反演洞庭60年變遷史

余德清

洞庭天下水，岳陽(yáng)天下樓。

美麗富饒的洞庭湖區(qū)，位于長(zhǎng)江中游以南，湖南省北部，是我國(guó)目前水量最大的淡水湖，也是我國(guó)首批加入國(guó)際《濕地公約》的 7 塊重要濕地之一。

洞庭湖擔(dān)負(fù)著調(diào)蓄長(zhǎng)江和湘、資、沅、澧四水洪峰的重要任務(wù)，對(duì)長(zhǎng)江流域乃至全國(guó)的生態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)揮著重要作用，也為保障我國(guó)糧食安全作出了重要貢獻(xiàn)。

洞庭湖的生態(tài)文明課題

多年來(lái)由于人類不合理的開(kāi)發(fā)利用，給洞庭湖區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)了許多負(fù)面影響，致使生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重退化。目前，洞庭湖區(qū)濕地存在諸多問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：湖區(qū)環(huán)境污染日益加?。簧锒鄻有詼p少，珍稀物種瀕危；泥沙淤積嚴(yán)重，湖泊萎縮，洪水水位升高，調(diào)蓄功能下降；水文環(huán)境趨于惡化，洪澇災(zāi)害日益頻繁；血吸蟲(chóng)病盛行，疫區(qū)面積有擴(kuò)展趨勢(shì)；濕地生態(tài)質(zhì)量下降，功能衰退。洞庭湖生態(tài)形勢(shì)已經(jīng)十分嚴(yán)峻，時(shí)刻危及兩湖平原甚至長(zhǎng)江中下游流域的安全。洞庭湖區(qū)域整體環(huán)境一旦持續(xù)惡化，勢(shì)必難以逆轉(zhuǎn)。保護(hù)好洞庭湖一湖清水，是我們義不容辭的責(zé)任和使命。

為此，2014年4月國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)設(shè)立洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)（國(guó)函〔2014〕46號(hào)）。這是深入實(shí)施促進(jìn)中部地區(qū)崛起戰(zhàn)略的重大舉措，對(duì)于探索大湖流域以生態(tài)文明建設(shè)引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面發(fā)展新路徑，促進(jìn)長(zhǎng)江中游城市群一體化發(fā)展和長(zhǎng)江全流域開(kāi)發(fā)開(kāi)放具有重要意義。

為充分發(fā)揮地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果的綜合性、全面性、客觀性等優(yōu)勢(shì)，為《洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃》制定具體實(shí)施方案、編制重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)規(guī)劃提供服務(wù)，湖南省地理國(guó)情普查領(lǐng)導(dǎo)小組設(shè)立了“洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)”項(xiàng)目。項(xiàng)目由近年來(lái)一直承擔(dān)著洞庭湖區(qū)資源環(huán)境遙感調(diào)查與監(jiān)測(cè)工作，擁有豐富的歷史成果資料和技術(shù)優(yōu)勢(shì)的湖南省遙感中心、湖南師范大學(xué)、中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）承擔(dān)。

地理國(guó)情監(jiān)測(cè)再現(xiàn)60年洞庭變遷史

項(xiàng)目利用多時(shí)相、多尺度、多光譜的歷史遙感數(shù)據(jù)，地理國(guó)情普查的高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)及基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)等，整合利用已有的相關(guān)專題信息，開(kāi)展湖泊面積、水面分布等變化監(jiān)測(cè)，客觀反映洞庭湖區(qū)生態(tài)環(huán)境要素歷史變化，形成客觀、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)成果；同時(shí)采用變化檢測(cè)、縱向比較、橫向?qū)Ρ?、類比分析等方法，開(kāi)展洞庭湖湖泊水面與湖容變化研究，加強(qiáng)空間分布數(shù)據(jù)的濕地生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)，分析三峽庫(kù)區(qū)運(yùn)行前后洞庭湖區(qū)生態(tài)環(huán)境的變化情況，總結(jié)生態(tài)環(huán)境信息的變化趨勢(shì)。主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括：開(kāi)展1955-2014年洞庭湖區(qū)的湖泊萎縮、河道變遷、湖岸（堤壩）變化監(jiān)測(cè)；開(kāi)展1973-2014年洲灘擴(kuò)張演變及其地表覆蓋變化、血吸蟲(chóng)釘螺孳生環(huán)境變化監(jiān)測(cè)；開(kāi)展1984-2014年湖泊周邊潛在污染源和疑似排泄口變化監(jiān)測(cè)；開(kāi)展1993-2014年來(lái)洞庭湖濕地景觀變化等生態(tài)環(huán)境信息監(jiān)測(cè)以及湖泊水面與湖容變化監(jiān)測(cè)。在此基礎(chǔ)上，基于洞庭湖歷史演變調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和水下地形圖數(shù)據(jù)，建立不同水位下的湖泊三維可視化耦合模型，反演洞庭湖泥沙淤積與湖泊萎縮歷史，評(píng)價(jià)三峽庫(kù)區(qū)運(yùn)行前后洞庭湖區(qū)生態(tài)景觀健康演變。初步統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目使用的航天航空影像在100個(gè)時(shí)相以上，包括1950年代初期前蘇聯(lián)的航拍影像、1960年代美國(guó)的鎖眼衛(wèi)星數(shù)據(jù)、1970年代的美國(guó)的MSS 衛(wèi)星數(shù)據(jù)、1980-1990年代的TM/ETM+衛(wèi)星數(shù)據(jù)以及本世紀(jì)以來(lái)我國(guó)的CBERS/02B/02C/ HJ-1/GF-1/ZY-3/TH-1等多種國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星影像。

初步監(jiān)測(cè)成果表明，洞庭湖湖盆總面積15790.93 km2（湖南部分）；歷史圍垸228個(gè)，圍墾面積10042.50 km2，占湖盆總面積的63.60%。天然主湖泊面積2600.98km2（東洞庭湖1304.36km2、南洞庭湖900.68km2、目平湖323.01km2、七里湖72.93km2），大通湖等其他湖泊面積590.93 km2，河洪道面積1130.02Km2。枯水期東洞庭湖、南洞庭湖與目平湖洲土出露面積達(dá)1600～2200km2，占三湖總面積的63%～88%；平水期三湖洲土出露面積1100～1500km2，占湖盆總面積的43%～60%；豐水期三湖洲土出露面積不到500km2，占湖盆總面積在20%以下。洞庭湖水面季節(jié)變幅超過(guò)85%，洪水期汪洋一片，枯水期幾條“線”（見(jiàn)附圖）。豐水季節(jié)，當(dāng)城陵磯水位在34m以上時(shí)，幾乎所有洲土均被淹沒(méi)，洞庭湖呈現(xiàn)“浩浩蕩蕩，橫無(wú)際涯”的“煙波浩淼”景象；而在枯水季節(jié)，城陵磯水位在20m左右，洲土中以蘆葦、楊樹(shù)、湖草為主，間有成片的蔬菜、油菜等季節(jié)性耕作，洞庭湖則是“一望無(wú)垠，牛羊成群”的“江南草原”景觀。2007年1月14日，城陵磯水位21.27m，洞庭湖天然主湖泊水面面積僅510.93km2（東洞庭湖190.10km2、南洞庭湖250.04km2、目平湖69.86km2、七里湖0.93km2）。

目前，洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作正在緊鑼密鼓地開(kāi)展，預(yù)計(jì)今年10月底可完成各項(xiàng)監(jiān)測(cè)任務(wù)，發(fā)布監(jiān)測(cè)成果。

劉 俠

原籍江蘇，畢業(yè)于北京地質(zhì)學(xué)院。1985年擔(dān)任湖南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站（湖南省遙感中心）首任站長(zhǎng)兼總工程師，1987年晉升教授級(jí)高級(jí)工程師。先后被評(píng)為湖南省優(yōu)秀科學(xué)工作者，全國(guó)地質(zhì)系統(tǒng)勞動(dòng)模范，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家等。是中國(guó)遙感應(yīng)用協(xié)會(huì)發(fā)起人之一，并曾擔(dān)任湖南省經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)研究中心常務(wù)副主任，湖南省科協(xié)常委，中國(guó)遙感應(yīng)用協(xié)會(huì)環(huán)境遙感常務(wù)副理事長(zhǎng)，專家委員會(huì)副主任、顧問(wèn)，湖南省政府洞庭湖防洪系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師等。

劉俠在長(zhǎng)期的科研生產(chǎn)實(shí)踐工作中，為我國(guó)遙感應(yīng)用的創(chuàng)建和發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。曾在湖南首次提出開(kāi)展遙感地質(zhì)的設(shè)想，并組織了湖南第一次遙感實(shí)驗(yàn)、組建第一個(gè)遙感實(shí)驗(yàn)室，完成我國(guó)第一部遙感專著《資源遙感的方法和實(shí)踐》，提出和主持了我國(guó)首次國(guó)土調(diào)查多平臺(tái)遙感試驗(yàn)國(guó)家“六五”攻關(guān)項(xiàng)目等。