地理國情普查在南水北調水源地生態監測的運用研究

王 娜徐 勇

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

南水北調工程，是緩解中國華北和西北地區水資源短缺的國家戰略性工程。隨著南水北調中線工程的順利完工，“一庫清水送京津”這一夢想得到了實現。然而隨著經濟的不斷發展，水源地的水質狀況不容樂觀，不斷擴容的庫區周圍污染呈加重趨勢。為保護南水北調水源地的水質狀況，需要對南水北調水源地進行生態監測，對水源地周邊城鎮規模、工業基礎設施進行調查，摸清庫區周邊縣市污水處理狀況及排入支流的匯交；對庫區周邊居民點、基本農田、工業設施、養殖業、水土流失、封山育林及水陸道路等狀況進行調查，并加以分析研究，來了解生態環境的現狀和變化。

而地理國情普查是全面獲取地理國情信息的重要手段，是掌握地表自然、生態以及人類活動基本情況的基礎性工作。其普查的內容除了地形地貌、植被種植、水域、荒漠與裸露地等的類別、位置、范圍、面積外，還包括與人類活動密切相關的交通網絡、居民地與設施、地理單元等的類別、位置、范圍。地理國情普查為生態監測提供了科學的空間分布數據，完善了生態監測的生命支持能力的數據，便于更好地開展生態監測。

1 丹江口水庫的自然概況和生態環境現狀

丹江口水庫是南水北調中線工程水源地，國家一級水源保護區，地理位置處于湖北和河南交界處，水域面積達1022.75Km2.，其中河南境內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%，總的趨勢是西高東低。丹江口水庫具有防洪、發電、灌溉、航運、養殖、旅游等綜合效益。

2014年12月12日丹江口水庫正式輸水北上，庫區的生態環境將直接影響水質的好壞。庫區管委會和當地政府也在不斷加強庫區周邊的生態環境保護，河南境內也對庫區周邊淅川縣、西峽縣、內鄉縣和鄧州市四縣市的生態環境進行重點監測。

隨著地方經濟的發展，庫區仍存在了一些點源污染及面源污染，一些庫區支流受到不同程度的污染，庫區周邊居民點的生活污水排放，農業種植大量使用農藥施肥和漁業旅游業的無序開發，淹沒區的生活垃圾丟置，對庫區造成了潛在的威脅。

2 丹江口水庫生態監測的內容

生態監測是指利用物理、化學、生化、生態學等技術手段，對生態環境中的各個要素、生物與環境之間的相互關系、生態系統結構和功能進行監控和測試［1］。

2.1 水質和水量狀況

水質的狀況將直接影響飲水的等級，而水量的狀況將影響供水量的大小。對庫區周邊，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）的監測是確保水質和水量符合要求的基本條件。

2.2 庫區的水土流失狀況

經研究表明，庫區的水土流失大部分發生在環庫區及周邊的潛山丘陵區域和人口集中、植被差及開發項目比較集中的區域，而且大部分水土流失區屬于輕度和中度流失區，存在可控性。

2.3 農業、林業、漁業和養殖業狀況

水庫周邊區域農業發達，經濟作物豐富，庫區漁業種類較多，周邊養殖業比較興旺，特別是最近退耕還林的政策，庫區周邊林業較發達。農林漁和養殖業的發展需要符合生態環境的建設。

2.4 工礦業和交通旅游業狀況

流域內礦產資源豐富，隨著經濟的發展，庫區周邊各縣工礦業發展很快，加上庫區環境優美，適合旅游休閑。雖然近來已關停了一些小廠小礦，搬離了一些旅游休閑及農家樂項目。但是工礦業和交通旅游業依然是生態監測的重要部分。

3 地理國情普查實現的內容

地理國情普查的內容分三個方面：地表形態數據、地表覆蓋分類信息、重要地理國情要素。地表形態反映地表地形及地勢特征，也間接反映了地貌形態。地表覆蓋分類信息反映地表自然營造物和人工建造物的自然屬性或狀況。地理國情要素信息反映與社會生活密切相關、具有較為穩定的空間范圍或邊界、具有或可以明確標識、有獨立監測和統計分析意義的重要地物及其屬性。

按照地理國情普查設計要求，普查內容共分12個類，具體包含：耕地、園地、林地、草地、房屋建筑（區）、道路、構筑物工程實體或附屬建筑設施、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，掌握其空間分布現狀。

4 地理國情普查成果在生態監測中的應用

地理國情普查以高分辨率衛星影像為基礎數據源，輔以我國資源3號、數碼航片、其他遙感影像等影像數據，對基礎地理信息數據及多部門、行業專題數據，采用自動與人機交互影像處理、多源信息輔助判讀解譯、外業核查與補測、空間數據庫建模、統計數據空間化、多源數據融合、空間量算、地理計算、空間統計等方法，內、外業相結合，建立地理國情普查本底數據庫，開展地理國情信息基本統計分析，把地理國情普查成果應用在生態監測中［3］。

4.1 對水質和水量狀況狀況的信息提取

首先劃定監測區域（如淅川縣、西峽縣、內鄉縣和鄧州市四縣市），地理國情普查數據庫可以提取監測區域內的河流、溝渠以及池塘等空間信息，同時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周邊集水狀況，對于河流、溝渠、坑塘的水域面積相對于坡岸分析，可以判定當年降水量的大小。同時，可以通過分析河流、溝渠經過鄉鎮居民地的距離和次數，以及居民地的規模大小，可以提取出灌溉用水的需求量和生活污水排放的規模。

4.2 對庫區的水土流失狀況的信息提取

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

4.3 對農業、林業、漁業和養殖業的信息提取

從地理國情普查本底數據庫提取耕地、園地、林地、草地的信息，提取出庫區周邊耕地、園地、林地的大小及離庫區的遠近情況，從此可以得出森林覆蓋率，退耕還林狀況，林業、農業的用地面積，為生態監測提供科學的基礎數據。從地理國情普查本底數據庫提取水域項魚塘的信息，可以發現庫區周邊漁業是否得到有效的控制。從地理國情普查本底數據庫提取構筑物附屬建筑設施項中用于養殖的設施大棚的地理位置和大小，可以分析出養殖業的規模和規范性。從而得出農林漁和養殖業的發展是否符合生態環境的建設。

4.4 對工礦業和交通旅游業的信息提取

從房屋建筑（區）、構筑物項的工業設施數據中，從人工堆掘地的采掘場、堆放物可以追蹤到露天煤礦采掘場、采石場、稀土礦采掘場和各種尾礦堆放物、垃圾堆放物、沙土堆放物等，能夠得到庫區周邊的工廠、礦區的位置和數量，進而通過工礦業的規模大小，及與水源地的距離，是否已經影響到水源地的水質，對于工礦業是否應該進行關停。

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展狀況，航運規模，是否存在一定的風險（如，有毒液體運輸汽車的泄漏、船只的污染等），名勝古跡和旅游景點的搬離狀況和人為開發的農家樂等旅游是否得到切實有效的控制。

第一次地理國情普查數據庫等數據進行數據分析、融合、提取和加工，結合庫區環境保護的要求，對國情監測要素進行提取和分類，就能形成符合當地實際的基礎地理國情信息，建立監測信息數據庫，為生態監測起到科學有效的基礎數據和信息支持［5］。

［1］趙文耀.丹江口水庫流域生態環境保護現狀研究［J］.水利技術監督，2006（6）：44.

［2］GDPJ01-2013.地理國情普查內容與指標［S］.

［3］高會軍，李小強，張峰，等.青海湖地區生態環境動態變化遙感監測［J］.中國地質災害與防治學報，2005（3）：32.

［4］呂長廣.地理國情監測體系的基本架構［J］.城市勘測，2013（2）：28.