遙感技術(shù)在水政執(zhí)法監(jiān)察中的應(yīng)用

許健，黃志環(huán)

（中水北方勘測設(shè)計研究有限公司，天津300222）

1 引言

具有覆蓋范圍廣、獲取方式多樣、時效性強、獲取信息量大、不受地面條件限制等特點的遙感技術(shù)[1]已廣泛應(yīng)用在了國土資源、氣象監(jiān)測、工程建設(shè)、自然資源監(jiān)測等方面，在水利行業(yè)如水政執(zhí)法監(jiān)察中也得到了廣泛應(yīng)用。

全面建設(shè)水政監(jiān)察基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)遙感遙測監(jiān)測工程，實現(xiàn)與中央共享平臺集成，將日常執(zhí)法巡查監(jiān)控、遙感定期監(jiān)控以及視頻實時監(jiān)控、常規(guī)的水政管理工作形成統(tǒng)一的管理運行體系，對提升水政監(jiān)察隊伍的現(xiàn)場執(zhí)法能力和快速反應(yīng)能力具有重要意義。

本底數(shù)據(jù)庫作為工程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要包括正射影像、監(jiān)測對象遙感解譯、監(jiān)測對象遙感解譯樣本、元數(shù)據(jù)、專題圖等。工程正式運行后，將利用遙感技術(shù)手段進(jìn)行水政動態(tài)監(jiān)察，根據(jù)監(jiān)測目標(biāo)進(jìn)行多分辨率遙感影像的獲取，基于建設(shè)的水政三維信息管理平臺，通過影像對比、矢量對比等手段，對監(jiān)測對象進(jìn)行實時監(jiān)測，為實現(xiàn)水政的動態(tài)監(jiān)察與管理提供客觀、豐富的數(shù)據(jù)信息。

2 總體設(shè)計情況

圖1 項目總體設(shè)計圖

工程項目的技術(shù)路線如圖1所示。獲取高分辨率航飛影像，采用全數(shù)字?jǐn)z影測量的方法制作DOM，分辨率為0.5m。以DOM為底圖，對河道（水庫）重點監(jiān)測對象進(jìn)行目視解譯，建立監(jiān)測對象的遙感影像解譯樣本。

獲取不同時相的衛(wèi)星遙感影像，并進(jìn)行DOM的制作，分辨率為2m。以DOM為底圖進(jìn)行監(jiān)測對象的遙感解譯。

系統(tǒng)建設(shè)完成后，將上述成果進(jìn)行在線對比分析、矢量數(shù)據(jù)在線對比分析等功能測試，為系統(tǒng)運行實現(xiàn)水政動態(tài)監(jiān)測做好充分準(zhǔn)備。

3 關(guān)鍵技術(shù)問題

3.1 監(jiān)測對象采集方式的選擇

面向數(shù)據(jù)庫的采集方式有點、線、面三種形式，對要素賦予相應(yīng)的屬性。根據(jù)水政執(zhí)法業(yè)務(wù)范圍的要求，并結(jié)合監(jiān)測對象特征、對比分析等后續(xù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用情況，將監(jiān)測對象進(jìn)行以下方式采集，見表1。

表1 遙感遙測監(jiān)測對象分類表

以不同時相、不同分辨率大小的DOM為底圖，按照上述采集方式進(jìn)行監(jiān)測對象的遙感解譯，成果可利用系統(tǒng)平臺計算監(jiān)測對象的空間位置、長度、面積等信息，并進(jìn)行對比分析，為水政執(zhí)法監(jiān)測提供客觀、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料。

3.2 多分辨率遙感影像對監(jiān)測對象遙感解譯的影響

通過對0.5m分辨率DOM、2m分辨率DOM不同分辨率、不同時相遙感影像進(jìn)行監(jiān)測對象遙感解譯發(fā)現(xiàn)，采用的遙感影像分辨率大小與目前數(shù)據(jù)采集過程中顯示設(shè)備的顯示分辨能力、人為分辨地物屬性能力有著重要的聯(lián)系。例如：對于涉水建設(shè)項目如小型的水閘、水電站、取水口、尾礦庫、網(wǎng)箱養(yǎng)殖等尺寸較小地物，需考慮分辨率對其解譯影響。對于季節(jié)性生長植物如片林，需考慮時相對其解譯的影響。

圖2 2m分辨率水閘與0.5m分辨率水閘（面積約為400 m2）

圖3 2m分辨率水閘與0.5m分辨率水閘（面積約為450 m2）

例如退水口，如圖2所示，小型水閘面積為400 m2，在2米分辨率像素個數(shù)為10*10，目視解譯可判斷地物，但難以定性；圖3所示，小型水閘面積為450 m2，在2m分辨率像素個數(shù)約為11*11時，根據(jù)與周邊地物的關(guān)系可判斷其屬性。

以上僅通過人工目視解譯得出經(jīng)驗值，建議在運行期動態(tài)監(jiān)測過程中，明確監(jiān)測對象的特征，將人工目視解譯可分辨地物屬性的像素值個數(shù)作為考慮因素之一，選用適合的分辨率遙感影像，將遙感影像、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)解譯成果利用率達(dá)到最優(yōu)。

3.3 地形起伏對多源遙感衛(wèi)星配準(zhǔn)及監(jiān)測對象對比的影響

以0.5m分辨率DOM為參考影像，進(jìn)行2m衛(wèi)星遙感影像正射糾正過程中，對于平原丘陵地區(qū)，二者的配準(zhǔn)精度較高，而對于山區(qū)，平面精度會存在較大誤差，即使加入了DEM，平面精度也不理想。以DOM為底圖進(jìn)行的監(jiān)測對象遙感解譯成果，在系統(tǒng)平臺進(jìn)行自動對比分析中容易產(chǎn)生較大誤差。

對于上述問題，在糾正過程中，采用了分塊分區(qū)并設(shè)置平均高程的方法，確保河道周邊的平面精度滿足要求。具體如圖4、5所示。在日常水政執(zhí)法監(jiān)察過程中，亦可采用實地測量的方法，獲取不同時間的監(jiān)測對象準(zhǔn)確信息。

4 結(jié)語

本文討論了利用遙感技術(shù)手段，完成水政執(zhí)法監(jiān)察本地數(shù)據(jù)庫建設(shè)情況，表明利用遙感技術(shù)手段，能夠快速、高效地獲取監(jiān)測對象數(shù)據(jù)的位置和屬性信息，可大大提升水政執(zhí)法監(jiān)察隊伍的現(xiàn)場執(zhí)法能力和快速反應(yīng)能力，能夠為日常執(zhí)法巡查監(jiān)控、遙感定期監(jiān)控提供必要的輔助手段。

圖4 2015（左）、2014（右）DOM 套合情況（平原）

圖5 2015（左）、2014（右）DOM 套合情況（山區(qū)）

本文重點探討了監(jiān)測對象解譯方式的選擇、影像時相和分辨率的不同對監(jiān)測對象的影響以及地形起伏對影像套合及監(jiān)測對象對比分析的影響三個方面，表明隨著遙感技術(shù)手段、產(chǎn)品的多樣化，更應(yīng)注重前期的需求分析和可行性分析，選擇最優(yōu)路線達(dá)到最優(yōu)效果。