 本期期刊速读内容来自《中国水土保持》杂志2020年第3期文章《基于协同解译平台的生产建设项目扰动图斑解译》，作者赵永军，夏照华，王念忠，黄兆伟，罗志东，郭浩。 赵永军(1969—)，男，河北石家庄市人，教授级高级工程师，博士，主要从事水土保持咨询与管理工作。 为积极践行“水利工程补短板、水利行业强监管”水利发展改革总基调，贯彻落实“在监管上强手段，在治理上补短板”的水土保持总体工作思路，面对生产建设项目全覆盖“天地一体化”监管所需全面提升监管成果的准确性、时效性、权威性的新要求，在分析传统的解译扰动图斑在工作环境、影像收集与分发、作业人员解译、质量控制，以及管理等方面所面临挑战的基础上，介绍了协同解译平台整体框架，并提出了基于协同解译平台的生产建设项目扰动图斑解译流程。 基于协同解译平台完成了2019年全国647万km2国土面积生产建设项目扰动图斑的解译与汇总，并与生产建设项目监管水土保持信息化监管平台实现了数据交换，有力地支撑了2019年全国生产建设项目“天地一体化”监管工作，面临2020年监管任务覆盖范围广、监测频次高的新特点，基于协同解译平台的解决方案将发挥更大的作用。 目前我国水土流失问题十分严重。截至2018年底，全国土壤侵蚀面积达273.69万km2，占国土总面积（不含港澳台）的28.6%，其中包含不少违法违规建设项目在施工期间脱离水行政主管部门监管造成的新增水土流失。与此同时，生产建设项目是我国经济发展的主要引擎，是全面建成小康社会、提高人民生活水平的重要动力。 生产建设项目在推动经济发展、创造社会财富的同时，其实施过程不可避免地会扰动地表，损毁植被，取土弃渣，加剧土壤侵蚀，若得不到及时监管和防治，就会产生水土流失，破坏生态环境。随着经济社会高质量发展和工业化、城镇化进程的加快推进，生产建设项目所呈现出的点多、面广的特点给水土保持监管带来了新的挑战，传统的监管方式和手段已难以适应加强事中事后监管的要求，这也成了水土保持改革发展的重要短板和面临的突出问题。 2018年以来，水利部在分析新时代治水矛盾转变的重大判断基础上，提出了“水利工程补短板，水利行业强监管”的水利改革发展总基调，强调水土保持工作要“在监管上强手段，在治理上补短板”。为全面落实这一总基调和总思路，需要充分利用信息化技术手段，建立“天地一体”、各方协同、信息共享的机制，全面提升生产建设项目监管的准确性、时效性、权威性，从而使生产建设项目监管能实现“查得清”“弄得准”“干得快”，最终实现生产建设项目违法违规行为“管得住”的目标。 针对生产建设项目的监管，水土保持各级从业人员依据《全国水土保持信息化工作2015—2016年实施计划》开展了38个试点县的生产建设项目“天地一体化”监管工作。依据《全国水土保持信息化工作2017—2018年实施计划》开展了北京、山东、河南、广东、广西、贵州、云南、陕西等8个省（自治区、直辖市）和晋陕蒙接壤地区生产建设项目“天地一体化”监管的全覆盖工作。 2019年，水利部水土保持监测中心组织开展了全国生产建设项目“天地一体化”监管工作。从试点县到部分省份全覆盖监管，到最终全国一体化监管，我们按照生产建设项目水土保持“天地一体化”监管技术规定对生产建设项目扰动图斑从传统解译方式到协同解译等方面进行了大量研究，取得了一系列实用成果。介绍传统解译方式及其在监管应用中面临的挑战，并提出基于协同解译平台的生产建设项目扰动图斑解译方案，意义重大。 1 扰动图斑传统解译工作及其面临的挑战 生产建设项目“天地一体化”监管项目从试点县到省级全覆盖，相关技术支撑单位采用的还是传统的单人单机遥感解译方式，解译工作的任务分配全靠线下项目负责人点对点进行，具体工作环节以串行为主，适当穿插并行工作。主要工作流程包括工作软硬件环境准备、遥感数据收集与分发、作业人员解译、质量控制人员进行质量控制、成果汇总分析与入库等。 1.1 工作软硬件环境准备 传统解译工作一般是单人单机进行人机交互解译，有些单位为了提高单人单机的工作效率，一方面在硬件方面进行升级，提升电脑配置；另一方面采用一些面向对象的半自动解译方法。此外，为了解决遥感影像质量不佳的问题，实际工作中会以其他第三方软件如谷歌、奥维地图、91卫图、天地图等提供的数据为参考。 传统解译工作使用的解译软件若不进行定制开发，则很难完全集成使用这些第三方软件中的数据，且半自动解译方法的使用对参与解译人员的水平提出了更高的要求，导致很多水土保持从业人员不太容易参与该项工作。 1.2 遥感数据收集与分发 传统解译工作中，对收集到的遥感数据一般采用硬盘或者局域网共享复制的方式进行分发，分发单元一般根据作业任务按行政区域来分配，在实际工作中任务的分配一般以县级行政区域作为最小分配单位，各作业人员根据分配任务领取各自所需的遥感数据。 对于小范围的任务，遥感数据的收集与分发面临的挑战还不是十分明显，一旦解译任务是省、市级规模的时候，尤其是遥感影像的存储是采用标准分幅比如1∶1万、1∶5万的时候，每次领取任务涉及的遥感文件数量多、数据量大。 随着遥感数据的普及、遥感数据源的多样化，生产建设项目扰动图斑解译工作采用的遥感影像以优于2m空间分辨率的遥感影像为主。影像数据量少则几GB，大则几百GB甚至达到TB级，传统方式以硬盘或者局域网基于文件的共享与拷贝实现影像个人间的使用，不利于影像的充分、高效运作，导致很多时间浪费在影像的分发上，工作效率低。 一旦同一个区域要临时分配给其他人的时候，影像数据又需要重新拷贝，导致解译工作受时间、地点的限制，由此带来时间浪费和面临影像的损坏、丢失、泄密等新的挑战。 1.3 作业人员解译 传统的遥感解译在整个解译过程中一般由某个作业人员全程完成解译区域的解译工作，扰动图斑的解译不仅要求解译人员具有丰富的遥感知识和目视判读经验，而且还要熟练掌握水土保持专业知识，能对生产建设项目进行快速识别，因此需要对解译人员进行适当培训，解译质量很大程度取决于解译人员的单兵作战能力。但在水土保持行业中同时掌握水土保持、计算机、遥感、GIS等知识的人员相对不足，绝大部分是对水土保持业务特别是生产建设项目比较熟悉的从业人员。 为了解决这一问题，有些单位对解译的流程进行了一些优化，由解译经验丰富的人员参照遥感影像将生产建设项目以点图层的形式标记出来，再通过图层文件分发给其他作业人员对边界进行更新与完善，流程的优化在一定程度上可以弱化专业技术人员不足的挑战，但采用单人单机作业环境不利于文件的分发，尤其是生产建设项目标记人员或者作业人员后期发现前期作业成果存在遗漏或者误判等错误时，会面临信息交互方面巨大的困难。 1.4 质量控制 在传统解译工作流程中，质量控制工作受制于解译工作进度，一般是等解译工作完成或者阶段成果完成后，质量控制人员复制遥感影像、解译成果后开始进行质量控制。检查结果往往是在解译成果图层属性表中增加辅助字段进行文字说明，最终通过文件交换的形式反馈给作业人员进行修改，反复多次的质量控制交互反馈，很容易造成拷贝的数据版本不一致，造成返工，拖慢进度。 在现有解译软件下，质量控制人员无法对解译的过程、解译作业人员的操作习惯等进行评价。在该工作模式下，质量控制人员难以十分方便地在解译过程中介入。对于时间紧、任务重的项目，一旦后期发现质量问题而进行返工，很容易造成项目进度的延误，从而严重影响下一环节的工作。 传统扰动图斑的解译工作除在工作软硬件环境、遥感数据分发、作业人员解译，以及质量控制方面面临诸多不便与挑战外，还在管理上面临很多不方便。 在项目实施过程中，作业单位管理者从管理的角度会关心解译进度，但由于作业数据是分发到若干作业人员的电脑上，每次进度数据的统计与汇总需要从这些作业人员手中收集相关数据，因此会耗费大量时间，若管理者要求的统计频次再高一点，则汇总统计人员面临的挑战与压力更大。 此外，管理者获取的统计数据与当前作业的实际数据有延迟，管理者不易快速、便捷、高效地获取统计汇总数据。 2 协同解译平台整体框架 协同解译平台为北京地拓科技发展有限公司针对生产建设项目“天地一体化”监管业务，基于计算机协同工作原理，立足水土保持行业从业人员知识现状，充分结合行业需求与发展打造的生产建设项目扰动图斑遥感协同解译的工作平台。 平台支持“全国水土保持监督管理系统V4.0”中生产建设项目位置、防治责任范围等信息调用、用户自有数据（影像、矢量数据）本地调用、云端共享，以及任务分配、权限管理、协同解译、质量控制、成果汇交等工作，解译成果可直接交换至生产建设项目监管水土保持信息化监管平台，便于开展扰动图斑现场合规性复核等下一阶段的工作。协同解译平台整体框架见图1。 图1 协同解译平台整体框架 3 扰动图斑协同解译工作流程 协同解译平台采用C/S架构，用户通过协同解译平台客户端软件访问存放在阿里云上的各类数据，注册用户登录系统后，会自动切换到各自的权限工作区域，用户通过“上传”“下载”机制实现与其他作业人员的数据交互与共享。采用协同解译平台的生产建设项目扰动图斑解译流程包括工作环境搭建、遥感数据入库、审校员标记生产建设项目、协作员勾绘扰动图斑、审校员质量控制及汇总统计等环节。 3.1 工作环境搭建 为便于工作的开展，针对水土保持从业人员的现状，协同解译平台按管理员、审校员、协作员三类权限开展工作。管理员具备平台全部权限，主要负责平台数据维护、解译作业区域分配、各解译区域解译人员调配、数据汇总等工作。 审校员由少量具备丰富解译经验的人员担任，主要负责生产建设项目大致位置的标记，对平台解译成果进行质量审核，只有经过审核员审核的成果才能正常流转到下一个工作环节。 协作员由大量水土保持从业人员担任，协作员根据下载的审核员标注的生产建设项目大致位置，对该处扰动图斑进行边界的勾绘。协作员勾绘的边界需经审校员审核后正式进入平台。 管理员、审校员、协作员共用一个客户端软件，根据各自权限由平台自动配置各类人员的功能权限，用户只要安装客户端就完成了工作环境的搭建。 为便于下一步工作的开展，管理员需要对解译区域进行分配，平台支持按照行政区域边界（全国、省、市、县）或者自定义边界进行解译区域的划分，同时将不同的参与人员分配到对应的解译区域。随着解译工作的推进，管理员可灵活调配不同解译区域的作业人员，实现动态工作环境的搭建。 管理员、审校员、协作员等各类协作人员可以不受时间、地点限制进行并行协同作业。 3.2 遥感数据入库 在生产建设项目扰动图斑解译工作中，一般获取到的遥感影像为经过预处理后的成果，可以直接入库使用，数据一般按照行政区或标准分幅进行存放。 为便于遥感影像快速上线使用，一方面采用多台电脑同时对各分幅遥感影像进行入库操作，为降低上传云端网络压力，入库时对数据进行无损压缩处理；另一方面入库时对单台电脑采用多线程并行处理，充分利用电脑的硬件性能。 遥感数据的入库工作与其他各项工作可以并行开展，已上线部分的数据可以随时分配给各作业人员，一次入库，多次灵活快捷调用，大大节省时间，从而提高遥感影像的流转效率。遥感影像入库在云端全程进行加密存储，确保遥感影像安全。 3.3 审校员标记生产建设项目示意位置 在解译工作中，为了充分利用不同水平的人员参与该项工作，首先由解译经验相对丰富的人员担任审校员，审校员参考云端的遥感底图，对生产建设项目大致位置进行标记。 当发现点状或面状生产建设项目扰动的时候，只需双击鼠标，平台会自动生成一个扰动图斑的标记；对于线型项目，直接用鼠标在图上拖动形成一个示意轨迹；当发现比较分散的项目比如风电项目，可以拖动鼠标在图上形成一个示意范围，用于提示协作员此处有扰动图斑需要进行边界勾绘。 审校员在作业的时候，可以充分参考协同解译平台提供的“全国水土保持监督管理系统V4.0”显示的生产建设项目防治责任范围、互联网大数据挖掘产生的矿业权数据、遥感天地图、谷歌地图及历史解译成果，提高标记的准确性，避免多标、漏标、错标等情况的发生。 一旦后期发现存在这些现象，审校员只需修正后，通过平台提供的“上传”机制将结果推送至服务器，协作员通过平台提供的“下载”机制可随时将云端同步最新数据用于修正作业。 3.4 协作员勾绘扰动图斑 协作员采用自己的注册账户登录协同解译平台后，平台根据管理员授权的区域与权限，自动将协作员权限范围内的遥感地图显示在作业界面，协作员通过“下载”机制，同步作业区域审校员标记的生产建设项目扰动图斑示意位置，可以在该位置进行图斑的添加、修改、删除、合并、分割等操作，对于80%的扰动图斑，只需掌握图斑添加、图斑修改等功能就可以完成扰动图斑的解译。 解译过程中，管理员可以根据项目进度和资源情况随时进行作业区域和参与人员的协调分配，协作员只需更新各自协同区域，就可通过平台自动配置相关作业环境、开展相关工作。协同解译平台将传统解译所需复杂、烦琐的操作全部交由系统或者少量管理员来完成，大大降低了协作员的入门门槛，单一的工作内容更容易进行质量控制，便于形成工业化流水线作业。 3.5 审校员质量控制 协作员将解译的成果上传到云端，进行质量控制的审校员登录系统下载自己权限区域的解译成果。所有由协作员解译的成果在图上通过不同的符号和颜色进行区分，比如未审核的图斑带有问号，图斑标记字体为不同颜色等，方便审校员进行质量控制。 开始时，审校员逐图斑进行质量控制，对同一作业区域，协同解译平台也支持多人协同进行解译成果的审核。审核后期会发现部分未审核图斑，单靠符号和颜色不太容易区分，增加审核的劳动强度。平台可提供辅助查找未审核图斑、快速审核等功能支撑审校员快速、便捷、高效地开展审核工作。 3.6 汇总统计 为便于各级参与人员随时随地快速了解扰动图斑解译成果的质量与进度，协同解译平台提供汇总统计功能，能对解译区域面积、图斑数量、解译图斑面积等相关指标进行分类汇总统计，统计结果以图表形式直观展示。 对于管理员权限用户，后台还提供所有用户的操作记录，保证协作作业过程中的所有作业动作被完整记录，便于后期人员绩效评估，数据追溯。 管理员权限用户对数据进行汇总后，可推送至生产建设项目水土保持信息化监管平台共享。 4 结 语 2019年，利用协同解译平台，2019年度水利部水土保持监管遥感解译与判别项目各参与单位先后投入了数百人，顺利完成了16省份全省和5个省份部分区域的生产建设项目扰动图斑的解译工作，完成了部分单位采用其他GIS平台解译的10个省份成果的汇集、规范化工作。 共完成全国647万km2国土面积的生产建设项目扰动图斑解译，并通过协同解译平台交换到生产建设项目水土保持信息化监管平台，有力地支撑了监管的下一阶段工作。 采用协同解译平台能短时间快速组织大量非遥感解译专业人员进行生产建设项目扰动图斑解译，较传统解译方法可以更快地完成解译任务，从而推动整个监管工作的快速推进。 根据《水利部办公厅关于推进水土保持监管信息化应用工作的通知》（办水保〔2019〕198号）的要求，2020年，各省级水行政主管部门要组织开展至少1次覆盖全省的生产建设活动水土保持卫星遥感监管；2021年起，中西部地区、东北三省、北京、天津和河北每年至少要组织开展2次，其他省份每年至少组织开展3次。 水土保持监管信息化工作对遥感影像数据获取与处理、快速解译等方面提出了更高更快的要求。因此，采用基于协同解译平台的生产建设项目扰动图斑的遥感解译方案，可从成果质量、解译效率、质量控制等方面对多频次、全覆盖的监管提供强有力的支撑。 ／End. 山泽学院 |
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