地理国情普查在南水北调水源地生态监测的运用研究

王 娜徐 勇

（1.河南省金地遥感测绘技术有限公司，河南 郑州 450003；2.河南省科源测绘中心，河南 郑州 450003）

南水北调工程，是缓解中国华北和西北地区水资源短缺的国家战略性工程。随着南水北调中线工程的顺利完工，“一库清水送京津”这一梦想得到了实现。然而随着经济的不断发展，水源地的水质状况不容乐观，不断扩容的库区周围污染呈加重趋势。为保护南水北调水源地的水质状况，需要对南水北调水源地进行生态监测，对水源地周边城镇规模、工业基础设施进行调查，摸清库区周边县市污水处理状况及排入支流的汇交；对库区周边居民点、基本农田、工业设施、养殖业、水土流失、封山育林及水陆道路等状况进行调查，并加以分析研究，来了解生态环境的现状和变化。

而地理国情普查是全面获取地理国情信息的重要手段，是掌握地表自然、生态以及人类活动基本情况的基础性工作。其普查的内容除了地形地貌、植被种植、水域、荒漠与裸露地等的类别、位置、范围、面积外，还包括与人类活动密切相关的交通网络、居民地与设施、地理单元等的类别、位置、范围。地理国情普查为生态监测提供了科学的空间分布数据，完善了生态监测的生命支持能力的数据，便于更好地开展生态监测。

1 丹江口水库的自然概况和生态环境现状

丹江口水库是南水北调中线工程水源地，国家一级水源保护区，地理位置处于湖北和河南交界处，水域面积达1022.75Km2.，其中河南境内约占水库面积的一半，分布于南阳市的淅川县。丹江口水库以上流域集水面积9.6万Km2，山高坡陡，山地及丘陵面积占97%，总的趋势是西高东低。丹江口水库具有防洪、发电、灌溉、航运、养殖、旅游等综合效益。

2014年12月12日丹江口水库正式输水北上，库区的生态环境将直接影响水质的好坏。库区管委会和当地政府也在不断加强库区周边的生态环境保护，河南境内也对库区周边淅川县、西峡县、内乡县和邓州市四县市的生态环境进行重点监测。

随着地方经济的发展，库区仍存在了一些点源污染及面源污染，一些库区支流受到不同程度的污染，库区周边居民点的生活污水排放，农业种植大量使用农药施肥和渔业旅游业的无序开发，淹没区的生活垃圾丢置，对库区造成了潜在的威胁。

2 丹江口水库生态监测的内容

生态监测是指利用物理、化学、生化、生态学等技术手段，对生态环境中的各个要素、生物与环境之间的相互关系、生态系统结构和功能进行监控和测试［1］。

2.1 水质和水量状况

水质的状况将直接影响饮水的等级，而水量的状况将影响供水量的大小。对库区周边，特别是丹江口水库以上流域集水状况（地表水、地下水、生活用水、降水量）的监测是确保水质和水量符合要求的基本条件。

2.2 库区的水土流失状况

经研究表明，库区的水土流失大部分发生在环库区及周边的潜山丘陵区域和人口集中、植被差及开发项目比较集中的区域，而且大部分水土流失区属于轻度和中度流失区，存在可控性。

2.3 农业、林业、渔业和养殖业状况

水库周边区域农业发达，经济作物丰富，库区渔业种类较多，周边养殖业比较兴旺，特别是最近退耕还林的政策，库区周边林业较发达。农林渔和养殖业的发展需要符合生态环境的建设。

2.4 工矿业和交通旅游业状况

流域内矿产资源丰富，随着经济的发展，库区周边各县工矿业发展很快，加上库区环境优美，适合旅游休闲。虽然近来已关停了一些小厂小矿，搬离了一些旅游休闲及农家乐项目。但是工矿业和交通旅游业依然是生态监测的重要部分。

3 地理国情普查实现的内容

地理国情普查的内容分三个方面：地表形态数据、地表覆盖分类信息、重要地理国情要素。地表形态反映地表地形及地势特征，也间接反映了地貌形态。地表覆盖分类信息反映地表自然营造物和人工建造物的自然属性或状况。地理国情要素信息反映与社会生活密切相关、具有较为稳定的空间范围或边界、具有或可以明确标识、有独立监测和统计分析意义的重要地物及其属性。

按照地理国情普查设计要求，普查内容共分12个类，具体包含：耕地、园地、林地、草地、房屋建筑（区）、道路、构筑物工程实体或附属建筑设施、人工堆掘地、荒漠与裸露地表、水域、地理单元，以及地表形态的高程、坡度和坡向信息［2］。显示为自然地理要素和人文地理要素的基本情况，掌握其空间分布现状。

4 地理国情普查成果在生态监测中的应用

地理国情普查以高分辨率卫星影像为基础数据源，辅以我国资源3号、数码航片、其他遥感影像等影像数据，对基础地理信息数据及多部门、行业专题数据，采用自动与人机交互影像处理、多源信息辅助判读解译、外业核查与补测、空间数据库建模、统计数据空间化、多源数据融合、空间量算、地理计算、空间统计等方法，内、外业相结合，建立地理国情普查本底数据库，开展地理国情信息基本统计分析，把地理国情普查成果应用在生态监测中［3］。

4.1 对水质和水量状况状况的信息提取

首先划定监测区域（如淅川县、西峡县、内乡县和邓州市四县市），地理国情普查数据库可以提取监测区域内的河流、沟渠以及池塘等空间信息，同时可以提取水域的范围，以及水涯线、高水界等信息。因此，可以提取出一部分库区周边集水状况，对于河流、沟渠、坑塘的水域面积相对于坡岸分析，可以判定当年降水量的大小。同时，可以通过分析河流、沟渠经过乡镇居民地的距离和次数，以及居民地的规模大小，可以提取出灌溉用水的需求量和生活污水排放的规模。

4.2 对库区的水土流失状况的信息提取

地理国情普查成果包含有数字正射影像图（DOM）和数字高程模型（DEM），通过DOM和DEM可以建立库区周边的三维立体模型，结合地表形态的高程、坡度和坡向信息，能够真实反映出水库周边地形特征，结合林地、草地、荒漠与裸露地表的信息，可以发现某块区域内地面坡度陡峭、坡面长、林草植被稀疏，则该块区域就是极易发生水土流失的区域，并能提取出该区域的大小和冲击面积，确定出该区域的位置，便于监测和治理。

4.3 对农业、林业、渔业和养殖业的信息提取

从地理国情普查本底数据库提取耕地、园地、林地、草地的信息，提取出库区周边耕地、园地、林地的大小及离库区的远近情况，从此可以得出森林覆盖率，退耕还林状况，林业、农业的用地面积，为生态监测提供科学的基础数据。从地理国情普查本底数据库提取水域项鱼塘的信息，可以发现库区周边渔业是否得到有效的控制。从地理国情普查本底数据库提取构筑物附属建筑设施项中用于养殖的设施大棚的地理位置和大小，可以分析出养殖业的规模和规范性。从而得出农林渔和养殖业的发展是否符合生态环境的建设。

4.4 对工矿业和交通旅游业的信息提取

从房屋建筑（区）、构筑物项的工业设施数据中，从人工堆掘地的采掘场、堆放物可以追踪到露天煤矿采掘场、采石场、稀土矿采掘场和各种尾矿堆放物、垃圾堆放物、沙土堆放物等，能够得到库区周边的工厂、矿区的位置和数量，进而通过工矿业的规模大小，及与水源地的距离，是否已经影响到水源地的水质，对于工矿业是否应该进行关停。

同样，提取到的道路和地理单元，可以得到水库旁边的陆路交通发展状况，航运规模，是否存在一定的风险（如，有毒液体运输汽车的泄漏、船只的污染等），名胜古迹和旅游景点的搬离状况和人为开发的农家乐等旅游是否得到切实有效的控制。

第一次地理国情普查数据库等数据进行数据分析、融合、提取和加工，结合库区环境保护的要求，对国情监测要素进行提取和分类，就能形成符合当地实际的基础地理国情信息，建立监测信息数据库，为生态监测起到科学有效的基础数据和信息支持［5］。

［1］赵文耀.丹江口水库流域生态环境保护现状研究［J］.水利技术监督，2006（6）：44.

［2］GDPJ01-2013.地理国情普查内容与指标［S］.

［3］高会军，李小强，张峰，等.青海湖地区生态环境动态变化遥感监测［J］.中国地质灾害与防治学报，2005（3）：32.

［4］吕长广.地理国情监测体系的基本架构［J］.城市勘测，2013（2）：28.