京杭大运河2022年全线贯通补水遥感监测

陈德清，王 旭，崔 倩，查晨峰，杨 燈

（1.水利部信息中心，100053，北京；2.北京金水信息技术发展有限公司，100091，北京）

京杭大运河是世界上里程最长、规模最大的古代运河，也是最古老的运河之一。 它是中国古代劳动人民创造的一项伟大工程，是中国文化地位的象征之一。 京杭大运河对中国南北地区之间经济文化的发展与交流，特别是沿线地区的工农业经济发展发挥了巨大作用。2022年4月13日，水利部联合北京、天津、河北、山东四省（直辖市）启动京杭大运河2022年全线贯通补水行动。 通过统筹南水北调东线一期北延工程供水、 本地水、引黄水、 再生水及雨洪水等多个水源，向黄河以北河段进行补水，实现京杭大运河全线通水，置换沿线地下水灌溉用水（见图1）。 为动态掌握补水后京杭大运河贯通河段和补水路径的有水河长与水面面积变化，应用卫星遥感技术，动态分析提取相关河道通水河长和水面变化情况。

图1 京杭大运河（黄河以北）河段及补水路径

一、基本情况

京杭大运河为南北走向，与遥感卫星运行轨道相近，有利于遥感卫星对河段的数据采集。 根据本次补水河道宽度和分析精度与频次要求，本次分析使用卫星影像主要为分辨率优于2 m 的光学卫星影像，对应卫星包括GF1、GF1B/C/D、GF6、ZY3、ZY3-02、ZY3-03、ZY1E、GF2 等12 颗卫星。 其中，对京杭大运河黄河以北的通惠河、北运河、小运河、卫运河、南运河等5 条河段，于5月2日利用GF1B 进行定制拍摄；对南水北调东线北延工程、岳城水库、潘庄引黄、密云水库等4 条补水路径，利用4月21日—5月2日数据以及2021年4月和5月的历史影像数据进行对比分析，重点对相关河段的有水河道长度和水面面积进行监测分析。

二、技术路线与方法

应用卫星遥感技术对京杭大运河贯通河段和补水路径进行监测，技术流程包括监测准备、 卫星影像处理、水体提取、指标计算、分析比较和成果归档等6 个步骤。 通过技术流程的业务化和规范化处理，保障了监测程序和成果标准一致，特别是在多人参与的情况下，确保各流程间数据和产品成果的衔接。 具体技术流程如图2 所示。

图2 京杭大运河全线贯通遥感监测技术路线图

三、监测结果

通过分析近几年的多期卫星影像可以看到： 除了通惠河和北运河2个河段常年有水外，小运河、卫运河、南运河等3 个河段的部分河段常年或除汛期外始终处于干涸或断流状态，长期干涸或断流的河段长度分别达到33 km、34 km 和84 km，分别占河段总长度的32%、34%和24%。 2022年补水工作启动后，4 条补水水源沿补水路径不断推进，通过多期卫星影像对比分析发现，大运河断流河段水面明显扩大，河流水面连通，以往常年断流的河段水面已经完全恢复，补水效果显著。

1.京杭大运河（黄河以北）河段监测结果

2022年5月卫星遥感影像分析结果显示，通惠河有水河长约20.2 km，北运河有水河长约145.5 km，小运河有水河长约106.1 km，卫运河有水河长约100.5 km，南运河有水河长约352.8 km，5 条河段水面总面积约45.1 km2。 与2021年4月影像对比，通惠河、北运河和小运河有水河长无变化，卫运河有水河长增加34.1 km，南运河有水河长增加84 km，5 条河段水面面积共增加8.7 km2；与2022年4月影像对比，5 条河段有水河长无变化，水面面积共增加3.0 km2。 见图3 和表1。

表1 京杭大运河（黄河以北）2021年4月、2022年4月、2022年5月有水河长和水面面积变化表

图3 京杭大运河2021年4月、2022年4月、2022年5月部分河段对比情况

2.补水路径河段（渠道）监测结果

分析对比2022年4月、5月卫星遥感影像，结果显示，4 条补水路径中，岳城水库补水路径水面面积明显扩大，其他3 条补水路径无变化。5月各补水路径具体情况如下：

①南水北调东线北延工程自邱屯枢纽经六分干、七一河、六五河至四女寺枢纽，有水河道长度约89.6 km，水面面积约2.8 km2。

②岳城水库经漳河至临清站有水河道长度约187.2 km，水面面积约16.8 km2，较2022年4月扩大2.5 km2。

③潘庄引黄经潘庄总干渠、马颊河、沙杨河、头屯干渠、漳卫新河倒虹吸至四女寺枢纽有水河道长度约129.5 km，水面面积约7.3 km2。

④密云水库经京密引水渠、温榆河至北关拦河闸有水河长约140.6 km，水面面积约15.1 km2。

四、结 语

发挥遥感技术覆盖范围大、成本低等优势，对京杭大运河全线贯通的生态补水进展和效果进行监测，获取各条河段和补水路径的有水河长、水面面积变化的动态信息。 遥感技术可对动态获取补水进展情况发挥重要作用。 通过多次监测积累的规范技术流程和方法可推广应用至其他河湖生态补水的遥感监测工作中。