1.2 业务应用需求分析

我国疆域广阔，地形起伏很大，山地丘陵约占全国陆域面积的2/3。复杂的地质构造、多样的地貌类型、暴雨频发的气候特征、密集分布的人口及生产生活的影响，导致水土流失类型复杂、面广量大，水土流失也是我国重大的环境问题。水土保持是我国生态文明建设的重要组成部分，是江河治理的根本，是山丘区小康建设和新农村建设的基础工程，事关国家生态安全、防洪安全、饮水安全和粮食安全。新中国成立以来，党中央、国务院高度重视水土保持工作，我国水土流失防治取得了举世瞩目的成就。新时期，党的十八大、十八届三中全会、四中全会提出了生态文明建设、全面深化改革、推进依法治国的新要求，这同时也对新时期的水土保持工作提出更高的要求。充分利用高分遥感等新技术手段，成为加快推进实施好水土保持工作的必要选择。根据水土保持行业特点，高分遥感技术在水土保持领域的应用十分广泛，本项目重点针对行业管理需求迫切的土壤侵蚀定量评价、水土保持综合治理措施监测、生产建设项目水土保持监测等方面开展研究。

1.2.1 土壤侵蚀监测与评价应用需求

水土流失是我国重大的环境问题。目前我国水土流失面积尚有294.91万km²，占国土面积的30.7%，严重的水土流失导致水土资源破坏、生态环境恶化、自然灾害加剧，威胁国家生态安全、防洪安全、饮水安全和粮食安全，是我国经济社会可持续发展的突出制约因素。水土保持监测是一项重要的基础性工作，在政府决策、经济社会发展和社会公众服务中发挥着重要作用。根据《中华人民共和国水土保持法》（简称《水土保持法》）规定，需要定期开展水土保持普查和监测工作，对水土流失类型、面积、强度、分布状况和变化趋势进行动态监测；中华人民共和国水利部第12号令《水土保持生态环境监测网络管理办法》已明确规定“水土保持生态环境监测数据实行年报制度”；2004年水利部发布《全国水土保持预防监督纲要（2004—2015年）》，提出要求“区县级每年对水土流失进行公告，地市级2～3年进行水土流失公告、省级至少5年对水土流失进行公告，全国水土保持工作每年对重点项目水土流失动态进行公告，每5年对重点地区进行一次公告，每10年公告一次全国水土流失状况”。2015年10月国务院批复同意《全国水土保持规划（2015—2030年）》，明确提出了全面开展水土保持普查和专项调查、水土流失重点预防区和重点治理区监测、水土保持重点工程效益监测、生产建设项目水土保持监测等重点任务。基于以上政策的需求，研究探索简单、快速的水土流失监测手段和应用技术，实现对土壤侵蚀的定量化评价，对于全面做好水土保持监测工作变得非常必要和急迫。遥感尤其是高分遥感技术具有获取信息周期短、现势性强、宏观性、动态性强的优势，无疑是最快速、最有效地获得土壤侵蚀定量评价因子信息的先进手段。从20世纪80年代末到21世纪初，水利部利用遥感技术，先后组织了三次全国水土流失普查，查清了我国相应时期的土壤侵蚀的类型、面积和分布状况。

推动和规范高分遥感在水土保持监测中的应用，尽快研究突破基于高分遥感数据的水土保持监测指标快速提取技术、研发可推广应用的软件产品，是目前高分遥感水土保持监测领域的一个重点技术攻关工作。长期以来，高分遥感数据的匮乏、高昂成本、时效性低以及缺少软件系统的支撑都成为制约土壤侵蚀定量评价实现的瓶颈。国产高分卫星的升空，为水力侵蚀定量评价提供了数据基础，高分遥感水力侵蚀定量评价软件的研究和实现，使水力侵蚀定量评价支撑日常业务需求成为可能，能够填补国内空白。高分遥感水力侵蚀定量评价使全国各级水行政主管部门对水土流失情况有更精准的掌控，为水土流失动态公告的发布提供有力的数据支撑，可为各级水行政主管部门增加水土流失公告发布的频次。

1.2.2 水土保持治理措施监测与评价应用需求

党中央、国务院历来高度重视水土保持工作，带领人民群众开展了大规模水土流失综合防治。水土保持治理措施结合人工建筑物和自然植物实现保持水土功能，体现了水土保持山水林田湖协同一体的综合治理的理念，对防治水土流失，保障防洪安全、生态安全，促进社会经济可持续发展都至关重要。新中国成立以来，各级人民政府投入大量人力、物力加大对水土流失的治理力度，有效改善了水土保持生态环境。特别是近年来，各级水利、水土保持水保管理部门依托《水土保持法》，不断创新水土保持投入和监管机制，逐步健全水土保持生态补偿制度，不断发挥国家投资拉动作用，引导民间资本治理水土流失。据统计，《水土保持法》颁布4年来，中央直接用于水土保持的投资达190多亿元，超过“十五”和“十一五”水土保持投资总和。据不完全统计，《水土保持法》颁布4年来平均每年吸引民间资本参与水保建设近40亿元，接近全国水土保持投资的1/3，完成了大量的水土保持设施建设和水土流失治理工程建设。截至目前，全国水土保持措施保存面积已达到107万km²，累计综合治理小流域7万多条，实施封育保护80多万km²。其中，2013年当年新修基本农田（包括坡改梯）72.67万hm²，营造水土保持林141.10万hm²，经济果木林56.80万hm²，种草34.0万hm²，新建淤地坝285座。

自国家水土保持重点建设工程开始实施以来，工程投资规模和实施范围不断扩大，为水土保持治理措施监测与评价工作带来了新挑战。各级主管部门不仅要掌握水土保持措施的数量和类型，更急需全面掌握其面积、分布、现状、效益等情况，及时、准确地监测水土保持治理措施的防治效果，保证工程投资效益发挥，实现生态建设与经济发展“双赢”。同时，在土壤侵蚀定量研究领域的分析计算模型，如ULSE土壤侵蚀计算模型和CLSE水力侵蚀定量评价模型中，水土保持治理措施均作为重要输入因子参与其中，用来客观、定量地评价土壤侵蚀情况。

传统水土保持治理措施的监测与评价依靠人工上报数据来评价水土保持治理措施建设情况、治理效果和资金使用情况，耗时耗力，获取的数据欠缺客观性和精准性。面对水土保持监测与评价工作的新需求，遥感技术较传统方法具有明显优势。高分辨率影像中地物的几何结构和特征更加明显，空间信息更加丰富，地物的尺寸、形状、邻域地物的关系在影像上得到更好的反映。利用高分遥感影像提取水土保持治理措施，获取水土保持治理措施的数量和分布，可以大大提高水土保持措施监测的精度和效率，为政府部门对该区域水土保持治理措施的建设情况监督、监测提供客观、及时、有效的技术手段，避免重复统计，避免水土保持治理措施占用基本农田、横向拦水，避免与生产建设项目用地冲突等现象出现。因此，基于高分遥感的水土保持治理措施快速提取作为本项目的关键研究环节，具有重要意义。

1.2.3 生产建设项目水土保持监测与评价应用需求

大型生产建设项目的建设是我国社会主义现代化建设的重要组成部分，加强生产建设项目水土保持监督和监测工作，控制水土流失、保护水土资源、改善生态环境，是我国贯彻落实全面、协调、可持续的科学发展观，全面建设小康社会、实现社会主义现代化的战略措施。自1991年《中华人民共和国水土保持法》颁布实施以来，为加强生产建设项目水土保持工作，切实控制开发建设过程中人为水土流失的发生和发展，减轻人为水土流失危害，全国累计有38万个生产建设项目制定并实施了水土保持方案，防治水土流失面积超过15万km²，有效保护和改善生态环境，保障了经济社会的可持续发展。

党的十八大以来，党中央、国务院对全面深化改革，加快深化简政放权、放管结合、职能转变作出全面部署，行政体制改革进入“快车道”。水土保持行政管理改革作为水利行政体制改革的重要组成部分，也置身其中。根据国务院的有关部署，生产建设项目水土保持方案审批不再作为前置审批，与生产建设项目核准及其他行政审批实行并联办理，同时部分行业水土保持方案审批下放至地方水行政主管部门。在生产建设项目水土保持简政放权的同时，如何创新管理理念和模式，加强事中、事后监管，是水行政主管部门亟须解决的重要问题。近年来由于国家经济的快速发展，能源开发和基础设施建设的力度也随之不断加大，出现了生产建设项目集中连片的区域。这些区域具有扰动地表和破坏植被面积较大、挖填土石方量多、堆置废弃物较散、人为水土流失严重等特点。以往，通常利用人工调查监测与定位观测相结合的方法对生产建设项目的水土流失情况和水土保持措施施工情况进行监测；或采用“人海战术”的“地毯式”排查方式进行生产建设项目监管。这种方法盲目、被动、效率低、周期长、实时性差，且需要大量的人力、物力，难以满足生产建设项目水土保持监督与监测快节奏的行业需求。

高分卫星遥感数据具有宏观性、现势性、客观性、连续性和经济性的特点和优点。基于生产建设项目水土保持监测与监管迫切需求、本底资料的匮乏和技术手段薄弱的现状，有必要利用高分遥感技术开展生产建设项目水土保持监测与监管。以水土保持方案审批结果和相关法律法规为依据，对生产建设项目扰动地表面积、建设进度及变更情况、弃土弃渣场的位置等监测目标进行分析，对生产建设项目是否编报水土保持方案，是否超出项目批复的建设范围产生新的地表扰动，是否按照水土保持方案批复的措施与进度开展水土保持工作等进行监管，为违法违规生产建设项目发现提供基础数据，为生产建设项目水土保持监督执法提供决策依据。同时，以生产建设项目水土保持防治措施设计施工为依据，分析水土保持措施建设数量、质量、分布、施工进度和防治效果，为水土保持专项验收提供依据。综合上述生产建设项目的政策要求、业务需求和服务目标，基于高分遥感技术，结合地面实地检查，开展“天地一体化”的生产建设项目水土保持全周期、全流程的监测与监管，是加强生产建设项目水土保持事中、事后监管和监测的技术手段。