地理國(guó)情普查在南水北調(diào)水源地生態(tài)監(jiān)測(cè)的運(yùn)用研究

王 娜徐 勇

（1.河南省金地遙感測(cè)繪技術(shù)有限公司，河南 鄭州 450003；2.河南省科源測(cè)繪中心，河南 鄭州 450003）

南水北調(diào)工程，是緩解中國(guó)華北和西北地區(qū)水資源短缺的國(guó)家戰(zhàn)略性工程。隨著南水北調(diào)中線工程的順利完工，“一庫清水送京津”這一夢(mèng)想得到了實(shí)現(xiàn)。然而隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水源地的水質(zhì)狀況不容樂觀，不斷擴(kuò)容的庫區(qū)周圍污染呈加重趨勢(shì)。為保護(hù)南水北調(diào)水源地的水質(zhì)狀況，需要對(duì)南水北調(diào)水源地進(jìn)行生態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)水源地周邊城鎮(zhèn)規(guī)模、工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行調(diào)查，摸清庫區(qū)周邊縣市污水處理狀況及排入支流的匯交；對(duì)庫區(qū)周邊居民點(diǎn)、基本農(nóng)田、工業(yè)設(shè)施、養(yǎng)殖業(yè)、水土流失、封山育林及水陸道路等狀況進(jìn)行調(diào)查，并加以分析研究，來了解生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀和變化。

而地理國(guó)情普查是全面獲取地理國(guó)情信息的重要手段，是掌握地表自然、生態(tài)以及人類活動(dòng)基本情況的基礎(chǔ)性工作。其普查的內(nèi)容除了地形地貌、植被種植、水域、荒漠與裸露地等的類別、位置、范圍、面積外，還包括與人類活動(dòng)密切相關(guān)的交通網(wǎng)絡(luò)、居民地與設(shè)施、地理單元等的類別、位置、范圍。地理國(guó)情普查為生態(tài)監(jiān)測(cè)提供了科學(xué)的空間分布數(shù)據(jù)，完善了生態(tài)監(jiān)測(cè)的生命支持能力的數(shù)據(jù)，便于更好地開展生態(tài)監(jiān)測(cè)。

1 丹江口水庫的自然概況和生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

丹江口水庫是南水北調(diào)中線工程水源地，國(guó)家一級(jí)水源保護(hù)區(qū)，地理位置處于湖北和河南交界處，水域面積達(dá)1022.75Km2.，其中河南境內(nèi)約占水庫面積的一半，分布于南陽市的淅川縣。丹江口水庫以上流域集水面積9.6萬Km2，山高坡陡，山地及丘陵面積占97%，總的趨勢(shì)是西高東低。丹江口水庫具有防洪、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益。

2014年12月12日丹江口水庫正式輸水北上，庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境將直接影響水質(zhì)的好壞。庫區(qū)管委會(huì)和當(dāng)?shù)卣苍诓粩嗉訌?qiáng)庫區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境保護(hù)，河南境內(nèi)也對(duì)庫區(qū)周邊淅川縣、西峽縣、內(nèi)鄉(xiāng)縣和鄧州市四縣市的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。

隨著地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，庫區(qū)仍存在了一些點(diǎn)源污染及面源污染，一些庫區(qū)支流受到不同程度的污染，庫區(qū)周邊居民點(diǎn)的生活污水排放，農(nóng)業(yè)種植大量使用農(nóng)藥施肥和漁業(yè)旅游業(yè)的無序開發(fā)，淹沒區(qū)的生活垃圾丟置，對(duì)庫區(qū)造成了潛在的威脅。

2 丹江口水庫生態(tài)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

生態(tài)監(jiān)測(cè)是指利用物理、化學(xué)、生化、生態(tài)學(xué)等技術(shù)手段，對(duì)生態(tài)環(huán)境中的各個(gè)要素、生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行監(jiān)控和測(cè)試［1］。

2.1 水質(zhì)和水量狀況

水質(zhì)的狀況將直接影響飲水的等級(jí)，而水量的狀況將影響供水量的大小。對(duì)庫區(qū)周邊，特別是丹江口水庫以上流域集水狀況（地表水、地下水、生活用水、降水量）的監(jiān)測(cè)是確保水質(zhì)和水量符合要求的基本條件。

2.2 庫區(qū)的水土流失狀況

經(jīng)研究表明，庫區(qū)的水土流失大部分發(fā)生在環(huán)庫區(qū)及周邊的潛山丘陵區(qū)域和人口集中、植被差及開發(fā)項(xiàng)目比較集中的區(qū)域，而且大部分水土流失區(qū)屬于輕度和中度流失區(qū)，存在可控性。

2.3 農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)狀況

水庫周邊區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)，經(jīng)濟(jì)作物豐富，庫區(qū)漁業(yè)種類較多，周邊養(yǎng)殖業(yè)比較興旺，特別是最近退耕還林的政策，庫區(qū)周邊林業(yè)較發(fā)達(dá)。農(nóng)林漁和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展需要符合生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。

2.4 工礦業(yè)和交通旅游業(yè)狀況

流域內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，庫區(qū)周邊各縣工礦業(yè)發(fā)展很快，加上庫區(qū)環(huán)境優(yōu)美，適合旅游休閑。雖然近來已關(guān)停了一些小廠小礦，搬離了一些旅游休閑及農(nóng)家樂項(xiàng)目。但是工礦業(yè)和交通旅游業(yè)依然是生態(tài)監(jiān)測(cè)的重要部分。

3 地理國(guó)情普查實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容

地理國(guó)情普查的內(nèi)容分三個(gè)方面：地表形態(tài)數(shù)據(jù)、地表覆蓋分類信息、重要地理國(guó)情要素。地表形態(tài)反映地表地形及地勢(shì)特征，也間接反映了地貌形態(tài)。地表覆蓋分類信息反映地表自然營(yíng)造物和人工建造物的自然屬性或狀況。地理國(guó)情要素信息反映與社會(huì)生活密切相關(guān)、具有較為穩(wěn)定的空間范圍或邊界、具有或可以明確標(biāo)識(shí)、有獨(dú)立監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析意義的重要地物及其屬性。

按照地理國(guó)情普查設(shè)計(jì)要求，普查內(nèi)容共分12個(gè)類，具體包含：耕地、園地、林地、草地、房屋建筑（區(qū)）、道路、構(gòu)筑物工程實(shí)體或附屬建筑設(shè)施、人工堆掘地、荒漠與裸露地表、水域、地理單元，以及地表形態(tài)的高程、坡度和坡向信息［2］。顯示為自然地理要素和人文地理要素的基本情況，掌握其空間分布現(xiàn)狀。

4 地理國(guó)情普查成果在生態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

地理國(guó)情普查以高分辨率衛(wèi)星影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，輔以我國(guó)資源3號(hào)、數(shù)碼航片、其他遙感影像等影像數(shù)據(jù)，對(duì)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)及多部門、行業(yè)專題數(shù)據(jù)，采用自動(dòng)與人機(jī)交互影像處理、多源信息輔助判讀解譯、外業(yè)核查與補(bǔ)測(cè)、空間數(shù)據(jù)庫建模、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)空間化、多源數(shù)據(jù)融合、空間量算、地理計(jì)算、空間統(tǒng)計(jì)等方法，內(nèi)、外業(yè)相結(jié)合，建立地理國(guó)情普查本底數(shù)據(jù)庫，開展地理國(guó)情信息基本統(tǒng)計(jì)分析，把地理國(guó)情普查成果應(yīng)用在生態(tài)監(jiān)測(cè)中［3］。

4.1 對(duì)水質(zhì)和水量狀況狀況的信息提取

首先劃定監(jiān)測(cè)區(qū)域（如淅川縣、西峽縣、內(nèi)鄉(xiāng)縣和鄧州市四縣市），地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)庫可以提取監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的河流、溝渠以及池塘等空間信息，同時(shí)可以提取水域的范圍，以及水涯線、高水界等信息。因此，可以提取出一部分庫區(qū)周邊集水狀況，對(duì)于河流、溝渠、坑塘的水域面積相對(duì)于坡岸分析，可以判定當(dāng)年降水量的大小。同時(shí)，可以通過分析河流、溝渠經(jīng)過鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民地的距離和次數(shù)，以及居民地的規(guī)模大小，可以提取出灌溉用水的需求量和生活污水排放的規(guī)模。

4.2 對(duì)庫區(qū)的水土流失狀況的信息提取

地理國(guó)情普查成果包含有數(shù)字正射影像圖（DOM）和數(shù)字高程模型（DEM），通過DOM和DEM可以建立庫區(qū)周邊的三維立體模型，結(jié)合地表形態(tài)的高程、坡度和坡向信息，能夠真實(shí)反映出水庫周邊地形特征，結(jié)合林地、草地、荒漠與裸露地表的信息，可以發(fā)現(xiàn)某塊區(qū)域內(nèi)地面坡度陡峭、坡面長(zhǎng)、林草植被稀疏，則該塊區(qū)域就是極易發(fā)生水土流失的區(qū)域，并能提取出該區(qū)域的大小和沖擊面積，確定出該區(qū)域的位置，便于監(jiān)測(cè)和治理。

4.3 對(duì)農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的信息提取

從地理國(guó)情普查本底數(shù)據(jù)庫提取耕地、園地、林地、草地的信息，提取出庫區(qū)周邊耕地、園地、林地的大小及離庫區(qū)的遠(yuǎn)近情況，從此可以得出森林覆蓋率，退耕還林狀況，林業(yè)、農(nóng)業(yè)的用地面積，為生態(tài)監(jiān)測(cè)提供科學(xué)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。從地理國(guó)情普查本底數(shù)據(jù)庫提取水域項(xiàng)魚塘的信息，可以發(fā)現(xiàn)庫區(qū)周邊漁業(yè)是否得到有效的控制。從地理國(guó)情普查本底數(shù)據(jù)庫提取構(gòu)筑物附屬建筑設(shè)施項(xiàng)中用于養(yǎng)殖的設(shè)施大棚的地理位置和大小，可以分析出養(yǎng)殖業(yè)的規(guī)模和規(guī)范性。從而得出農(nóng)林漁和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展是否符合生態(tài)環(huán)境的建設(shè)。

4.4 對(duì)工礦業(yè)和交通旅游業(yè)的信息提取

從房屋建筑（區(qū)）、構(gòu)筑物項(xiàng)的工業(yè)設(shè)施數(shù)據(jù)中，從人工堆掘地的采掘場(chǎng)、堆放物可以追蹤到露天煤礦采掘場(chǎng)、采石場(chǎng)、稀土礦采掘場(chǎng)和各種尾礦堆放物、垃圾堆放物、沙土堆放物等，能夠得到庫區(qū)周邊的工廠、礦區(qū)的位置和數(shù)量，進(jìn)而通過工礦業(yè)的規(guī)模大小，及與水源地的距離，是否已經(jīng)影響到水源地的水質(zhì)，對(duì)于工礦業(yè)是否應(yīng)該進(jìn)行關(guān)停。

同樣，提取到的道路和地理單元，可以得到水庫旁邊的陸路交通發(fā)展?fàn)顩r，航運(yùn)規(guī)模，是否存在一定的風(fēng)險(xiǎn)（如，有毒液體運(yùn)輸汽車的泄漏、船只的污染等），名勝古跡和旅游景點(diǎn)的搬離狀況和人為開發(fā)的農(nóng)家樂等旅游是否得到切實(shí)有效的控制。

第一次地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、融合、提取和加工，結(jié)合庫區(qū)環(huán)境保護(hù)的要求，對(duì)國(guó)情監(jiān)測(cè)要素進(jìn)行提取和分類，就能形成符合當(dāng)?shù)貙?shí)際的基礎(chǔ)地理國(guó)情信息，建立監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)庫，為生態(tài)監(jiān)測(cè)起到科學(xué)有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息支持［5］。

［1］趙文耀.丹江口水庫流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀研究［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2006（6）：44.

［2］GDPJ01-2013.地理國(guó)情普查內(nèi)容與指標(biāo)［S］.

［3］高會(huì)軍，李小強(qiáng)，張峰，等.青海湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化遙感監(jiān)測(cè)［J］.中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào)，2005（3）：32.

［4］呂長(zhǎng)廣.地理國(guó)情監(jiān)測(cè)體系的基本架構(gòu)［J］.城市勘測(cè)，2013（2）：28.