卫星遥感技术在边境地区河流管理中的应用

张欣ZHANG Xin；孙高虎SUN Gao-hu

（①水利部国际经济技术合作交流中心，北京 100038；②河海大学商学院，南京 210098）

0 引言

我国边境地区的河流多为跨界河流，或称国际河流，是指位于或者跨越我国国界线的河流或湖泊。全球跨界河流水资源占世界可用淡水资源60%，影响全球148个国家和90%以上人口的可持续发展[1]。我国是这些国家中跨界河流问题最为复杂的国家之一，因为我国跨界河流众多，主要河流80多条，涉及13个接壤国和3个邻近国，中国多居上游。境内跨界河流流域面积约占全国国土总面积的1/5，界河长度约占陆地边界的1/3，年均出境和流入边界河流的水量7280亿m3，占全国水资源总量的1/4，约为入境水量的34倍[2]。

我国跨界河流多处老少边穷地区甚至无人区，当地生态环境都十分良好。但由于监测手段有限，甚至人力不能及，国际河流管理工作处于缺少资料、被动的局面。雅鲁藏布江夏季时常发生山体滑坡、堰塞湖事件，给西藏米林、墨脱当地群众带来生命和财产威胁，也给下游印度带来一定的担忧；新疆阿克苏地区昆马力克河上游麦兹巴赫冰川湖（位于吉尔吉斯斯坦境内）每年7月左右出现溃决，是当地保障防洪安全的重大挑战。

按照流域统一管理的系统理念，我国国际河流流域宜尽快掌握全流域的自然条件、社会经济和生态环境等信息。在当前提升国家水安全保障能力、构建国家水网的关键时刻，推动卫星遥感技术在我国跨界河流境内外开展监测极其必要，正当其时，能有效弥补中国边境地区流域观测数据的短缺，对于促进国际河流流域的研究和管理具有重要意义。

1 卫星遥感技术在资源环境领域的应用现状

地球观测卫星，泛指用于对地球资源与环境进行遥感的各种人造地球卫星和航天器。对地观测卫星主要包括气象卫星、陆地卫星、海洋卫星、轨道航天站以及其他特殊用途的卫星。跨界河流流域属于陆地卫星的监测范围。陆地遥感卫星始于1999年，到目前为止，已发射近100颗民用陆地观测卫星，形成了包括资源、高分、环境/实践和小卫星在内的4个对地遥感观测卫星系列，探测地球表面的各种资源、环境、灾害和人类活动信息及变化情况。4个卫星系列中在轨运行的陆地遥感卫星具体发展情况见表1[3]。近年来，随着卫星遥感技术的快速发展，积累了海量的对地观测遥感数据。在水利领域，这些数据多应用于水资源监测、冰湖冰川监测、自然湖泊监测、水域岸线动态监测、救灾应急监测等，为掌握地表水资源量、应急救灾等工作提供了重要基础信息支撑，相关案例见表2。

表1 在轨运行的中国陆地遥感卫星主要参数一览表

表2 水利领域遥感监测典型案例表

此外，卫星遥感数据的计算速度和水平也显著提高，可进一步应用于水利领域。GEE（Google Earth Engine）是一种领先的遥感云计算平台，它改变了传统遥感数据处理和分析模式。GEE存储着近40多年来大部分公开的遥感影像数据，比如Landsat系列产品、MODIS系列产品、Sentinel系列产品等，还包括诸如地形、气候天气、土地覆盖、人口统计和其他环境数据。可以为用户提供全球尺度的遥感云计算服务，实现地理空间分析。还有一些其他的遥 感 云 计 算 平 台，例 如AWS、MA、Data Cube、NEX、Planetary Computer以及我国的EarthDataMiner和PIE Engine等等[4]。

2 在跨界河流运用卫星遥感技术的典型案例——美国湄公河大坝监测项目

“湄公河大坝监测”（MekongDam Monitor）项目正式启动于2020年12月15日，由美国智库史汀生中心的东南亚项目组及美国水资源研究和咨询公司“地球之眼”联合发起，并获得美国-湄公河伙伴关系、奇诺-奇内加基金会和个人捐助资助。这是美国利用卫星遥感手段攻击我国与湄公河国家间国际河流合作的典型案例。

该项目称运用遥感、卫星影像和地理信息系统等技术，为澜沧江—湄公河流域提供近乎实时的报道和数据下载服务，并将“可视化”的数据分析结果发布在特定网站②。这些结果包括：①每周更新澜沧江干流上所有13座已完工大坝和水库以及发电能力大于200MW的13座支流大坝的高分辨率卫星图像；②每周水库水位读数和大坝运行曲线；③每周对中国澜沧江11座大坝梯级进行可视化分析；④四个下游重要影响区的高分辨率图像和水文分析；⑤自然水流模型数据与湄公河委员会在泰国清盛和老挝万象站的测量仪结果对比的可视化；⑥全流域地表湿度、温度、积雪和降水变化地图和数据；⑦全流域规划、在建和完工的所有大坝和水库的描述性数据。以科学视角观察和研究跨界河流流域是推动全流域合作和共同发展的正确选择，但是美国的湄公河大坝监测项目却发挥了更为复杂的作用。由于全球都认为卫星遥感技术是可信可靠的，因此，美国在发布结果的时候没有充分考虑信息的准确性，甚至涉嫌故意发布错误的结果结论，在未获知上游我国水电调度信息的情况下不断以“危机预警”的口吻以向下游国家释放信息，掀起多轮“中国大坝威胁论”的舆论高潮，引起了域内外国家对中国的担忧不满，美国企图离间澜湄水资源合作、在亚太事务中谋求更多利益的目的昭然若揭。

为此，我国清华研究团队同样运用了更为清晰准确的卫星遥感影像，对该网站上的数据准确性进行了驳斥，并做了科学解释。由此可见，卫星遥感技术在应对境内外国家的不实言论、为我国国际合作发声方面具有很重要的意义。

3 卫星遥感技术在边境河流上的应用前景

我国已经进入新发展阶段，产业数字化、网络化、智能化转型升级加速，智慧化已成为行业发展水平的重要指标，以信息化驱动现代化已成为各行业的必经之路，水利是经济社会发展的基础性行业，必须充分利用新一代信息技术驱动水利现代化。

3.1 加强对国际河流境外地区的监测

针对萨雷扎斯河、阿克塞依河、克鲁伦河、结雅河、布列亚河等我处于下游的跨界河流流域重点关注区，发现异常，为风险预警防范提供有效信息，为跨界河流管理提供信息支持。针对我处于上游的国际河流境外地区，也应利用卫星遥感手段辅助做好全流域的水资源评价，根据全流域水资源综合情况协商开展各自区域的水资源开发利用，维护本国用水权益。

3.2 加强对国际河流境内地区的监测

中印、中尼（泊尔）、中哈、中俄等边境地区时常有山体滑坡、堰塞湖、洪水等灾害发生，考虑不同季节，针对国际河流流域地质灾害隐患点等风险重点关注区，利用高分卫星等开展定期监测，可以及时识别变化，发现异常，为风险预警防范提供有效信息，也可帮助下游国家共同应对自然灾害，促进周边命运共同体建设。

3.3 加强卫星遥感技术与地面监测工作的协调配合

河湖长制设立和实施以来，已经在省、市、县、乡四级设立了河湖长30多万名，村级河湖长90多万名，包括巡河员、护河员。通过卫星遥感技术和地面监测结合，发挥天地一体化的协同效果，获得更加准确的数据信息支撑，实现国际河流管理的精准决策。

未来，智慧水利作为水利高质量发展的显著标志将不断被推进。利用资源三号、天绘一号、高分一号、高分二号、北京二号、高景一号等多源卫星遥感数据，结合特征解译及人工智能技术进行典型要素识别提取，形成国际河流自然、开发等要素的空间分布及发展变化规律的监测数据，将为国际河流开发利用和管理提供自主、权威、统一、高效的全球化地理信息综合服务，对国际河流全流域管理发挥关键作用。

注释：

①《2020年自然资源部卫星应用报告》发布http://news.mnr.gov.cn/dt/ch/202108/t20210826_2678320.html。

②MekongDam Monitor·Stimson Center网址：https://www.stimson.org/project/mekong-dam-monitor/。