基于遥感数据的2000-2018年博斯腾湖水面变化分析--中国期刊网

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基于遥感数据的2000-2018年博斯腾湖水面变化分析

发表时间：2020/7/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：苏晓楠

[导读] 摘要：分析博斯腾湖面积变化趋势及其驱动因素，研究博斯腾湖面积变化趋势，为博斯腾湖水资源合理开发利用与管理提供科学依据。

        新疆维吾尔自治区自然资源规划研究院
        摘要：分析博斯腾湖面积变化趋势及其驱动因素，研究博斯腾湖面积变化趋势，为博斯腾湖水资源合理开发利用与管理提供科学依据。以博斯腾湖为研究对象，利用3S技术，解译多年遥感影像数据，计算2000、2006、2010、2014、2018年的博斯腾湖面积，研究结果表明，博斯腾湖泊博斯腾湖面积经历了2000~2010年的减少期和2010~2018，年的增加期，湖泊面积整体趋于减小，平均绝对变化速率为10.16km2/a，减幅为-16.41%。
        关键词：博斯腾湖;数据采集；数据变化；分析结论
        新疆博斯腾湖是一个典型的干旱区内陆湖泊，其既是巴音郭楞蒙古自治州人民的“母亲湖”，又为当地经济发展和各族人民生活的命脉。结合利用RS与GIS技术进行湖泊资源调查,能够实时获取大尺度的湖泊信息,进行湖泊信息时空分析,有效地获取和分析湖泊变化信息,从而达到对西部湖泊动态变化研究的目的,同时,也为湖泊及生态环境保护和西部水资源的合理开发与利用提供重要的基础资料
        1研究区概况与数据采集
        1.1研究区概况
        博斯腾湖是中国最大的内陆淡水湖泊，位于新疆南天山主脉和支脉之间的焉耆盆地，地理坐标为86.41～87.39E，41.49～42.17N，湖区地处亚欧大陆中心，光照充足，热量充沛，气候干燥，雨量稀少，蒸发量大，多年平均降水量为68.2mm，年蒸发量为1800～2000mm，属于暖温带干旱荒漠气候是焉耆盆地内地表水与地下水的汇集区，湖水主要依赖于入湖河流与降水混合补给。博斯腾湖的入湖河流主要源于焉耆盆地西北部及北部的中、高山地带的冰雪融水。斯腾湖主要分为大、小两个湖区，注入博斯腾湖的河流主要有开都河、黄水沟和清水河，其中，开都河作为流入博斯腾湖的最大河流，也是唯一可以直接流入湖区的常年性河流，占博斯腾湖总补给量的85%，是影响博斯腾湖面积变化的直接因子。博斯腾湖属于吞吐型湖泊，是开都河的尾闾，孔雀河的源头，具有蓄洪灌溉，保障库尔勒、尉犁两大绿洲生产生活用水，以及维护塔里木河下游生态系统和环境的重要作用。
        1.2数据来源
        数据来源选择遥感卫星影像数据源。遥感卫星影像来源于地理空间数据云（http://www.gscloud.cn/），选取的研究区域遥感卫星影像集中于8~9月的空间分辨率为30m的Landsat7ETMSLC-on卫星数字产品(1999-2003)影像（2000年）、Landsat4-5TM影像（2004年）Landsat4-5TM影像（2010年）、Landsat8OIL_TRISI影像（2014年）和Landsat8OIL_TRISI影像（2018年）。水文、气象与社会经济数据选取2000～2018年的年均数据，来源于中国气象数据网与博湖县水文、气象站以及统计局。所选取的研究区域遥感卫星影像无或者极少量云层覆盖，影像清晰。
        2.1研究方法
        水体指数法是实现水体快速提取的简单便捷方法之一。首先将选取的遥感影像图在ENVI5.3进行预处理，之后在ENVI5.3平台和ArcGIS10.2软件中运用Mcfeeters提出的归一化水体指数(Nor-maldifferencewaterindex，NDWI) 。从上述5期Landsat系列的遥感数据中提取博斯腾湖水体信息。归一化水体指数(NDWI)是借鉴归一化植被指数(NDVI)的构建思想，基于水体在绿波段(TM2)和近红外波段(TM4)的波谱差异特征进而提出来的，由于水体和陆地等其他地物对太阳辐射存在不同的反射、吸收和透射的特性，因此它们在遥感影像上的成像情况也不同，水陆边界明显，湖泊边界容易识别。

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        2、数据变化分析
        2.1变化数据
        2000～2010年期间，湖泊面积平均为894.62km2，整体呈不断显著减少趋势，由2000年8月的1121.63km2减少到2010年8月的719.62km2，10年间共减少402.01km2，年平均变化速率为-40.21km2/a，减幅为35.84%，在2000年8月达到最小值，为719.62km2;2010～2018年期间，湖泊面积平均为849.45km2，呈显著增加趋势，由2010年8月的719.62km2增加到2018年4月的938.71km2，净增加面积219.01km2，年平均变化速率为27.38km2/a，增幅为38.04%，在2018年4月达到最大值，为938.71km2。其中2000~2010年期间的递减现象和2010~2018年期间的递增现象可能是由于21世界初以来人类的剧烈活动造成的。
        2.2变化原因
        深入了解湖泊变化的原因，对水资源合理配置、生态环境防治与治理及了解局地气候变化具有重要的意义。湖泊面积变化是多方面因素综合作用的结果，主要分为自然因素和人因素两个方面。其中，自然因素较为稳定，对面积影响直接，是引起湖泊面积动态变化的主要影响因素。人为因素不但对湖泊面积变化有直接的影响，更对自然因素有促进作用
        2.2.1气温
        气温作为热量指标对湖泊面积产生间接影响，主要表现在4个方面:①影响流域冰川积雪消融;②影响流域总蒸散量;③改变流域高山区降水形态;④改变流域下垫面与近地面层空气之间的温差，从而形成流域小气候，间接影响湖泊面积的变化。
        3.2.2降水量
        地球表面的湖泊无论何种类型,湖泊形成都必须具备两个最基本的条件:一是能集水的洼地,即湖盆;二是提供足够的水量使洼地积水，因此降水是形成地表径流等陆面水文过程的重要因子，能够直接形成地表径流，也能补充地表径流所需水量，是河流、湖泊、海洋补给的重要来源。
        3、分析结论
        3.1 2002年左右，全球气候进入暖湿季，相应的研究区气候在一定程度上发生改变，如，冰川融水较往年有所增加。同时，在该时期国家出台退耕还林、退牧还草等相关环境政策，作用和影响了诸如气温、蒸发量等环境因素，改变了研究区域内小气候环境。此外，2000年前后正值我国改革开放盛期，正发展工业和现代化农业时代，使得工业排放量增大、耕地面积急速扩增等也间接对区域水体产生一定程度影响。
        3.2 在影响博斯腾湖面积变化的各类自然因素中，日照时间、气温、降水量三个因素的影响程度不尽相同，由于研究湖泊位于西北干旱区，因此对于西北干旱区而言，降水量对湖泊水量的作用会受到区域内各种气候因子、地理环境的影响，因此极其具有特殊性。
        3.3近年来人类活动对湖区的扰动性已经逐步开始超过自然因素，其中以2000~2010年最为剧烈。影响博斯腾湖面积变化的直接原因为自然因素，可是人类活动对影响湖泊的气候等自然因素有极大的放大作用，人类活动极大地增加了自然因素与湖泊相互作用的剧烈程度，使湖泊面积变化波动频率与幅度都大幅增加。随着人类多项水利工程项目的不断实施，引起湖泊自然功能逐渐转为水库功能(博斯腾湖大、小湖出口处设博湖扬水站和达吾堤放水闸两处水利设施，拦截水量放入孔雀河对下游进行生态输水，2000~2011年共计输水12次)，反过来又进一步促进人类活动的影响。
        4.结束语：
        总之，人类对陆地湖泊、河流和流域水体及生态环境资源的研究和利用须遵从气候环境平衡规律，在自然环境的承载能力和自我修复能力范围内，科学的调配和利用其区域内的资源、合理规划人与自然和谐发展，保持稳定、健康的人地关系。
        参考文献：
        [1]博斯腾湖水资源可持续利用[M]. 科学出版社 , 夏军等著, 2003.