遙感測(cè)繪技術(shù)保障洞庭湖水資源
洞庭天下水,岳陽(yáng)天下樓。洞庭湖是中國(guó)第二大淡水湖,也是長(zhǎng)江中下游地區(qū)至關(guān)重要的防洪屏障。仲夏時(shí)節(jié),我們走訪湖南省遙感中心,了解洞庭湖變化的歷程以及地理國(guó)情監(jiān)測(cè)在洞庭湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮的積極作用。
刻不容緩 生態(tài)保護(hù)上升為國(guó)家戰(zhàn)略
洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地跨湘鄂兩省,處于東部沿海地區(qū)和中西部地區(qū)過(guò)渡帶、長(zhǎng)江開(kāi)放經(jīng)濟(jì)帶和沿海開(kāi)放經(jīng)濟(jì)帶結(jié)合部,區(qū)位優(yōu)勢(shì)獨(dú)特,生態(tài)功能突出,擔(dān)負(fù)著保障國(guó)家糧食安全和長(zhǎng)江流域水生態(tài)安全的重大責(zé)任。2014年4月14日,國(guó)務(wù)院批復(fù)《洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃》,標(biāo)志著加快洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè),打造更加秀美富饒的大湖經(jīng)濟(jì)區(qū)正式上升為國(guó)家戰(zhàn)略。
與此同時(shí),湖南省地理國(guó)情普查工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室同步啟動(dòng)洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)專題,選定湖南省遙感中心承擔(dān)監(jiān)測(cè)任務(wù)。2016年4月,國(guó)家測(cè)繪地理信息局將洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)列入國(guó)家級(jí)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)試點(diǎn)項(xiàng)目。
測(cè)繪人員在洞庭湖區(qū)進(jìn)行遙感影像實(shí)地勘察
3年間,湖南省遙感中心以測(cè)繪遙感技術(shù)為支撐,整合并充分利用豐富的測(cè)繪地理信息資源和專題數(shù)據(jù)資料,開(kāi)展洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地理國(guó)情監(jiān)測(cè),基本查明了洞庭湖的湖泊萎縮、洲灘變遷、濕地保護(hù)等情況,并形成專題性監(jiān)測(cè)成果,與以往監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行對(duì)比和變化分析,為服務(wù)洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)、保護(hù)洞庭湖生態(tài)環(huán)境提供了客觀資料和科學(xué)依據(jù),為全國(guó)其他省份開(kāi)展地理國(guó)情監(jiān)測(cè)提供了參考和范例。
百年變遷 遙感影像一目了然
“要想徹底摸清洞庭湖湖泊演變的前因后果,必須追根溯源,掌握盡可能詳實(shí)的歷史資料數(shù)據(jù)?!?洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、湖南省遙感中心總工程師余德清告訴我們。
為了查明洞庭湖早年的數(shù)據(jù)資料,項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)來(lái)到湖南省圖書(shū)館,找到了該館珍藏的1896 年(清光緒22年) 由德國(guó)傳教士帶隊(duì)測(cè)繪的洞庭湖全圖 。這是迄今為止能收集到的洞庭湖地區(qū)最古老的地圖。
“不僅如此,用于研究的材料還整合了國(guó)內(nèi)外的衛(wèi)星遙感、航拍數(shù)據(jù),從1954年前蘇聯(lián)獲取的航空像片,到1967 年以來(lái)獲取的各類衛(wèi)星遙感影像,能收集的都盡可能收集來(lái)了?!?余德清說(shuō)。
通過(guò)對(duì)洞庭湖進(jìn)行連續(xù)動(dòng)態(tài)的地理國(guó)情監(jiān)測(cè),湖南省遙感中心對(duì)湖泊的演變了如指掌。采訪中我們了解到,洞庭湖監(jiān)測(cè)主要采用遙感技術(shù)及人機(jī)交互式解譯方法,同時(shí)利用這些不同時(shí)期衛(wèi)星記錄、航拍所得到的照片,按精細(xì)度整合湖泊的面積、水位、洲灘等元素,查明了1896年以來(lái)120年間洞庭湖主湖泊萎縮情況和1954年以來(lái)零星湖泊的萎縮情況,同時(shí)對(duì)生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)的河湖水域岸線、疑似污染源、水生態(tài)、國(guó)土空間開(kāi)發(fā)及洪澇災(zāi)害應(yīng)急等多個(gè)重要地理國(guó)情信息進(jìn)行了分析比對(duì),形成了豐富的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)成果。
百年來(lái)洞庭湖變化的趨勢(shì)如何?我們?cè)诤鲜∵b感中心看到了部分研究成果圖。
“120年間,洞庭湖主湖泊面積從5146.71平方公里減少到2680.29平方公里,減幅高達(dá)47.92%。其中從1896年到1978年的82年間是湖泊面積的銳減時(shí)期,減少了2434.65平方公里。1978年到現(xiàn)在,湖面面積基本維持穩(wěn)定?!焙綔y(cè)遙感辦公室副主任賀秋華指著對(duì)比圖說(shuō)。
我們了解到,1954年,洞庭湖區(qū)共有零星湖泊612個(gè),總面積1576平方公里。迄今,完全消亡的101個(gè),存在不同程度萎縮情況的503個(gè),沒(méi)有變化的僅8個(gè)。1954年至今,洞庭湖區(qū)零星湖泊面積減小768平方公里,減幅為48.77%。
“究其原因主要是因圍湖造田引起的,并且近年來(lái)仍然存在圍湖圈地的情況。這些監(jiān)測(cè)成果得到了省政府的高度重視,在水利部門(mén)的監(jiān)督下現(xiàn)在已經(jīng)拆除到位?!庇嗟虑宸治隽酥饕颉?/span>
2003年6月,三峽水利工程的運(yùn)行,在很大程度上改變了長(zhǎng)江三口的來(lái)水來(lái)沙條件,那么對(duì)洞庭湖的洲灘演化有怎樣的影響呢?遙感中心的技術(shù)人員利用1994年到2016年間120個(gè)時(shí)相的多平臺(tái)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù),結(jié)合城陵磯多年水位觀測(cè)資料、洞庭湖多年泥沙出入資料,查明了三峽水庫(kù)運(yùn)行前后洞庭湖的洲灘面積變化情況。
監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,洞庭湖的洲灘出露面積隨水位升降而明顯變化。1994年以來(lái)最大洲灘面積為2428.03平方公里,出現(xiàn)在1996年3月13日;最小洲灘面積為45.99平方公里,出現(xiàn)在1998年8月20日。
除此之外,遙感中心的技術(shù)人員們還會(huì)到洞庭湖實(shí)地核查,他們不僅對(duì)衛(wèi)星圖上“宏觀”的洞庭湖了然于心,對(duì)真實(shí)的洞庭湖“微觀”短期變化亦有觀察。“在遙感圖上發(fā)現(xiàn)了違法圍垸、畜禽養(yǎng)殖或者大片污染,我們會(huì)到實(shí)地去核查,拍下真實(shí)照片,為決策部門(mén)提供更詳實(shí)有力的依據(jù)?!辟R秋華說(shuō)。
秀美洞庭 成果應(yīng)用功不可沒(méi)
2017年5月7日,隨著一聲巨響,下塞湖北閘轟然倒下,下塞湖土圍內(nèi)3萬(wàn)多畝湖洲與洞庭湖重新融為一體,標(biāo)志著洞庭湖內(nèi)面積最大、跨域最廣的矮圍正式退出歷史舞臺(tái)。
“近年來(lái),一些企業(yè)和個(gè)人在洞庭湖的洲灘、濕地上開(kāi)挖矮圍,進(jìn)行圈湖捕撈、水產(chǎn)養(yǎng)殖,破壞了洞庭湖水環(huán)境生態(tài)功能?!庇嗟虑逭f(shuō),“這是湖南省委省政府部署實(shí)施的洞庭湖水環(huán)境綜合治理五大專項(xiàng)行動(dòng)之一。要保障這項(xiàng)重點(diǎn)工程的實(shí)施,遙感監(jiān)測(cè)必不可少。”
早在2014年,湖南省遙感中心就已經(jīng)利用遙感技術(shù)密切監(jiān)測(cè)洞庭湖湖區(qū)內(nèi)非法畜禽養(yǎng)殖和非法圍湖圈地行為,并將監(jiān)測(cè)的成果及時(shí)上報(bào)各部門(mén)。開(kāi)展專項(xiàng)行動(dòng)以來(lái),湖南省委省政府利用遙感中心提供的影像圖及時(shí)拆除了多處違法圍垸,使洞庭湖生態(tài)調(diào)節(jié)功能得到進(jìn)一步恢復(fù)。
每年6月,湖南開(kāi)始進(jìn)入長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月之久的主汛期,洞庭湖作為長(zhǎng)江中游重要的吞吐湖泊,對(duì)防汛抗旱工作有著舉足輕重的作用。2016年7月,洞庭湖區(qū)防汛形勢(shì)拉響警報(bào),洞庭湖城陵磯水位急升,于7月3日達(dá)到警戒水位。湖南省遙感中心充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì),立即啟動(dòng)洪澇災(zāi)害應(yīng)急監(jiān)測(cè)。
7月10日,華容縣新華垸發(fā)生潰垸。遙感中心馬上派出無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),于7月12日缺口合龍之際開(kāi)展航攝,連夜進(jìn)行了圖像拼接和相關(guān)遙感解譯工作。在第二天召開(kāi)的省防指第三次全體成員會(huì)議上及時(shí)提供了新華垸1:2000 航攝影像及水淹面積、水淹房屋棟數(shù)與分布、水淹耕地面積與分布等主要災(zāi)損圖件和數(shù)據(jù),為救災(zāi)和災(zāi)后重建工作提供了重要依據(jù),得到了省防指和成員單位的高度評(píng)價(jià)。
讓我們感到驚喜的是,湖南省遙感中心拓展思路、靈活變通,同時(shí)還設(shè)置了生態(tài)經(jīng)濟(jì)規(guī)劃中所需的各方面監(jiān)測(cè),并根據(jù)連續(xù)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)成果提出相應(yīng)的解決措施,以供相關(guān)部門(mén)在決策中支撐利用。例如荊江河道變遷的監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn),荊江南部洪道崩岸相對(duì)嚴(yán)重,他們結(jié)合《洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃》中“引江濟(jì)湖”工程,提出論證時(shí)應(yīng)充分考慮松滋河的崩岸加劇情況等建議;再如針對(duì)疑似污染源的監(jiān)測(cè)成果,又提出要從根本上解決洞庭湖的水環(huán)境問(wèn)題,必須兼顧荊江河段的污染源治理,唯有湖南湖北兩省聯(lián)動(dòng)才能實(shí)現(xiàn)。
“每年我都會(huì)到洞庭湖實(shí)地去走一走?!庇嗟虑宓脑捳Z(yǔ)中充滿情感,“如今洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)上升為湖南省的戰(zhàn)略區(qū)域,這汪湖水顯得尤為舉足輕重。希望我們所做的地理國(guó)情監(jiān)測(cè)工作能對(duì)洞庭湖的保護(hù)提供支持?!?/span>
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