第３８卷第４期 ２０１５年Ｏ７月 现代测绘 Ｖｏ１．３８，Ｎｏ．４ Ｍｏｄｅｒｎ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｊｕｌｙ ２０１５ 基于遥感的渭河干流变化监测 朱陈明，马驰，李发红，张宁丽 （国家测绘局第一航测遥感院，陕西西安？１００５４） 摘要 利用２００２年ＩＫ０Ｎ０Ｓ卫星影像、２００９年航空胶片影像、２０１２年ＷｏｒｉｄＶｉｅｗ卫星影像和低空无人机数码 影像对渭河干流西安到成阳段进行３期监测，得到了渭河流域周边环境逐期变化的第一手准确成果资料。通过对 监测成果地袁覆盖及水利设施等数据的统计分析掌握了沿渭两岸跨河大桥、堤防工程、备防石设施、景观建设、湿 地演变、地表覆盖及周边环境的变化信息。讨论了产生这种变化的自然和社会原因及其对人类社会发展的影响。 为渭河综合治理提供及时可靠的地理信息相关成果。 关键词 遥感影像 渭河干流中图分类号：Ｐ＇２ａ７ 地表覆盖 变化监测 文章编号：１６７２—４０９７（２０１５）ｏ４—０ｏ５２—０４ 文献标识码：Ｂ １ 引言 ２ 项目要求 渭河干流综合治理监测试点项目监测范围是 渭河干流咸阳陇海铁路大桥一西安西禹高速渭河 大桥（长３８ ｋｍ，宽３ ｋｍ）区域，任务是利用多期遥 感影像对监测范围内的地形及地物要素变化进行 渭河流域不仅是陕西经济最为发达的地区，而 且在西部地区社会经济发展中具有重要的战略地 位和作用。渭河作为黄河的第一大支流，横贯整个 关中平原。许多年来，她给两岸人民带来无数快 监测，分析堤防、景观工程建设进展及周边环境变 化情况。 乐，同时也有过严重的水患灾难。近几年，陕西省 高度重视渭河综合治理工作，把渭河整治 目标提升为“将渭河打造成贯通关中东西最大的生 试点工作通过不同分辨率，不同色彩的多种遥 感影像对地表地类进行解译，完成了２００２年、２００９ 年、２０１２年３期遥感影像的地表覆盖及水利设施现 态公园、最美的景观长廊、最长的滨河大道”，渭河 及两岸的环境正在发生着巨大变化。根据国家测 状数据制作。并对２００２年与２００９年、２００９年与 ２０１２年地表覆盖一、二级地类现状面积及面积变化 量、堤防长度及长度变化量进行统计，另外对跨河 绘地理信息局与陕西省地理国情监测试点任务安 排，国家测绘局第一航测遥感院充分利用遥感技 术＿】 ］，完成了２０１２年渭河干流综合治理监测试点 项目。项目得到了３期遥感影像的解译成果数据， 并对这些成果数据进行统计和比较，重点分析了渭 河干流西安一咸阳段沿渭两岸交通、堤防工程、备 防石设施、景观建设、湿地演变、地表覆盖及周边环 境信息变化情况，探讨了产生这种变化的自然和社 会原因及其对人类社会发展的影响。 大桥、沿河堤防附属设施备防石、景观建设、泾渭湿 地等变化信息进行统计和分析。 ２．１遥感影像数据源 本次试点选用了４种遥感影像对区域内地表覆 盖、堤防工程、景观建设等信息进行监测。遥感影 像基本情况如表１所示。 表１遥感影像基本参数 ２．２地表分类标准及数学精度 ２．２．１ 图斑分类标准 共８大类，图斑提取表示到二级地类。 ２．２．２平面精度 本项目遥感信息图斑提取包括地表覆盖和重 点监测内容（含防洪工程、沙场分布、景观建设等） 图斑的平面位置误差明显界线与ＤＯＭ上同名 地物的移位不得大于图上０．３ ｍｍ，不明显界线不 第４期 朱陈明等：基于遥感的渭河干流变化监测 ５３ 得大于图上１．０ ｍｍ。 ２．２．３属性精度 地表覆盖信息中字段名、字段类别、字段长、字 段顺序不得有误；居民地、水系的属性精度不得低 于９５ ，其他地物的属性精度不得低于９０ 。 ２．３监测成果统计内容和指标规定 ２．３．１地表覆盖 （１）按一级分类对地类图斑的位置、面积及地 类变化流向进行统计，统计内容包括：农地、林地、 草地、园地、水域及水利设施用地、居民地与设施、 荒漠与裸露地、交通运输用地的变化信息。 （２）对水域及水利设施用地和居民地再按二级 分类进行统计，统计内容包括：河流、湖泊、水库、坑 塘、沟渠、滩地、沼泽地、堤防水工建筑用地、沙场沙 堆滩地障碍，城镇居民地、农村居民地、工矿用地、 城市绿地和公园、风景名胜设施、特殊用地、景观建 设的变化信息。重点统计分析堤防、堤坝、景观、水 上设施的变化面积。 ２．３．２重要水利设施 对重要水利设施要素的长度、宽度、构筑材料、 数量和变化率、原设施的扩建、改建情况等进行 统计。 ２．３．３泾渭湿地保护区 按一级地类分类标准对地类图斑的位置、面积 及地类变化流向进行统计。 ３监测方法 ３．１ 基础地理信息数据收集和加工处理 收集２００２年、２００９年、２０１２年３期遥感影像数 据，获取最新的低空无人机数码影像及无人机低空 摄像视频数据，２００２年、２００９年２期地形图等相关 资料，并对收集的数据成果及资料进行分析和加工 处理，用于提取渭河干流的主要要素及变化分析。 ３．２影像信息判读解译 通过影像判读解译技术Ｅ。］对多期影像的地表覆 盖信息和重要的水利设施、湿地信息等要素按要求 进行采集，得到监测区域的本底信息和监测信息， 并对提取的本底和监测信息进行核查和确认。 ３．３渭河干流地表变化分类统计及分布图表制作 把２００２年遥感影像解译成果作为基础底图分 别与２００９年、２０１２年遥感影像解译数据成果进行 整合、叠加、比较，结合水利专题要素成果对干流地 形、地表变化信息进行分类统计，制作不同时间序 列的渭河干流土地利用现状分布及变化图、河流河 道主要要素变化统计表、河面建筑（桥梁、管线、拦 水、堤防等人工设施）现状分布图。 ３．４监测渭河干流整治工程进展情况 本次试点工作的任务除对地表变化监测外主 要对渭河干流综合治理工程建设进展情况进行监 测，按照渭河流域管理局确定的渭河治理重点区 域，按设计的监测周期对渭河干流获取高分辨率遥 感影像。通过影像纠正、融合及影像解译等技术得 到最近１期渭河堤防、河道、蓄滞洪区等防洪工程建 设进展，滩区清障整理工程进展，河滩地退耕还河 进展，堤岸绿化、水面景观、滨河公园以及沿渭河大 堤外各１．５ ｋｍ经济产业带内设施农业、生态农业、 生态湖泊等建设现状影像信息，并与前期遥感影像 成果进行比对，监测渭河干流整治工程进展效果。 ４监测成果统计与分析 通过本次试验获取了３期（２００２年、２００９年、 ２０１２年）数字正射影像数据和影像地表覆盖及水利 设施解译现状数据成果；并按二级地表分类统计 ２００２年与２００９年、２００９年与２０１２年各类地表覆盖 面积等，得到地表覆盖及水利设施变化信息成果。 下面就堤防工程建设、景观建设、防汛设施备防石 工程、跨河桥梁、泾渭湿地、地表覆盖等信息进行重 点统计与分析。 ４．１ 堤防工程建设信息统计分析 利用３期地表覆盖及水利设施影像解译的现状 数据统计渭河西咸段监测区域３８ ｋｍ堤防工程信 息。新建堤坝长度、拓宽堤坝长度如表２所示，堤坝 宽度如表３所示。 表２相邻两期新建堤坝长度、拓宽堤坝长度 影像年代 ２００２年 ２００９年 ２０１２年 堤坝宽度／ｍ ６ １２ ６～３６ 分析可知：２００９年相对２００２年堤坝长度增加 了５．７４ ｋｍ，２０１２年相对２００９年堤坝长度增加了 ７．２ ｋｍ；２００９年相对２００２年拓宽了堤坝长度 １９．４ ｋｍ，宽度由６ ｍ～１２ ｍ变为６ ｍ～３６ ｍ，２０１２ 年相对２００９年拓宽了堤坝长度１９．７ ｋｍ，宽度由 ６ ｍ～３６ ｍ变为６ ｍ～５Ｏ ｍ。 ４．２景观建设信息统计分析 通过３期地表覆盖及水利设施影像解译的现状 数据，统计渭河西咸段监测区域３８ ｋｍ景观建设信 ５４ 息，景观工程面积如表４所示。 表４三期景观建设面积 现代测绘 第３８卷 息，公路大桥和铁路大桥数量如表６所示。 表６三期跨河桥梁数量 分析可知：２００２年景观建设面积为０，２００９年 相对２００２年景观建设面积增加了０．０２ ｋｍ。；２０１２ 年相对２００９年景观建设面积增加了３．９８ ｋｍ。。 ４．３ 防汛设施备防石信息统计分析 ２００９年相对２００２年铁路桥增加了２座，公路 桥增加了４座；２０１２年相对２００９年铁路桥未变化， 公路桥增加了２座。 ４．５ 泾渭湿地信息统计分析 （１）监测区域湿地面积共１６．８７ ｋｍ。，其中河道 利用地表覆盖及水利设施３期影像解译现状数 据统计渭河西咸段监测区域３８ ｋｍ防汛设施信息， 备防石数量及体积如表５所示。 表５三期备防石信息数据 湿地区域沙场、砂堆、采砂置留障碍物面积统计如 表７所示。 ２ｏ１２年 表７泾渭湿地障碍物面积 影像年代 ２００２年２００９年分析可知：２００２年、２００９年、２０１２年渭河西咸 段防汛设施备防石数量和体积在不断增加。２００９ ２００９年相对２００２年７年时间泾渭湿地区域沙 场、砂堆、采砂置留障碍物面积增加了２．２ ｋｍ。； ２０１２年相对２００９年，３年时间泾渭湿地区域沙场、 砂堆、采砂置留障碍物面积增加了４ ｋｍ 。 （２）对泾渭湿地范围内的地表覆盖信息按一级 地类进行面积统计＿４］。２００２年、２００９年、２０１２年泾 渭湿地地类面积及变化统计如表８所示。 年相对２００２年数量增加了１７７处，体积增加了１３ ７２５ ｍ。；２０１２年相对２００９年增加了６７处，体积增 加了６ ０３０ ｍ。。 ４．４跨河桥梁信息统计分析 利用３期地表覆盖及水利设施影像解译的现状 数据，统计渭河西咸段监测区域３８ ｋｍ跨河桥梁信 表８泾渭湿地一级地类面积及相邻两期面积变化量 级地类 一２００２年地类 面积／ｋｉｎ。 ６．６８ ２００９年地类 面积／ｋｉｎ ２．３４ ２０１２年地类 ２００９年与２００２年 ２０１２年与２００９年 面积／ｋｉｎ 面积变化量／ｋｍ 面积变化量／ｋｉｎ Ｏ．８１ Ｏ．４２ ３．３８ ０．１６ —农地 ４．３４ —１．５３ Ｏ．２７ １．６１ Ｏ 林地 草地 园地 Ｏ．２２ ３．８７ Ｏ．Ｏ１ ０．６９ ４．９９ Ｏ．４７ １．１２ Ｏ．１５ ２．４１ 一一０．１６ 水域及水利设施用地 荒漠与裸露地 居民地与设施 ５．６３ Ｏ．２１ Ｏ．１２ Ｏ．１２ ０ ８．０４ ０．０３ １１．３Ｏ Ｏ．Ｏ１ ３．２６ —Ｏ．１８ ０．０２ ０．３７ ０．２５ ０ Ｏ．５Ｏ Ｏ．１８ Ｏ．２５ Ｏ．１３ Ｏ ０．１３ Ｏ．Ｏ７ 交通运输用地 施工区 ０．１Ｏ １６．８６ Ｏ．１Ｏ 面积汇总 １６．８６ １６－８７ Ｏ．Ｏ１ ０．Ｏ１ 分析相邻两期影像地类面积及变化可知：农地 面积在逐期减少，水域及水利设施用地面积在逐期 增加（主要是沙场、砂堆、采砂置留障碍物面积在逐 期增加）。 数据分析可知：监测区域农地面积在逐期减少，居 民地、交通、水利设施用地在逐期增加，林地、草地、 园地、荒漠与裸露地面积有增有减，无明显的变化 规律。 ４．６试点区域地表覆盖信息统计分析 对西咸段相邻两期地表覆盖的地类面积统计 第４期 朱陈明等：基于遥感的渭河干流变化监测 ５５ ５监测信息变化原因分析 ５．１堤防工程建设 毁灭性的破坏，湿地涵养水源功能随即消失。泾渭 湿地保护工作形势更趋严峻。 ５．５地表覆盖 近年来，渭河一年一小灾，四年一大灾，特别是 渭河下游段更为频繁。在渭河综合治理项目中堤 防工程建设得到相关部门的高度关注，新建设 的防汛大堤较以前得到了有效加固，如对沿河堤岸 经济的发展、沿河城市人口数量的增加、地下水 位的下降、渭河综合治理工程的开展给渭河及周边地 表覆盖带来了非常明显的变化。河滩乱挖、乱建沙 场，围滩造田严重影响到渭河自然地表覆盖正常环 境，妨碍了渭河防汛功能。另外堤岸绿化、水面景观、 进行了加长、拓宽和增高，将大堤防汛能力提高到 百年一遇水平等。另外防汛大堤同时兼顾沿河公 滨河公园、防汛工程、景观带建设虽然侵占了农田耕 地但也积极地改善了沿渭两岸的地表环境，为人们提 路的功能，这有力地拉动了这两座城市渭河沿岸旅 游事业和农业经济发展。 ５．２景观建设 供了一个舒心、安逸、休闲的生态、生活社会环境Ｅ引。 渭河综合治理规划已经明确：要把渭河城市段 打造成“渭河生态水公园”、农防段建成“绿色生态 ６结语 ［ ［ ［ ［ ［ 渭河监测试点项目充分利用了遥感影像解译 景观带”的模式。２０１１年以来渭河两岸景观建设速 度在不断加快，建设取得了明显的效果，现已初步 形成了人与自然环境的和谐相处。 ５．３ 防汛设施备防石工程 技术，完成了高分辨率彩色遥感影像的相关信息解 １ ２ ３ ４ ］ ］ ］ ］ ］５ 译判读，解译成果通过野外实地核查可信度高于 ９５ ，达到了本次试点设计规定的要求。试点项目 获得的监测成果将为部门开展渭河综合治理 工作提供及时可靠的地理信息和监测服务。 参考文献 邓良基．遥感基础与应用ＥＭ］．北京：中国农业出版 社，２００２． 渭河汛期每年常出现在７月～８月，在汛期来 临前需逐一排查防汛大堤隐患，还要特别检查两岸 堤坝工程中是否准备足够多备防石，以防大堤出现 意外。对易发生决堤河段要将备防石提前足量按 要求放置在堤坝旁备用。 ５．４ 泾渭湿地 孙立新，罗高平，张怡梅．遥感影像分类的归类学习方 法ＥＪ］．测绘工程，１９９８（３）：３９—４３，４９． 梅安新，彭望球，秦其明，等．遥感导论ＥＭ］．北京：高等 教育出版社，２００１． 引起泾渭湿地环境变化的因素较多，如气候、 水资源、水利工程建设、人类社会活动等，变化的自 然环境和社会经济环境对湿地产生了巨大的影响， 倪绍祥．土地类型与土地评价概论［Ｍ］．北京：高等教 育出版社，２００３． 导致湿地结构发生了不合理演变，湿地功能不断退 化。人口增加和经济发展不断激化人的矛盾［５］，泾 范泽孟，颉耀文．基于ＲＳ与ＧＩＳ技术的城郊土地利用 现状调查和动态监测分析——以兰州市西固区为例 渭湿地大兴水利建设、围湖造田、大片湿地和耕地 用于企业厂房和居民小区开发建设，再加上近年来 ［Ｊ］．兰州大学学报，２００２（４）：１１８～１２２． 王礼育，罗丹．从遥感图像看珠江口门规划治理效果 人们疯狂挖沙，短短的１Ｏ年时间，使湿地面积急剧 减少。另外，非法挖沙使泾渭湿地表面的植被遭到 ＥＪ３．人民珠江，２０００（３）：３９—４１． Ｗｅｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ｃｈａｎｇｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ ＺＨＵ Ｃｈｅｎ－ｍｉｎｇ，ＭＡ Ｃｈｉ，ＬＩ Ｆａ－ｈｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｎｉｎｇ－ｌ ｉ （Ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｅｒｏ－Ｐｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ ａｎｄ Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ，Ｓｔａｔｅ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ，Ｘｉ ａｎ Ｓｈａｎｘｉ ７１００５４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ－ｈａｎｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｎ ｇｒａｄｕａｌ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｏｕｎｄ Ｗｅｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ａｆｔｅｒ ３ ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｉｎ ｔｒｕｎｋ ｓｔｒｅａｍ ｆｒｏｍ Ｘｉ ａｎ ｔｏ Ｘｉａｎｙａｎｇ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＩＫＯＮＯＳ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｉｍａｇｅ ２００２，ａｅｒｏ－ｆｉｌｍ ｉｍａｇｅ ２００９， Ⅵｒ０ｒ１ｄＶｉｅｗ ｓａｔｅｌｌｉｔｅ ｉｍａｇｅ ２０１２，ａｎｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅｓ ｆｒｏｍ ｌｏｗ ａｌｔｉｔｕｄｅ ｕｎｍａｎｎｅｄ ａｉｒ ｖｅｈｉｃｌｅｓ．Ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｎ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｒｉｖｅｒ ｂｒｉｄｇｅｓ，ｅｍｂａｎｋｍｅｎｔ，ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ ｆｏｒ ｒｅｓｅｒｖｅｄ ｂｒｉｃｋｓ，ｌａｎｄｓｃａｐｅ，ｗｅｔｌａｎｄ，ｌａｎｄ ｃｏｖｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗａｓ ｇａｉｎｅｄ ｂｙ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ａｎｄ ｃｏｖｅｒ ｒｅｓｕｌｔｅｄ ｆｒｏｍ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｍａｇｅｓ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｔａ ａｂｏｕｔ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ．Ｉｔ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ａｎｄ ｓｏｃｉａｌ ｃａｕｓｅｓ ｏｆ ｓｕｃｈ ｃｈａｎｇｅｓ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｉｍｐａｃｔｓ ｏｎ ｓｏｃｉａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｉｔ ｗｉｌｌ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｉｍｅｌｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｗｅｉｈｅ Ｒｉｖｅｎ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｉｍａｇｅ；Ｗｅｉｈｅ Ｒｉｖｅｒ；ｌａｎｄ ｃｏｖｅｒ；ｃｈａｎｇｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
