū)河湖監(jiān)管對(duì)象的識(shí)別算法和模型，并對(duì)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行人工核查，篩選疑似“四亂”的信息，便于下一步的實(shí)地核查取證[4]。

2.3 基于不同期“四亂”信息間變化比對(duì)技術(shù)的河湖復(fù)查

針對(duì)選定范圍內(nèi)不同期衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括正射校正、自動(dòng)匹配、勻光勻色、鑲嵌處理等，獲取該地區(qū)影像的拼接結(jié)果，對(duì)兩期影像的拼接結(jié)果進(jìn)行針對(duì)“四亂”現(xiàn)象相關(guān)對(duì)象的變化檢測(cè)處理，圈定“四亂”新添區(qū)域和整改完成區(qū)域，提供該區(qū)域“四亂”現(xiàn)象發(fā)展動(dòng)態(tài)的直觀性展示。

2.4 “四亂”問題分析及核查報(bào)告編寫

綜合分析“四亂”情況，基于數(shù)據(jù)整理結(jié)果、解譯結(jié)果和智能比對(duì)結(jié)果，按照實(shí)際情況編寫“四亂”問題分析報(bào)告。

3 討論與結(jié)論

目前，針對(duì)河湖“四亂”遙感地圖智能識(shí)別技術(shù)，已經(jīng)構(gòu)建了較為良好的政策和市場(chǎng)環(huán)境。技術(shù)上有穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源基礎(chǔ)，成熟的海量數(shù)據(jù)批量處理技術(shù)也可以保證為智能比對(duì)技術(shù)持續(xù)穩(wěn)定地提供輸入數(shù)據(jù)，水利目標(biāo)要素智能比對(duì)（人工智能深度學(xué)習(xí)、多期影像變化檢測(cè)和基于波譜的波段計(jì)算等技術(shù)）技術(shù)精度也在不斷提高，技術(shù)日趨成熟，可以保證在一定范圍內(nèi)大幅提高河湖監(jiān)管的準(zhǔn)確性和效率。