摘要：

以推動水利行業強監管為總體目標,為實現全鏈條、全方位的水利行業監管,針對很多地方技術手段相對落後、量大面廣的監管對象要由監管人員現場檢查等瓶頸,充分發揮遙感技術快速、實時、範圍廣等優點,推廣應用水利遙感先進技術。衛星遙感和無人機遙感技術在國土資源執法監察、煤炭資源執法監察、環境執法監察等領域發揮了重要作用,可以有效解決量大面廣、信息繁瑣的監督監測難題。傳統水利監管存在不高效、不全面、不及時、不精確等問題,原因在於缺乏遙感技術的分類施策規劃思路、缺少專項財政資金支持、各級水利監管部門對遙感技術的重視程度不同。未來水利監管領域應用遙感技術,應實施河湖智慧監管,提升對河湖“四亂”問題的現代化監測水平,提升水資源開發利用的動態監測能力,開展水利工程建設、運行全過程動態監管,實現水土流失全面、全覆蓋的實時監管。

關鍵詞：

水利行業強監管; 衛星遙感; 無人機遙感; 執法監察; 分類施策; 河湖智慧監管; 現代化動態監測

賀驥(1972—),女,研究員,水利發展雜誌社社長。

0 引言

水利部鄂竟平部長在2019年全國水利工作會議上指出，要積極踐行“節水優先、空間均衡、系統治理、兩手發力”的治水方針，推動水利工程補短板、水利行業強監管，為全面建成小康社會提供堅實水利保障。要實現全鏈條、全方位的水利行業監管，做好江河湖泊、水資源、水利工程、水土保持、水利資金、行政事務工作等領域的監管，初步形成大監管格局。

2019年，各級水利部門圍繞水利中心工作，在統籌推進年度水利建設任務重點的同時，組織開展172項重大水利工程、面上重點項目的稽察工作，組織開展特定飛檢、農飲工程檢查、河湖“四亂”核查、華北地區地下水超採綜合治理等督查工作，推動了水利行業管理水平不斷提升。在取得一定成效的同時，也遇到了一些瓶頸，水利監管工作在機構、人員、經費、設施等方面存在薄弱環節，很多地方技術手段也相對落後，量大面廣的監管對象要由監管人員開展現場檢查。這些問題越到基層越明顯，已凸顯為強監管最重要的制約因素。

遙感技術具有快速、有效、實時、範圍廣的特點，利用遙感開展水利監管工作，不僅可以動態監督水利工程建設，還可以監測水情、災情、水土流失、河湖管理等問題。隨著技術的不斷髮展，遙測信息類型越來越多，成本也相繼降低，並且逐漸提高了遙測影像分辨率，在這一基礎上遙感技術在水利監督領域的應用也不斷擴大。為落實水利行業強監管的要求，迫切需要運用現代化監管手段，推廣普及衛星遙感和無人機遙感等先進技術，通過強有力的監管發現問題，通過嚴格的問責調整規範各類涉水行為。

1 水利領域遙感技術的重要應用成果

目前，衛星遙感和無人機遙感技術等在防洪、抗旱、水土保持等領域已有較好應用，與傳統的人力投入巡查方式相比，具有全面、高效、精確等突出優點，能夠在很大程度上解決現場監測、勘查等存在的問題和不足。

1.1 利用遙感技術進行洪水監測

我國洪澇災害頻繁，洪澇災害監測也是我國最早開展水利遙感應用的領域之一。洪澇災害監測的時效性要求很高，“航空遙感實時傳輸系統”可以有效滿足時效性要求，可實時地滾動顯示和打印洪澇遙感圖像。該系統在歷次特大洪水監測中都發揮了重大作用。遙感技術已經成功運用於洪水預警、預報和監測領域，在洪水發生之前能夠及時準確預測徑流和洪水發生過程，在洪水發生之後能夠全面監測洪水淹沒和影響區域，並可實現詳細的全過程監測。通過遙感技術，抗洪人員可以準確地發現淹沒範圍和受災地區，並且對受災的人員進行救援，減少了很多人員傷亡。遙感技術結合水文模型，可提前預測洪水發生範圍，提前實施人員轉移，並及時修補防守薄弱地區，建設臨時防禦措施，有效抵抗洪水。

1.2 利用遙感技術進行旱情監測

隨著遙感技術發展，水利遙感應用領域進一步擴展，旱情遙感監測逐步開展。我國已建立基於NOAA/AVHRR數據的旱情遙感監測系統，對我國境內發生的重大幹旱進行了遙感動態監測。在乾旱監測方面，目前已經實現了以旬為週期的全國旱情遙感監測圖，從中央抗旱業務系統可以直接獲取監測成果，能夠為抗旱工作提供堅實的數據支持。

1.3 利用遙感技術進行水土保持監管

近幾年來，建設項目水土保持監管領域已推廣國產高分遙感技術和無人機遙感技術。2014年以來，水利部全國水土流失動態監測與公告項目全面使用了國產高分遙感數據，開展了土壤侵蝕因子解譯和調查(如土地利用類型、植被覆蓋度等)以及水土流失動態變化監測，高分1號、2號等遙感數據在國家各部委、各省均可免費使用，隨時向相關部門推送遙感數據，為全國水土保持管理工作中廣泛使用高分遙感提供了良好條件。

2 遙感技術在相關領域執法監督上的運用情況

衛星遙感和無人機遙感技術等可以提供高精度、寬範圍的空間觀測服務，在國土資源執法監察、煤炭資源執法監察、環境執法監察等領域發揮了重要作用。

2.1 遙感技術在國土資源執法監察上的運用

隨著人口增長和城市化迅速發展，我國處於經濟社會快速發展的黃金時期，由於交通、水電、通信等基礎設施和房地產開發等方面快速發展，各大中型城市用地量大規模增長。但是，由於土地利用規劃執行監管等方面存在一定的漏洞，同時房地產價格也在不斷攀升，形成了多年來局部地區土地違法違規佔用現象屢禁不絕的問題。目前，各地國土資源執法監察工作仍存在著一些突出問題，例如由於日常巡查人員相對較少，執法監察範圍有限、肉眼排查精度較低，難以全面、快速地發現違法違規佔地現象，導致一些土地利用違法違規行為難以及時被發現並得到有效的處理。

遙感技術成為解決這一難題的有效途徑。遙感影像可以觀察土地利用的變化，能夠定期地對我國土地資源進行測繪監測，快速準確地反映土地利用的狀況，包括其具體的分佈情況、土地面積數據等信息。通過對不同時間階段的遙感影像進行疊加，能夠實時監測土地變化，如某一塊地

前時相顯示的是林地，後時相拍攝之前就被推平用於開發建設，將兩個時間點的遙感影像疊加對比就能夠在圖上直觀地發現變化。遙感技術的運用極大地減少了工作量和調查時間，在土地執法中構建起一個“天上看(天上監測)、地上查(地面人力巡查)與網上管(網上計算機系統管理)”的全方位、立體化、信息化的建設用地動態執法監察網絡。

2.2 遙感技術在煤炭資源執法監察上的運用

煤炭資源是社會經濟發展的重要物質基礎。雖然近年來政府部門不斷加大對煤炭資源開發秩序的治理整頓力度，但是受利益驅動，違法採礦行為仍十分猖獗。由於這些違法採礦活動的長期存在，致使礦山安全事故頻發，資源被極大的浪費，嚴重損害了人民的利益，影響了社會的和諧穩定。

山西省作為煤炭資源大省，為加強煤炭資源開發執法監察而廣泛地運用遙感技術，建立“山西省煤炭資源執法監察遙感動態監測系統”。該系統投入運行後，成為礦產監管部門長期、穩定運行的日常執法指揮決策平臺，對山西省煤炭開採監管區內的違法、非法採礦活動進行全面監管，建立了全方位立體監察管理模式，礦山執法監管實現了由以傳統人工監察手段為主到以信息化監察手段為主的轉變，極大地提高了煤炭資源執法監管效率。

2.3 遙感技術在環境監察執法上的運用

2017年10月，“必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念”被寫進黨的十九大報告。環境汙染物的形成、轉化、輸送和演變過程具有極強的時空相關性，若想對環境汙染物實施有效監管，需要一整套適用多組分環境汙染物的快速、實時、動態監測技術。常規人工監察執法方法存在實時性差、效率低下的缺陷，甚至受到地形、時間、人體生理結構等諸多條件的限制。

通過遙感技術實施環境監測能夠代替執法人員及時到達相關區域實施現場監控。比如對工業園區、偏遠山區和重點水域等地域進行現場勘察，企業的廢水廢氣排放情況是否正常、危險廢物堆場是否符合要求、汙染治理設施是否正常運行等方面一覽無遺。廣東省環保監察廣泛使用了遙感技術，取得了很好的執法效果。隨著遙感技術的不斷完善和成熟，智能遙感設備日益成為各級環境監察部門執法裝備的生力軍。

2.4 經驗啟示

遙感技術在上述領域的應用表明:

第一，遙感技術具有快速、綜合、動態、宏觀、多層次、多時相的優勢，可以實現行業的精細化管理。第二，高分辨率遙感技術發展已經成熟，可以實現快速、準確地反映地物、工程信息。利用遙感技術有效解決量大面廣、信息繁瑣的監督監測難題，是未來一段時期各行業管理的大趨勢。第三，遙感技術應用於行業監督領域，需要全國統籌考慮，對需要獲取的技術參數、不同條件下的遙感設備設施安排、數據實時管理和數據庫整合等方面內容進行頂層設計。

3 傳統水利監管中存在的短板及遙感技術應用不足的原因分析

目前，在水利工程安全監督、水環境監測、水土保持監管等方面仍存在一定的不足和短板。傳統的水利監管方式主要為現場檢查，存在較多限制和缺陷。一是不高效。需耗費大量時間和人力、物力，監督人員要趕赴各個工程建設項目實施現場。二是不全面。線型分佈的工程施工範圍廣、跨度大，如長距離調水、輸水項目可長達數百公里，且部分路段交通不便、難以到達，不可能實現全面檢查，往往產生監管漏洞。三是不及時。現場檢查次數有限，對隨時可能產生的安全隱患、災害隱患、環境隱患等無法快速、及時發現，如大中型水利工程項目管理範圍大、建設週期長，管理不善可能產生嚴重的工程安全、施工、環境破壞和水土流失問題，但在現場檢查時這些問題可能已經被掩蓋而難以及時發現。四是不精確。現場檢查對施工過程、影響範圍、運行管理區域等只能直觀定性而不能精確地測量和定位，無法確定是否超出安全範圍、是否與設計方案一致、是否需要變更設計方案等。

上述傳統水利監管手段的限制和缺陷可以通過遙感技術補短板、提水平。目前遙感技術在水利監管領域沒有得到充分運用，分析原因有以下幾個方面。

3.1 缺乏遙感技術的分類施策規劃思路

水利監督需要的數據量大面廣，不同類型的監測對象需要不同波段和要求的遙感數據，需要逐個領域建立技術支撐體系，明確數據需要和監測要求，建立現代化、精細化的監督技術體系。同時，不同水利監督對象和管理要求也需要不同的遙感技術予以支撐，針對精度、監測時間間隔、應急準確度要求，在衛星導航定位技術、高分辨率測繪遙感衛星平臺、數碼航空攝影測量技術、無人機航攝系統、機載激光掃描系統、地面激光掃描系統等不同技術手段中，應合理選擇監測措施方案，形成層次分明、快捷實用的水利監督體系。

3.2 缺少專項財政資金支持

由於缺乏總體設施配置規劃，缺少專項財政資金支持，各地利用遙感技術開展水利監督工作的進展參差不齊，很多地方仍主要依賴人工方式實施。目前，開展水利監督工作的設施設備、交通工具、人員野外補助等經費保障機制尚不健全，各地主動投入實施遙感監督的積極性相對較低。

3.3 各級水利監管部門對遙感技術的重視程度也不相同

由於水利監督工作處於發展初期，很多地區監測工作起步晚，手段落後不適應大規模強監管要求。各級水利部門也未對監測現代化、精細化、規範化等要求形成一致認識，監測密度控制水平較低，對監測對象的動態評價、監測預警不夠及時，工作存在明顯的被動局面。

4 遙感技術在水利強監管中的應用前景展望

衛星遙感等可以實現對地面監測區域、災害防治區、工程項目各個施工段全面全時段查看，尤其是對影響範圍廣、跨度大的大中型水利工程項目，可以在短時間內多次對地表情況進行觀測;無人機攜帶方便，使用、保管、維護成本低，適應性好，不受雲層遮擋，相對於衛星遙感具有更高的精度，可以生成高精度正射影像圖和三維立體模型，直觀、真實地呈現現場實際情況，在截排水溝、臨時攔擋、邊坡防護等尺度較小、遙感技術無法清晰辨認的地物識別中成為衛星遙感的重要補充。因此，在大範圍區域，利用衛星遙感等技術快速、高效地發現地面情況，掌握工程建設施工、河道採砂、侵佔河湖、災害發生等基本信息，在此基礎上，針對地面信息精確排查要求，在小範圍區域，利用無人機遙感等精確測定地物變化、提取工程信息和人類活動情況，結合重點區域現場檢查，實現高效、全面、精準水利監管，將是未來監管工作的重要發展方向。

今後，水利監管領域應用遙感技術，應重點結合以下幾個方面。

4.1 實施河湖智慧監管

結合近遠期的河(湖)長制工作方案需求，將衛星和無人機遙感等技術融合智能感知、大數據分析技術，建立河湖岸線智慧監管體系，針對不同管理河段、不同分類監管內容設計實施不同的監管方案，為提升河(湖)長制的管河治河能力提供支撐。建立水域、岸線在線管理系統，通過衛星和無人機遙感等現代化技術快速全面地掌握水域動態變化情況，對水域進行高效管理。實現隨時調取所有項目相關的申報材料、審批意見、監管情況等，通過地圖操作、河道長度和水域面積的快速測量、地圖打印輸出等功能，實現水域、岸線基本信息的查詢、統計。通過對河湖佔用實際情況的調查分析，在項目監管的時間節點，將管理要求發送至相關的監管單位和責任人。

4.2 提升對河湖“四亂”問題的現代化監測水平

貫徹落實水利部堅決推進河湖“清四亂”和水汙染治理的工作要求，對水文下墊面信息、重點防洪區域、河道、水利設施等地物信息進行準確識別，建立三維實景數據庫，通過無人機技術採集圖像，實現對圍墾湖泊、河道採砂、固體廢物傾倒、水域岸線佔用等行為的全方位監管，實現對“盛水的盆”和“盆裡的水”的全面監管。通過衛星遙感和無人機遙感技術採集重點、一般監測區域和水利設施的三維實景數據，完成三維實景數據全區域覆蓋採集，進行數據整理。

4.3 提升水資源開發利用的動態監測能力

建立多層次遙感系統對江河重要斷面、重點取水口、地下水超採區等重點對象進行全天候的實時動態水資源監測，實現對違規取水、水資源過度開發利用、違法排汙等行為的有效監管，切實做到管住用水。採取重力衛星、InSAR等多源遙感影像技術，在不同區域開展地下水實時監測。在水汙染檢測過程中使用遙感監測技術，通過對水體汙染物的特定光譜進行分析，從而實現對水汙染的情況的實時監管。

4.3 開展水利工程建設、運行全過程動態監管

從資金成本控制的角度出發，選擇續航時間長、鏡頭像素高的無人機型號，開發無人機的全自動航線規劃、自動拍攝與實時監測功能。按照人工干預少、操作簡便的原則，地面指揮平臺建立同時支持PC端與移動端的軟件系統，開展水利工程建設施工現場的三維實景模型測繪，實現全自動無人機數據處理，並生成高精度的存儲文件。根據需求開展水利工程全過程動態監測，對工程基礎、工程施工、運行管理進行全過程監控，隨時調取現場圖片，監督工期是否滿足要求、工程質量是否達到標準、是否與設計方案一致、運行是否滿足建設目標要求。

4.5 實現水土流失全面、全覆蓋的實時監管

將生產建設項目水土流失防治責任範圍圖矢量化，採用高分辨率衛星遙感影像，解譯提取生產建設項目擾動圖斑，將擾動圖斑與防治責任範圍圖進行對比，判定擾動合規性，發現項目地點規模變化、超防治責任範圍擾動、新設棄渣場未經原審批機關審批等問題。選擇重要棄渣場進行無人機遙感調查，提取棄渣場擾動範圍、棄渣量、水土保持措施等信息。水土保持監管部門根據以上調查結果，對生產建設項目和水土流失易發區進行重點區域現場檢查。

水利水電技術

水利部《水利水電技術》雜誌是中國水利水電行業的綜合性技術期刊（月刊），為全國中文核心期刊，面向國內外公開發行。本刊以介紹我國水資源的開發、利用、治理、配置、節約和保護，以及水利水電工程的勘測、設計、施工、運行管理和科學研究等方面的技術經驗為主，同時也報道國外的先進技術。期刊主要欄目有:水文水資源、水工建築、工程施工、工程基礎、水力學、機電技術、泥沙研究、水環境與水生態、運行管理、試驗研究、工程地質、金屬結構、水利經濟、水利規劃、防汛抗旱、建設管理、新能源、城市水利、農村水利、水土保持、水庫移民、水利現代化、國際水利等。