简要信息

【获奖类型】应用二等奖

【任务来源】社会公益研究专项

【课题编号】遥010904

【课题起止时间】2005年1月～2009年12月

【完成单位】中国水利水电科学研究院

【主要完成人】路京选、庞治国、潘世兵、钟劭南、孙  涛、杨海波、张建立

立项背景

黑河流域是我国西北重要的内陆河流，近几十年由于过度用水导致下游额济纳绿洲的生态环境严重的退化，引起了中央领导的高度重视和社会各界的广泛关注。为了尽快遏制绿洲生态环境的退化并逐步修复我国西北这一重要的生态屏障，并全面实现流域内人与自然的协调发展，国家自2000年起实施跨省际的水量统一调度，并于2001至2003年实施了为期3年的大规模的全流域水资源及生态环境应急综合治理工程。目前，黑河跨省际调水已连续实施了近10年，3年应急治理工程建设也已经结束，治理措施已开始发挥效益，如何评价这些治理措施的效果非常必要。中国水利水电科学研究院承担完成了科技部公益研究专项“额济纳绿洲演化遥感监测评价研究”（2005～2008）项目研究，初步形成了基于多指标的西北缺资料内陆河流域绿洲演化遥感监测与评价技术体系。

详细科学技术内容

项目主要内容可以分解为两大部分。一是利用野外调查与室内遥感影像解译相结合的途径，采用LANDSAT TM/ETM卫星影像，分析20世纪80年代中后期至2000年期间绿洲植被覆盖空间分布的萎缩以及荒漠化面积的增加，从而对绿洲生态环境退化程度做出评价。二是在采用LANDSAT TM/ETM卫星影像分析绿洲植被覆盖空间分布基础上，另外采用MODIS卫星影像分析绿洲植被的生长状况（如植被指数和生物量等），同时利用数学模型分析绿洲内地下水位的动态变化，从而对2000年黑河流域实施跨省际调水和2001年实施3年应急综合治理工程以来绿洲生态环境的改善情况做出评价。

以上两大研究内容主要以室内工作为主、野外工作为辅，室内工作则是以遥感解译分析工作为主。生态环境动态变化的评价将在综合考虑遥感分析结果、地下水模拟结果、黑河分水资料系列以及实地考察结果基础上做出。本项目分解成5个子课题。

子课题1：基于卫星遥感的多时段绿洲植被覆盖分析评价。主要任务是通过对20世纪80年代中期、2000年左右和2006年三个时相LANDSAT TM/ETM影像的野外调查、室内解译和对比分析，研究近20年来绿洲植被覆盖的空间分布变化。

子课题2：基于卫星遥感的多时段绿洲荒漠化分析评价。主要任务是通过对20世纪80年代中期、2000年左右和2006年三个时相LANDSAT TM/ETM影像的野外调查、室内解译和对比分析，研究近20年来绿洲荒漠化的空间分布变化情况。

子课题3：基于卫星遥感的绿洲生长状况动态变化分析评价。主要任务是利用近几年的MODIS影像，通过NDVI和生物量等的计算，分析研究近几年来绿洲生长状况的时间和空间变化情况。

子课题4：绿洲地下水动态变化的数值模拟分析。主要任务是通过计算机数值计算模型的开发建立，结合近几年黑河调水资料，模拟绿洲内的地下水动态变化，分析调水对绿洲地下水位的影响。此子课题中还将利用MODIS卫星影像获取近几年来东居延海的水面动态变化过程，为地下水位动态模拟提供支持。

子课题5：绿洲生态环境动态变化监测综合分析评价。主要任务是利用以上4个子课题研究所取得的成果，在综合分析基础上给出绿洲生态环境动态变化的评价。

项目研究的主要技术路线是，采取以卫星遥感技术为主分析绿洲植被覆盖、植被生长状况和荒漠化分布及其动态变化，同时利用数值模型模拟分析绿洲内地下水位的动态变化，进而对流域综合治理前后绿洲的生态环境做出综合分析评价。绿洲状况的遥感分析评价采取室内解译与野外实地调查相结合，空间分布与生长状况相结合，利用多时相卫星影像进行动态分析评价。

发明及创新点

本项目的开展，首次提出了人工调水条件下内陆河流域绿洲生态环境变化的多指标监测与评价技术方法；并建立了基于遥感、GIS和基于渗流机理的地下水数值模拟模型相结合的缺资料内陆河流域面向绿洲生态修复效果评价技术体系。

与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较

目前，国内外利用遥感等先进技术对于绿洲演变已开展了大量研究工作。绿洲水资源的研究主要包括地面水体面积提取植被耗水等方面，而遥感在绿洲土地资源利用与覆盖变化研究更是起到了举足轻重的作用。许多学者利用遥感资料进行了绿洲土地利用类型识别及土地利用变化的动态监测研究。绿洲植被的研究主要体现在草地、农作物估产等方面，包括对绿洲草地资源进行动态监测研究。在绿洲生态环境的研究中，在对体现绿洲特征的植被覆盖度、植被净初级生产力、植被指数等参数的反演模型方法上获得了大量研究成果。总结遥感技术在绿洲的研究成果不难发现，目前的研究基本上集中于对单个绿洲要素的反演模型方法，鲜见有将多个指标结合建立绿洲演变评估技术体系的研究。黑河流域绿洲的生态恶化问题已经到了触目惊心的地步，国家从2000年起实施了跨省际调水工程和生态修复工程，已有许多学者对该区域的生态环境变化进行了研究，但仍缺少系统地将生态环境演变要素与地下水动态变化相结合进行绿洲环境综合评估的研究。经中文检索查新发现，国内关于西北内陆河地区绿洲生态环境评价、地下水模拟研究等方面的研究多侧重于单个要素的评价分析，未见有与本项目创新点所述内容技术细节相同的公开文献报道。

成果应用情况及社会经济效益

黑河流域是我国西北重要的内陆河流，近几十年由于过度用水导致下游绿洲生态环境发生严重的退化，尤其是20世纪80年代以来，省际间用水矛盾突出。2001年国务院正式批复《黑河流域近期重点治理规划》，全面启动了黑河流域治理工作。中国水利水电科学研究院遥感中心先后围绕黑河流域治理开展了一系列专题研究。本项目以遥感为主要技术手段，对额济纳绿洲从上世纪八十年代以来的生态环境变化进行了系统评价，分析了综合治理前13年内生态环境的退化程度以及措施启动7年后生态环境的改善情况。研究技术路线先进，所获得的数据可靠客观，为内陆河流治理评价摸索出一条有效途径。项目成果为水利部在黑河流域治理效果预评估工作和黑河流域管理局黑河调水工作中提供了有效技术支撑，为额济纳旗制定绿洲生态环境治理措施提供了重要依据。

成果转化、推广或产业化方面还需帮助解决的问题

项目成果对于内陆河流域综合治理效果评价以及水资源管理具有重要的参考价值，可在全国范围内推广使用。项目部分研究成果虽已初步在绿洲区域得到应用，但仍需要深化和实施。希望今后能进一步开展气候变化对绿洲生态、水资源影响方面的研究。