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1、基于遥感技术的汉江中下游河道变迁研究（郑明福,张力,杨坤）:汉江中下游梯级开发 摘要: 利用美国LandsatTM卫星影像、法国2.5m SPOT5影像和航空影像，分析2001、2004年和2002年3个时相，探讨汉江中下游（潜江段）河道变迁状况。通过多时相卫星遥感监测河道演化，以河床水面/滩洲面积之比（WS/TI）、主泓线长度、河道摇摆幅度等指标，结合地面调查资料，来监测河道变迁。探讨结果表明:汉江中下游（潜江段）河道河床侵蚀加剧，崩岸时有发生，同时河道摇摆幅度也在加剧。 关 键 词: 河道变迁;遥感调查;汉江中下游 中图分类号: TV147 文献标识码: A 1 概述 汉江是长江最大的支流
2、，发源于秦岭南麓，干流流经陕西湖北两省，于武汉市汇入长江，全长1570km。汉江干流在丹江口以下为中下游，河长616km。汉江属于雨源型河流，径流主要来自于降雨，径流年内安排很不匀称，汛期径流量占全年径流量的78.9%。汉江中下游地区水土流失类型属水力侵蚀，该区域降雨比较充足，属暴雨集中地区，加上土地耕作强度大，极易发生水土流失。汉江中下游地区是全省水土流失最为严峻的地区之一，河流含沙量高，输沙模数大，丹江口水库建成蓄水以后，汉江中下游含沙量快速削减。由于清水下泄、中下游的泥沙多数来自于河床的冲刷补给和支流的汇入，襄樊以下河段由于受到支流影响及冲刷的作用，含沙量较襄樊以上江段略高。调水将会影响
3、汉江的径流量与径流过程，而径流量削减干脆影响的将会是河道形态的改变。 2 河道变迁生态环境因子描述 河道变迁是指河道在自然状况下，或受人为因素影响状况下所发生的改变。河道改变从表现形式可分为纵向改变与横向改变两类。纵向改变是指河道沿流程纵深方向发生的改变，即河床纵剖面的冲淤改变，如河床下切、淤高等。横向改变也称平面改变，即河床沿着与水流垂直的水平方向发生改变，如河湾的发展、汊道的兴衰等。当河道的横断面发生改变时，其平面形态必定发生改变，在自然河流中，这两种变形是错综困难交织在一起的。 影响河道变形的因素是多方面的，但主要的影响因素有4个方面:河段上游来水量及其改变过程;河段上游来水量、来沙量组
4、成及其改变过程;河段的河谷比降;河段河床形态及河床组成。 随着丹江口大坝加高工程的实施，大坝下游汉江过水量将削减22%左右、径流过程发生改变。汉江河道曲折多变，通过多时相卫星遥感监测河道演化，以河床水面/滩洲面积之比（WS/TI）、主泓线长度、河道摇摆幅度等指标，同时结合地面调查，来监测跟踪河床在平面上的摇摆与垂向上的下切或萎缩。如WS/TI值减小、主泓线长度增大，河道摇摆幅度加剧，则多意味着河道呈萎缩趋势。在实际的监测中，除根据指标数值推断外，还应综合多种因素加以分析。 3 河道变迁遥感调查方法 河道变迁的遥感调查是通过遥感信息判读河道特征，主要判别河道水体与滩地（边滩或心洲）、滩地与堤岸之
5、间的界线，判读河道两岸四周的地貌特征以及水体流态和水流输沙等特征信息。依据TM数据各波段对各种地物的光谱特性，TM5（红外波段）能较好区分水陆边界，为了突出水陆边界线，可对TM5波段数据进行适度的线性拉伸处理。堤岸线以及岸线两岸地物的判别，一般须要通过多波谱数据进行色调合成增加地物的微小差异，以便通过颜色差别进行区分。多波段彩色合成影像的处理方法许多，常用的有TM4、TM3、TM2（R，G，B）假彩色合成和TM5、TM4、TM3（R，G，B）或TM7、TM4、TM2（R，G，B）等模拟真彩色合成处理。 从遥感影像上获得河道信息，必需依据河道信息特征建立判读标记，而判读河道特征主要有光谱特征、空
6、间特征和时间特征。 （1）光谱特征及其判读标记。河道中的各种地物要素在各波段影像上有它的光谱反射亮度积分值;通过对河道各种地物反射率的测定，可以获得地物的光谱特性曲线;建立地物光谱特性曲线与影像各波段的波谱响应曲线的相关关系。因此，地物在多波段影像上特有的这种波谱响应就是河道地物的光谱特征的判读标记。 （2）空间特征及其判读标记。地物的各种几何形态为其空间特征，这种空间特征在影像上也是由不同的色调表现出来。它包括通常目视判读中应用的一些判读标记:形态、大小、图形、阴影、位置、纹理、类型等。 （3）时间特征及其判读标记。河道特征是随时间的改变而改变，表现在3个方面:水边线随着江水水位发生改变;洪
7、水期水体含沙量大，枯季水体澄澈，可用来判读河道主泓和边滩心洲形态;水边线受河床冲淤限制，按其自身演化规律发生平面上的迁移。 通过不同时期的遥感影像对比监测河道的改变，包括河道平面形态改变（河道堤岸线、岸滩、心洲）、主泓线平面改变、交汊河道水沙分流改变等，可以发觉河道的变迁及其发展趋势。 4 河道变迁信息提取 河道变迁的遥感监测是通过遥感信息判读河道形态特征，包括河道水体与滩地（边滩或心洲）的界线、河道主泓位置等来实现。通过不同年份的调查结果比较，可以得出河道变迁图。提取河道因子的技术流程见图1(图略)。 5 结语 本文选用2001、2002年与2004年3期影像数据，对汉江中下游潜江段河流进行
8、河道信息分析提取（其中滩洲面积以内堤防为计算边界），得到如表1所示的河道信息统计数据。 经分析得知:从20012004年，河床水面积渐渐增大，主泓线长度渐渐增加;20012002年河道摇摆幅度为16.5m，20022004年河道摇摆幅度为66.4m，河床摇摆幅度亦呈增加趋势;这说明河床侵蚀加剧，崩岸时有发生，同时河道摇摆幅度也在加剧，符合大坝建成以后下游河道的演化规律。 作者简介: 郑明福，男，长江勘测规划设计探讨院空间公司遥感数字工程院，工程师。 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页