密云水库水源地多时相遥感监测与分析

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研究背景
随着航空 航天技术 传感器技术 图像处理技术 计算机技术的飞速发展 遥感技术的发展也日新
月异 遥感的应用领域也越来越广泛 技术手段越来越先进 卫星遥感信息的周期性 宏观性和现时性
强的特点使得遥感技术在资源环境的动态监测方面有着快速 同步对比和实时性等优势 目前 遥感技
术已成为水资源研究的重要手段 北京一号小卫星是由我国组织研制的一颗高性能对地监测小卫星
年水库
水面明显减少 减少区域主要分布在水库东北角的潮河入库处和潮白两河入库的中间带 同时 利用遥感技术提
取密云县的土地利用信息 对各类型的土地面积变化进行了分析 结果表明 从
年草地 林地面积连续
增加 耕地面积不断减少 建设用地逐渐增加 研究成果可为密云水库水源地的进一步规划和治理提供参考依据
关键词 密云水库 北京一号小卫星 遥感 土地利用
波段相接近 并且其 高分辨率
全色影像更加清晰 这样使得融合效果比较好
因为研究区域 密云水库水源地 在密云县 为了使
数据处理方便 快速 采用密云县的行政区划矢量图
对北京一号卫星影像和 影像进行裁剪 图 为
裁剪后的 年 月密云影像
由于水体波谱特征与其它地物波谱特征反差较
大 在近红外波段为强吸收 在 的
波段合
水库这个重要的水源地提供依据
密云水库位于北京密云县城 水库在潮河 白河两河的主河道上 距北京城区约
是华北地区
最大的水库 总库容
亿 相应水面面积为
建库 多年来 为潮白河流域的防洪和北京
市城市供水发挥了重要作用 以密云水库为引水源 通向市区的京密引水渠为北京供水主动脉 北京城
镇地表水供水量 以上来自密云水库 是北京城镇用水的重要水源地 近年来 密云水库来水量
成影像及北京一号的
波段合成影像中均表现
为深蓝色 轮廓清晰 通过计算机自动识别和人工
解译相结合的方法 分别提取 期 影像
年
年
年 和北京一号小卫星影像
图
年 月卫星影像
年 的水库信息计算水库面积 结果见表 和图
表 密云水库库面面积
时间
水库面积?
变化率? ? 月
图 密云水库库面面积变化
由表 和图 可见 密云水库面积从 年的
到 年的
总面积减少了
占
虽然所测得的水库面积数据不是同一月份 但是水库面积减小的总趋势很明显
年月
到 年 月变化最大 水面面积减少了
从水库面积变化速率上看 从 年 月到
年 月 面积减少速率为
? 月 而从 年 月到 年 月底 面积减少最为严重 每月减少
高达
从 年 月底到 年 月面积减少速率为
? 月 由于冬季蓄水的缘故 从
研究中 以
三个波段的组合为主体信息 对于北京一号小卫星 本文选用其
三个波段进行
合成 北京一号小卫星影像
波段与 的
波段特征相类似
遥感影像解译标志 本文把研究区分为耕地 林地 草地 水域 建设用地和未利用地 大类 在
北京一号小卫星和 影像上 每种类型的遥感影像特征有所不同 见表
土地利用分类结果 分别对 年
第卷第期 年月
中国水利水电科学研究院学报
文章编号
密云水库水源地多时相遥感监测与分析
左春刚 黄诗峰 杨海波 李小涛
中国水利水电科学研究院 遥感中心 北京
摘要 密云水库是北京市城镇用水的重要水源地 本文利用北京一号小卫星和
卫星的三期遥感影像对
密云水库水面轮廓进行提取 分析了密云水库近 多年来的库面面积的变化情况 结果显示从
年 月底到 年 月水库面积有所增加 增加了
基于遥感影像的土地利用分析
遥感影像解译波段选择 在利用遥感影像进行土地利用分类时 采用计算机分类与目视解译相结
合的方式 对于 影像 其中红外波段 第 波段 近红外波段 第 波段 和可见光波段 第 波
段 合成的彩色图像所包含的信息量最丰富 可以作为土地利用分类的最佳组合波段 本文在实际分类
该星于 年 月 日在俄罗斯普列谢斯克
卫星发射场成功发射 并在当年 月 日成功
获取了第一幅境内多光谱遥感影像 其特点是影像质量良好 信息量丰富 数据获取周期短 覆盖范围
大 利用它可以很好地为密云水库水源地水资源调查服务 本文主要利用北京一号小卫星数据 结
合 影像 对密云水库水面面积和密云县的土地利用情况进行调查 分析 为更好的利用和保护密云
且多为暴
雨
用水量的持续增长 北京市用水量自从 世纪 年代开始一直居高不下 年用水量一直在
多亿
密云水库水源地降雨量和径流量分析
对密云水库水源地降雨量和径流量进行分析 采用潮河上的下会水文站和白河上的张家坟水文站 的实测水文资料
收稿日期 作者简介 左春刚
男 硕士生 主要从事 技术在水信息中的应用研究
密云水库水源地多时相遥感监测与分析 左春刚 黄诗峰 杨海波 李小涛
月份径流量在年内入库径流
而
年仅为
基于遥感影像的水库面积分析
所用的数据有北京一号小卫星影像
年
影像
年
年
年 和北京
万
密云水库水源地多时相遥感监测与分析 左春刚 黄诗峰 杨海波 李小涛
行政区划图 在统一所有卫星影像的投影坐标的基础上 将北京一号卫星数据的多光谱影像和全色影
像进行融合 因为北京一号小卫星的多光谱波段与 影像
占
比 年减少了
建设用地共
占
比
年增加了
年耕地为
占
比 年减少了
林地共
占
比 年增加了
建设用地共
占
比
年增加了
水域面积减少了
土地利用转移矩阵分析 为了分析不同地类的转变关系 本文计算了
年土地利用转
移矩阵 见表
由表 知 从
年有
耕地转为林地
耕地转为建设用地
草地转为建设用地
通过分析 期土地利用类型的变化情况可知 建设用地包括居民住地和工矿用地持续增加 其原因
图
年土地利用
图
年土地利用
在 中 统计得到不同土地利用类型的面积见表
表 密云县土地利用类型面积统计
土地利用类型
耕地 林地 草地 坑塘 水库 建设用地 未利用地
土地面积?
年
年
图
年 月土地利用
年ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由表 可知 北京市密云县土地总面积
年土地利用类型中 耕地
占
林地共
占
水域面积
占
建设用地共
占
年耕地为
占
比 年减少了
林地共
是由于人口的增长与经济发展的需要 居民住地和工矿用地面积的增加主要来源于耕地和林地 耕地
连续减少 主要变成了建设用地和林地
耕地 林地 草地 水域 建设用地 未利用地 总计
密云水库水源地多时相遥感监测与分析 左春刚 黄诗峰 杨海波 李小涛
表 密云县
年土地利用转移矩阵 单位
耕地
林地
草地
水域
建设用地
未利用地
降雨量 从图 可以看出
年张家坟年降雨量最大达
年下会年降雨量最小
仅为
由多年平均统计值得到下会的降雨量平均值为
张家坟的降雨量平均值为
密云 白 的降雨量平均值为
特点是 丰水年和枯水年变化悬殊 频繁 且变化较
大 丰水年与枯水年连续交替出现
图
年密云水库年降雨量 单位
图 为张家坟测站降雨在年内的分布情况 从总体情况分析 汛期 个月份的降雨量占年内的
参考文献
童庆禧 卫征 北京一号小卫星及其数据应用 航天器工程 董文福 李秀彬 潮白河密云水库流域水资源问题分析 环境科学与技术 李成茂 马履一 王小平 密云水库集水区区域可持续发展评价及其调控对策研究
北京林业大学学报
阮本清 魏传江 等 首都圈水资源保障研究 北京 科学出版社
责任编辑 王成丽
总计
结语
利用近 年的水文气象数据和多期遥感影像 对密云水库水源地的降雨 径流 水库库面变化 土 地利用变化进行分析研究 由水文数据分析得出密云水库水源地降雨量和径流入库量都有下降趋势 与之相随的是 由遥感影像分析得到水库面积明显减小 通过对土地利用变化情况的分析 得出林地逐 渐增加 耕地逐渐减少 一方面 表明政府为了更好地保护密云水库水源地所采取的一系列措施是有效 的 如 政府在空间上划定了一定的管制区域 北部为地表饮用水源保护区 南部为水源八厂地下饮用水 源补给区 水库上游地区近年来大力发展林牧业 积极植树种草 使林草地面积增加较快 同时加强了对 上游地区发展乡镇企业和旅游业的限制 使它的工矿用地面积增加速度远远低于其它地区 以水土保持 和水源涵养林为主 形成了林地利用占绝对优势的土地利用结构 另一方面 密云水库水源地的治理形 势依然严峻 需要进一步对其进行合理规划 从而实现密云水库水源地的可持续发展和利用
年和 年 期影像进行土地利用信息提取 结果见
图图
密云水库水源地多时相遥感监测与分析 左春刚 黄诗峰 杨海波 李小涛
表 土地利用类型的解译标志
类型
耕地
林地
草地 水域 建设用地 未利用地
北京一号小卫星
假彩色合成图像
颜色
形状
白色或浅白色
边界清晰 呈网格状 块状 不规则块状
红色 暗红色 深红色 内部颜色较均 形状多为不规则条带状
一 但有一定的纹理
灰色 灰红色或暗红色 深蓝色 内部色调均匀 灰白色 青色 内部色调不均匀 暗红色 褐红色 内部色调不均匀
形状多为不规则 边界清晰 折线轮廓明显 形状有规则 形状多为不规则
间接标志
分布于河岸两旁 地势较缓处 居民点附近
分布于河流湿地周边山区
多处于地势较平的山区或河岸两侧 分布于山谷和平原 沿河两岸及城镇附近 河谷附近和河岸两侧
其中
年汛期降雨量所占比例最大为
对降雨量最大的 月份的降雨量占年内的
比例进行分析得知
年 月的降雨量所占比例最大 占全年降雨量的
图
入库量 密云水库
年张家坟年均降雨量和汛期降雨量 单位
年年内径流入库比例见图
图 密云水库年内入库径流比例
由图 可知 密云水库年内来水主要集中在
中的比例呈下降趋势
年比例最高为
月份 近 年
逐年减少 蓄水量持续下降 水库可用水量形势日趋严峻 其主要原因有 由于北京连续多年干旱
水库蓄水入不敷出 地下水位持续下降 平原区地下水埋深已超过
目前密云水库蓄水约 亿
仅能满足一年的北京城市供水 而南水北调北京段最早也要到 年年底才能建成通水 由于水库
上游地区为大陆性季风气候 降雨年内分布不均
月份降雨量占全年总降雨量的