遙感技術(shù)在高郵湖邵伯湖管理中的應(yīng)用研究

樊 旭，張 暉， 梁文廣

（1.江蘇省江都水利工程管理處，225200，江都；2.江蘇省水利科學(xué)研究院，210017，南京）

一、概述

為加強(qiáng)湖泊保護(hù)，江蘇省于2004年頒布了《江蘇省湖泊保護(hù)條例》，為高郵湖、邵伯湖的管理與保護(hù)提供了法律依據(jù)。江蘇省水利廳授權(quán)江蘇省江都水利工程管理處負(fù)責(zé)對(duì)高郵湖、邵伯湖進(jìn)行統(tǒng)一管理與保護(hù)，建立了高郵湖、邵伯湖執(zhí)法巡查制度，查處、打擊高郵湖、邵伯湖保護(hù)范圍內(nèi)違法占用行為。但是，通過(guò)一段時(shí)間的車船巡查發(fā)現(xiàn)，受湖區(qū)范圍大、地形復(fù)雜、人員經(jīng)費(fèi)少等因素限制，常規(guī)巡查不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)全湖范圍內(nèi)的違法開發(fā)行為，從而助長(zhǎng)了涉湖違法建設(shè)項(xiàng)目的進(jìn)一步增加。

遙感技術(shù)是一種借助于衛(wèi)星、飛機(jī)、氣球等平臺(tái)的探測(cè)技術(shù)，具有探測(cè)范圍廣、快速、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、經(jīng)濟(jì)客觀等一系列優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)行湖泊動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的一種行之有效的手段。遙感技術(shù)的這些特點(diǎn)，能夠較好地彌補(bǔ)常規(guī)湖泊巡查中的不足，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)涉湖周邊違法開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目。2009年開始，江蘇省水利廳委托江蘇省水利科學(xué)研究院，利用高分遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)高郵湖、邵伯湖保護(hù)范圍內(nèi)進(jìn)行開發(fā)利用監(jiān)測(cè)，對(duì)遙感發(fā)現(xiàn)的變化經(jīng)巡查核實(shí)后確認(rèn)為違法行為的，進(jìn)行及時(shí)查處。該工作至今已連續(xù)開展了四年。

二、技術(shù)方法

1.資料收集與處理

需要收集的遙感影像資料包括高郵湖、邵伯湖現(xiàn)狀（本年度）遙感影像和歷史（上一年度）參考影像。考慮到監(jiān)測(cè)目標(biāo)的大小以及遙感數(shù)據(jù)的成本等因素，通常選用2.5 m左右分辨率影像。高分遙感數(shù)據(jù)源包括國(guó)產(chǎn)CBERS—02B與ZY—1 02C、日本 A—LOS和印度P5等，詳見(jiàn)表1所示。

影像資料收集后，經(jīng)過(guò)圖像融合、幾何校正、圖像拼接、圖像裁剪、圖像增強(qiáng)等處理，得到研究區(qū)高分辨率彩色融合遙感影像。其中，遙感影像幾何校正選用1∶1萬(wàn)地形圖，幾何校正誤差控制在一個(gè)像元內(nèi)。

其他需要收集的資料包括高郵湖、邵伯湖保護(hù)范圍線、湖泊保護(hù)界樁數(shù)據(jù)、水位數(shù)據(jù)、湖泊開發(fā)利用圖和縣級(jí)行政邊界等。

2.湖泊年度對(duì)比及變化區(qū)域提取

在Arcgis軟件支持下，疊加本年度與上一年度高郵湖、邵伯湖高分遙感影像、保護(hù)范圍線等數(shù)據(jù)，以高分遙感影像目視判讀為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)比分析兩期遙感影像，提取高郵湖、邵伯湖保護(hù)范圍內(nèi)變化的區(qū)域。

表1 2008—2012年遙感數(shù)據(jù)源

結(jié)合湖泊開發(fā)利用圖、湖泊水位數(shù)據(jù)等資料，采用綜合遙感分析方法，剔除水位變化、船只臨時(shí)?？康茸兓瘏^(qū)域，保留可能為開發(fā)利用變化的區(qū)域，并記錄該變化區(qū)域中心地理坐標(biāo)、面積、所屬行政區(qū)劃、臨近湖泊保護(hù)界樁等，制作湖泊年度變化分布圖和變化區(qū)域遙感對(duì)比圖片。

在此基礎(chǔ)上對(duì)高郵湖、邵伯湖保護(hù)范圍內(nèi)變化區(qū)域進(jìn)行整理，形成高郵湖、邵伯湖保護(hù)范圍內(nèi)開發(fā)利用年度變化遙感監(jiān)測(cè)分析報(bào)告初稿。

3.現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)

為了核實(shí)遙感監(jiān)測(cè)到的詳細(xì)變化情況，江蘇省江都水利工程管理處將湖泊監(jiān)測(cè)報(bào)告分發(fā)到湖泊變化區(qū)域所屬市縣區(qū)水利(務(wù))局湖泊管理部門，各部門結(jié)合變化區(qū)域的地理坐標(biāo)和鄰近界樁號(hào)，通過(guò)湖泊巡查對(duì)變化區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)。核實(shí)內(nèi)容包括該變化是否屬實(shí)，建設(shè)項(xiàng)目名稱、內(nèi)容、審批情況以及是否違規(guī)，并拍攝相關(guān)照片。

江蘇省江都水利工程管理處將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)情況，對(duì)遙感監(jiān)測(cè)變化進(jìn)一步整理，將每一處遙感監(jiān)測(cè)到的變化附加現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)情況和照片，形成年度高郵湖、邵伯湖保護(hù)范圍內(nèi)開發(fā)利用變化遙感監(jiān)測(cè)報(bào)告。

4.違法行為查處

江蘇省水利廳編制了省管湖泊月報(bào)，每月通報(bào)湖泊違法行為查處情況，以督促涉湖違法行為的處理。

三、監(jiān)測(cè)結(jié)果

2009年高郵湖、邵伯湖保護(hù)范圍內(nèi)變化較少，而2010年后，變化區(qū)域迅速增加。2009—2012年，高郵湖保護(hù)范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn)變化66處，總面積4.00 km2；而同期邵伯湖共發(fā)現(xiàn)變化56處，總面積3.16 km2。這反映了高郵湖、邵伯湖近年周邊開發(fā)力度比較大。

通過(guò)分析現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)后的資料，高郵湖近年監(jiān)測(cè)到的變化主要為路橋建設(shè) （S333省道及新民灘特大橋、狀元溝大橋等）、避風(fēng)港建設(shè)、水利工程維護(hù)（堤防加固、閘站拆除）、候鳥觀測(cè)站、土地平整、工程臨時(shí)工棚等；邵伯湖主要變化為S333省道及新民灘特大橋、淮河入江水道整治工程新民灘切灘工程、高壓線建設(shè)、湖泊管理單位管理用房建設(shè)、臨時(shí)養(yǎng)鴨棚等。

2009—2012年高郵湖、邵伯湖保護(hù)范圍內(nèi)大工程、大項(xiàng)目等不斷出現(xiàn)，反映了高郵湖、邵伯湖的保護(hù)面臨著緊迫形勢(shì)，因此必須加強(qiáng)湖泊的管理與保護(hù)，運(yùn)用高科技手段（比如遙感技術(shù))加強(qiáng)對(duì)湖泊的定期監(jiān)測(cè)。

四、結(jié)論與建議

將遙感技術(shù)與湖泊巡查、湖泊執(zhí)法結(jié)合起來(lái)，建立遙感監(jiān)測(cè)、巡查核實(shí)、湖泊執(zhí)法的湖泊管理模式，克服了常規(guī)湖泊車船巡查受范圍、環(huán)境、經(jīng)費(fèi)、人員等的限制，以及巡查的盲目性等不足。將遙感技術(shù)與湖泊巡查相結(jié)合，融合了遙感監(jiān)測(cè)全面、快速、客觀、經(jīng)濟(jì)、針對(duì)性強(qiáng)的特點(diǎn)，以及現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)的準(zhǔn)確性，為湖泊執(zhí)法建立了較好的技術(shù)支撐，提升了高郵湖、邵伯湖信息化與現(xiàn)代化管理水平，促進(jìn)了湖泊的保護(hù)與合理開發(fā)。但是，通過(guò)多年的湖泊遙感監(jiān)測(cè)也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題與不足，主要表現(xiàn)在：

①衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)尤其是高分衛(wèi)片數(shù)據(jù)由于單景影像覆蓋范圍較小，重訪周期較長(zhǎng)，通常一年內(nèi)有效覆蓋只有一到兩次，時(shí)效性不理想，不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)湖泊周邊違法行為，從而造成了違法行為的既成事實(shí)，增加了事件處理的難度，提高了成本；另外高分遙感影像資料較少且成本較高，一定程度上限制了在湖泊管理中的應(yīng)用。

②隨著國(guó)家南水北調(diào)東線的開通，以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展加劇了水質(zhì)污染，對(duì)高郵湖、邵伯湖水質(zhì)監(jiān)測(cè)的需求進(jìn)一步增強(qiáng)，而常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)由于布點(diǎn)有限，不能準(zhǔn)確反映全湖水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化情況。目前缺乏高郵湖、邵伯湖全湖水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)。

③高郵湖、邵伯湖為過(guò)水性湖泊，湖泊水面不是封閉水域，受周邊河流的影響較大，而管理部門對(duì)河道的監(jiān)管不足，進(jìn)而影響到湖泊的管理與保護(hù)。

考慮到這些問(wèn)題與不足，建議從以下方面改進(jìn)提升高郵湖、邵伯湖現(xiàn)代化管理水平。

①鑒于無(wú)人機(jī)在數(shù)據(jù)采集方面的優(yōu)勢(shì)，在江蘇省水利廳的支持下，開展無(wú)人機(jī)系統(tǒng)在湖泊開發(fā)利用監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究，為無(wú)人機(jī)系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用于湖泊監(jiān)測(cè)積累經(jīng)驗(yàn)。

②考慮到國(guó)家南水北調(diào)東線工程對(duì)流經(jīng)區(qū)域水質(zhì)的控制，以及區(qū)域內(nèi)工業(yè)發(fā)展與圈圩養(yǎng)殖等生產(chǎn)生活行為造成水質(zhì)下降的趨勢(shì)，建議加強(qiáng)高郵湖、邵伯湖水質(zhì)遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究，定期評(píng)估湖泊水質(zhì)狀況，對(duì)湖泊管理部門掌握全湖范圍內(nèi)水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化、保障國(guó)家南水北調(diào)東線和區(qū)域內(nèi)的水質(zhì)安全具有重要的意義。

③為進(jìn)一步保證流域防洪安全與生態(tài)安全，建議加強(qiáng)高郵湖、邵伯湖周邊河流遙感監(jiān)測(cè)，全面監(jiān)控湖泊與河道的開發(fā)利用行為。

[1]湯超，樊旭.高郵湖、邵伯湖水環(huán)境現(xiàn)狀及治理對(duì)策[J].水環(huán)境治理，2009（11）.

[2]廖高明.高郵湖的形成與發(fā)展[J].地理學(xué)報(bào),1992,47(2).

[3]于雪英，江南.基于 RS、GIS技術(shù)的湖面變化信息提取與分析 [J].湖泊科學(xué)，2003,15（1）.