基于遥感影像的城市湖泊范围遥感监测实现

湖泊可以简单定义为四周陆地所围之洼地，与海洋不发生直接联系的静止之水体。湖泊作为水资源的一部分，在调蓄径流、防洪抗旱、农业灌溉、水产养殖、船舶航运、调节区域气候、维持自然界水分循环等方面扮演着至关重要的角色。

我国地域辽阔，湖泊众多、类型多样、分布广泛、变化复杂。根据第二次全国湖泊调查工作统计，21世纪以来，全国面积大于1.0km2的湖泊共2693个(不包括干盐湖)，总面积达81414.6 km2。然而，我国湖泊面临着消失退化的严峻形势。在近30年间，面积大于1.0km2的湖泊消失243个，其中，因围湖而消亡的湖泊102个，且全部位于我国东部平原地区。尤其是在长江中下游平原湖区，填湖建房、围湖造田、围堰养鱼现象屡禁不止，导致城市湖泊大量萎缩和消亡，水质状况恶化，城市调蓄功能逐渐减弱，洪涝灾害频发，流域生态环境遭到显而易见的破坏，湖泊萎缩问题已经成为21世纪人类亟待解决的主要环境问题之一。

相比于自然湖泊，由于城市化进程的影响，城市湖泊的变化更大，其主要表现在湖泊数量和范围的变化、湖泊水量的变化以及湖泊水质的变化。对于城市湖泊数量和范围的变化，以武汉市湖泊为例进行说明。武汉市素有“百湖之市”的美称，然而，近年来随着武汉市人口增长与经济快速发展，城市建设发展不断加快，武汉市湖泊陷入了数量锐减、水面面积急剧缩小的严重环境问题。20世纪60年代以来武汉市湖泊总面积的变化大致经历了三个阶段:①在60年代和70年代间，湖泊总面积和总数量急剧下降；②在70年代至2000年左右，湖泊面积保持相对稳定；③自2000年至今，湖泊面积再次出现快速下降。图22-1展示的是武汉南太子湖不同时期的影像数据，从中可以看出其湖泊面积急剧退缩，反映了武汉市湖泊逐渐退化萎缩的严峻形势。

图22-1　武汉南太子湖不同时期影像数据(裴来政，2018)

湖泊水质是城市湖泊面临的另一重要问题，有资料显示我国江河湖泊普遍遭受污染，全国75%的湖泊出现了不同程度的富营养化，90%的城市水系污染严重。水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺，南方城市总缺水量60%～70%是由于水污染造成的。以上这些问题对我国可持续成长战略的实施带来了负面影响，城市湖泊问题已成为我国亟需解决的环境问题。(www.xing528.com)

综上所述，城市湖泊面临退化消失、水量减少以及水质污染等严重的环境问题，对我国可持续成长战略的实施带来了负面影响，城市湖泊问题已成为我国亟需解决的环境问题，亟需发展有效的城市湖泊监测方法。遥感技术作为一门新兴的对地观测技术，凭借其大尺度、成本低、周期性和速度快等优点，可以作为长久监测湖泊水体的有效手段。监测研究湖泊面积的变化规律，及时把握地表—地下、河流—湖泊之间的水量平衡状况，对流域生态环境的保护和自然资源的合理利用有着重大意义。

图22-2为基于Landsat影像的武汉市1987—2016年湖泊面积变化分布图。

图22-2　武汉市1987—2016年湖泊面积变化分布图(喻晓娟，2018)

根据上述的监测示例，遥感技术可以对感兴趣湖泊进行全域、长时间、动态观测，而且提取出湖泊的变化信息之后，还可以作进一步研究，如分析其变化背后的驱动因子。总之，遥感技术是湖泊变迁监测的有效手段，其能够用来深入研究在自然与人类活动的影响下城市湖泊的演变机制，为城市环境以及生态系统保护提供可靠的数据支撑，有效地管理和规划城市的水资源以及对水利工程进行监督。