中國湖庫等不同類型水體變化遙感監測研究獲進展

中國幅員遼闊、地形起伏多變，地表水體分布數量眾多且類型豐富，既分布有全球海拔最高的內陸鹹水湖群，也存在大量人口密集區域的淡水湖和人工水庫。長期以來，不同地區（流域）、不同類型的水體變化受流域自然環境因素和人類活動影響程度與機制不一。

中國科學院南京地理與湖泊研究所等在近期發表的遙感監測1984-2015年時段中國水體變化動態的工作基礎之上，區分我國不同類型水體（>1km2），對比分析不同類型（鹹水湖vs.淡水湖，淡水自然湖vs.人工湖（水庫））水體在1984-1999年與2000-2015年兩個時段內水體變化動態的時空特徵。研究發現，相比上世紀末，本世紀初鹹水湖面積增大了5572.0km2，淡水湖總面積減少了324.8km2，而人工調節的水庫總面積增加了3925.8km2。廣泛分布於中國西、北地區的鹹水湖的水域面積顯著增加，其主要貢獻來自於羌塘高原內流區鹹水湖泊擴張（~73%）；而分布在人口密集的長江、海河等流域的自然淡水湖泊呈總體萎縮態勢。相較於自然淡水湖總面積減小的特徵，我國受人工調節的淡水水庫面積顯著增加，特別是長江、珠江和黃河流域等，由人工築壩造成的淡水水域面積增加佔了各自流域內淡水水體淨增面積一半以上。

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研究結果強調，儘管中國內陸水體在過去35年中水域總面積顯著增加，但形勢不容樂觀：自然湖泊的水域總面積增加由羌塘高原的鹹水湖快速擴張所主導，而自然淡水湖泊受人類活動影響面積呈萎縮態勢；淡水湖庫水域面積增加由人工調節的淡水水庫所主導，因此科學指導淡水資源的調節和配置尤為重要。

水庫不僅在我國呈顯著增長態勢。為了滿足日益增長的水電能源與灌溉需求，全球範圍內人工築壩與水庫數量激增，而具備時空信息（如水庫修築時間、水域範圍、水儲量、調節水量等）的全國或全球尺度的水庫編目數據存在各類局限，特別是在新建水庫時空信息更新方面尤為不足。研究人員基於新建水庫蓄水造成地表光譜發生突變的特徵，利用時間序列遙感突變檢測算法（BFAST），提取地表MODIS NDVI/NDWI時間序列突變空間和時間分布，並組合中高解析度影像與數字高程模型提取水庫的時空參數，發展了集成高時頻遙感影像序列與高空間解析度影像的新建水庫自動化識別與編目方法，該方法在黃河上遊地區的測試精度達到95%以上。

在上述新建水庫自動化檢測算法基礎上，選擇水庫分布密集、人工調蓄強度高的黃河流域，建立了黃河上遊（黃河源與渭河流域）共149個水庫的時空編目，集成遙感、數字地形分析與GIS空間分析方法，量化了流域尺度不同等級大小水庫的蓄水量與調蓄量，及其年際與季節尺度的時序特徵。該研究對於資料缺失區（或區域大尺度）的水庫修建與調節對流域水文影響的量化和評估提供了一種新思路。

上述研究由中科院南京地理所研究員宋春橋課題組聯合南京信息工程大學、美國堪薩斯州立大學、河海大學、南京大學等研究人員共同完成。該工作得到了國家重點研發計劃項目、中科院戰略性先導科技專項、中國科學院大學生創新實踐訓練計劃等聯合資助，相關研究結果發表在PNAS、RS 和JoH 刊物上。