遙感監(jiān)測在水利的應(yīng)用

? ? ? ?隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的成熟化，遙感技術(shù)在水利行業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了越來越重要的作用。根據(jù)水利業(yè)務(wù)需求，主要圍繞水土保持監(jiān)管、河湖監(jiān)管、水資源監(jiān)管、水環(huán)境監(jiān)測等業(yè)務(wù)方向，利用多源遙感影像監(jiān)測技術(shù)結(jié)合航天宏圖自研遙感影像處理軟件、圖斑變化自動(dòng)識(shí)別等新技術(shù)，加工形成各類監(jiān)測成果，為水利主管部門提供技術(shù)支撐。

穆棱市遙感監(jiān)測

? ? ? ?穆棱市2019-2020年遙感監(jiān)測項(xiàng)目，利用衛(wèi)星遙感調(diào)查、無人機(jī)抽查、現(xiàn)場核查等手段，通過遙感影像及資料收集與處理、專題信息提取、綜合分析評(píng)價(jià)等技術(shù)流程，實(shí)現(xiàn)對(duì)穆棱市“河湖四亂”、垃圾、水土流失、毀林開荒等方向常態(tài)化遙感監(jiān)測管理。

? ? ? 其中遙感影像處理部分采用航天宏圖自研遙感影像處理軟件PIE-Ortho實(shí)現(xiàn)一鍵式流程化遙感影像預(yù)處理，處理后的影像結(jié)合上述四類數(shù)據(jù)運(yùn)用變化檢測算法進(jìn)行自動(dòng)化變化檢測，檢測結(jié)果通過內(nèi)業(yè)核查、管理信息疊加分析后得到疑似違法違規(guī)結(jié)果，通過外業(yè)核查最終確定變化圖斑。

總體技術(shù)流程如下圖所示：

（一）“河湖四亂”監(jiān)測

1、建設(shè)內(nèi)容

對(duì)穆棱河蓮河村至奮斗水庫約95平方公里范圍，河湖管理范圍內(nèi)河湖“四亂”的遙感監(jiān)測。監(jiān)測主要對(duì)象為河道管理范圍內(nèi)的圈占、圍墾、采砂場、岸灘邊?。ǘ眩┩翀觥⒗?、建筑物和構(gòu)筑物等。

2、建設(shè)成果

2020年河湖“四亂”遙感監(jiān)測成果圖，如下圖所示。

? ? ?以采砂為例，通過對(duì)2019-2020年四期采砂遙感監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，我們可以發(fā)現(xiàn)違規(guī)采砂現(xiàn)象有明顯降低趨勢。

（二）垃圾監(jiān)測

1、建設(shè)內(nèi)容

垃圾監(jiān)測的范圍是穆棱市蓮河村至奮斗水庫2300km2范圍內(nèi)，監(jiān)測對(duì)象為穆棱市監(jiān)測范圍內(nèi)垃圾堆放點(diǎn)，包括城市周邊和農(nóng)村居住地或農(nóng)田附近的垃圾亂堆亂放形成的各類垃圾堆放點(diǎn)。

2、建設(shè)成果

2019年和2020年垃圾遙感監(jiān)測成果圖如下圖所示。

? ? ? 通過對(duì)2019-2020年四期垃圾監(jiān)測成果進(jìn)行對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)：垃圾堆放范圍呈逐漸減小的趨勢。

（三）水土流失監(jiān)測

1、建設(shè)內(nèi)容

水土流失監(jiān)測是以穆棱市境內(nèi)約310平方公里為研究區(qū)，選用高分遙感影像數(shù)據(jù)對(duì)研究區(qū)進(jìn)行土地利用解譯，基于Sentinel數(shù)據(jù)反演植被覆蓋度，基于DEM數(shù)據(jù)計(jì)算坡度；將土地利用、植被覆蓋度和坡度三因子進(jìn)行疊加分析，根據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》（SL190-2007）對(duì)土壤侵蝕面蝕（片蝕）強(qiáng)度分級(jí)的規(guī)定對(duì)侵蝕強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行判定。

2、建設(shè)成果

2020年水土流失遙感監(jiān)測成果圖如下圖所示。

? ? ? 通過對(duì)2019-2020年四期水土流失遙感監(jiān)測結(jié)果對(duì)比分析，計(jì)算2020年度水土流失消長情況，得到2019-2020年度水土流失轉(zhuǎn)移矩陣，如表2所示，可以發(fā)現(xiàn)，土壤侵蝕強(qiáng)度逐步由輕度以上轉(zhuǎn)為微度，說明水土流失狀況有了較為顯著的改善。

（四）毀林開荒監(jiān)測

1、建設(shè)內(nèi)容

毀林開荒監(jiān)測是對(duì)穆棱市境內(nèi)蓮河村到奮斗水庫約3000平方公里范圍內(nèi)，利用林地和耕地不同的影像光譜特征差異，提取其中光譜特征為耕地的圖斑，對(duì)約6.09萬公頃有林地進(jìn)行毀林開荒監(jiān)測。

2、建設(shè)成果

2019年和2020年毀林開荒遙感監(jiān)測結(jié)果如下圖所示。

? ? ? 通過對(duì)2019-2020年四期遙感監(jiān)管結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，可以發(fā)現(xiàn)：新增毀林開荒的范圍逐漸減少。

總結(jié)與展望

（一）總結(jié)

通過衛(wèi)星遙感調(diào)查、無人機(jī)抽查、現(xiàn)場核查等手段進(jìn)行“河湖四亂”、水土流失、垃圾堆放、毀林開荒監(jiān)測，能及時(shí)掌握穆棱市河湖“清四亂”的成效、水土流失現(xiàn)狀、垃圾堆放情況和毀林開荒現(xiàn)狀，減少人工成本、節(jié)約管理費(fèi)用。

通過2019年和2020年兩年監(jiān)管成果的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)“河湖四亂”的個(gè)數(shù)和面積明顯減少、水土流失土壤侵蝕強(qiáng)度逐漸減弱、垃圾堆放和毀林開荒的個(gè)數(shù)和面積也明顯減少，遙感監(jiān)管成效顯著。

（二）建議

從2019-2020年兩年遙感監(jiān)測的成果可以得到，衛(wèi)星遙感技術(shù)是支撐水生態(tài)環(huán)境工作的有力手段，可以解決傳統(tǒng)人工外業(yè)巡查的困難，提高河湖管理和暗訪督查的工作效率。遙感技術(shù)有高頻次、全覆蓋的特點(diǎn)，后續(xù)可繼續(xù)開展項(xiàng)目區(qū)長時(shí)序、高頻次的遙感監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)遙感監(jiān)管的常態(tài)化和長效化。

（三）展望

空間大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等IT新技術(shù)飛速發(fā)展，GIS（地理信息系統(tǒng)）迎來了新的黃金發(fā)展期。尤其在衛(wèi)星遙感監(jiān)測業(yè)務(wù)中，AI+GIS能夠提供強(qiáng)大的水利信息服務(wù)和管理功能。PIE-Engine AI基于高分辨率遙感影像對(duì)水利體系關(guān)注的重點(diǎn)目標(biāo)（水土保持、“河湖四亂”、水資源、水環(huán)境等）進(jìn)行自動(dòng)檢測和識(shí)別，確定并提取其位置、面積等分布信息，綜合多源地理信息，開展規(guī)律統(tǒng)計(jì)、變化預(yù)測等綜合性分析，為水利行業(yè)規(guī)劃提供基礎(chǔ)技術(shù)支撐，更好地助力水利信息化建設(shè)，推動(dòng)智慧水利有序發(fā)展。