摘 要：自然資源不僅是發(fā)展之基、生態(tài)之源、民生之本，更是推進美麗中國建設(shè)和深化生態(tài)文明體制改革的核心載體，同時也是重要的資源性資產(chǎn)。本文旨在探討宿遷市湖濱新區(qū)駱馬湖水資源的調(diào)查監(jiān)測，并以自然資源調(diào)查監(jiān)測為背景，采用遙感技術(shù)作為主要手段進行水資源調(diào)查。研究通過獲取駱馬湖范圍內(nèi)的Sentinel-2 遙感影像數(shù)據(jù)，對駱馬湖水體的空間分布、變化趨勢進行綜合分析。同時，本文還探討了遙感技術(shù)在水資源調(diào)查中的應(yīng)用價值和優(yōu)勢。研究結(jié)果表明，駱馬湖的水資源狀況有著一定變化和挑戰(zhàn)。本研究的意義在于通過遙感手段探討了積水頻率識別和積水范圍提取，為水資源調(diào)查監(jiān)測提供了一種快速、高效的手段。此外，針對駱馬湖水資源調(diào)查監(jiān)測的研究成果也為其他類似區(qū)域的水資源管理和保護提供了借鑒和參考。這對于推動水資源的可持續(xù)利用和提高區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。

關(guān)鍵詞：自然資源；調(diào)查監(jiān)測；水資源調(diào)查；遙感技術(shù)；影像分析

中圖分類號：P237; TV211.1 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-1329（2024）02-0151-06

自然資源調(diào)查監(jiān)測在可持續(xù)發(fā)展及管理中發(fā)揮著極其重要的作用。水資源作為人類生存與發(fā)展的關(guān)鍵基礎(chǔ)資源，其調(diào)查與監(jiān)測對于保障水資源的可持續(xù)利用至關(guān)重要[1]。全球人口數(shù)量的飛速增加與經(jīng)濟的快速發(fā)展進一步加劇了水資源可能面臨的挑戰(zhàn)，如供需之間的矛盾、水環(huán)境污染和生態(tài)系統(tǒng)惡化等問題。因此，加強水資源調(diào)查監(jiān)測工作，全面了解水資源狀況、特征和變化趨勢，具有重要的理論和實踐意義。水資源調(diào)查利用系統(tǒng)觀察和定量方法來收集關(guān)于水資源的數(shù)量、質(zhì)量、分布和利用情況等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)作為一種快速、高效的調(diào)查監(jiān)測手段，其借助搭載的傳感器大面積獲取地表信息，能及時得到大尺度、高時空分辨率的地表水體信息[2]。通過分析遙感影像來識別水體的特征，例如面積、水質(zhì)和時空變化等情況，有助于詳細了解駱馬湖水資源的時空分布和動態(tài)變化。此過程不僅為科學(xué)決策提供支持，也彰顯了遙感技術(shù)在水資源評估中的價值和潛力。

本文通過遙感技術(shù)對駱馬湖的水資源狀況進行調(diào)查，旨在分析其變化趨勢及影響因素，并以宿遷市湖濱新區(qū)的駱馬湖為研究區(qū)域展開具體分析。借助遙感技術(shù)對駱馬湖的水資源進行動態(tài)監(jiān)測，以便全面、深入了解湖泊的面積、分布及其變化狀態(tài)。此外，本研究也將進一步討論遙感技術(shù)在水資源調(diào)查中的實際應(yīng)用價值和潛在優(yōu)勢。通過對水資源調(diào)查結(jié)果的分析與總結(jié)，旨在為駱馬湖水資源的合理利用和保護提供科學(xué)依據(jù)，推動該地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

1 水資源調(diào)查監(jiān)測的需求及存在的問題

1.1 水資源調(diào)查監(jiān)測需求

近年來，全球經(jīng)濟的迅速增長與人口的持續(xù)擴張使得自然資源的保護與持續(xù)利用引起了廣泛關(guān)注[3]。作為自然資源管理和保護的重要手段，自然資源調(diào)查監(jiān)測在實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。尤其在監(jiān)測湖泊和河流等水體方面，水資源調(diào)查在評估和監(jiān)控中扮演著關(guān)鍵角色。水資源不僅是人類活動中必不可少的關(guān)鍵自然資源，亦是促進社會經(jīng)濟發(fā)展的重要經(jīng)濟資源[4]。中央政府與國務(wù)院對水資源問題予以高度重視，把水資源與糧食安全、能源安全并列為國家的三大戰(zhàn)略資源，并強調(diào)水資源的可持續(xù)利用對于國家經(jīng)濟和社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展具有關(guān)鍵作用。中央政府與國務(wù)院對水資源問題予以高度重視，把水資源與糧食安全、能源安全并列為國家的三大戰(zhàn)略資源，并強調(diào)水資源的可持續(xù)利用對于國家經(jīng)濟和社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展具有關(guān)鍵作用，從而對進一步完善土地管理制度起到了關(guān)鍵作用，同時也為水資源的可持續(xù)管理、環(huán)境保護和政策制定提供了重要的科學(xué)依據(jù)和決策支持。在國土空間規(guī)劃和“三區(qū)三線”劃定中，水資源調(diào)查的監(jiān)測結(jié)果對分析歷史問題及預(yù)測未來趨勢提供了關(guān)鍵支持。自然資源部正在加強調(diào)查結(jié)果的共享服務(wù)，并推動國家及地方水平的三維時空數(shù)據(jù)庫的發(fā)展，以提高自然資源管理的效率。

1.2 水資源調(diào)查監(jiān)測存在的問題

一直以來，水資源調(diào)查監(jiān)測獲得的地表水資源分布、范圍、面積、權(quán)屬以及開發(fā)利用與保護情況中存在著數(shù)據(jù)不全、數(shù)據(jù)質(zhì)量不高等問題[5]。在駱馬湖水資源調(diào)查過程中，數(shù)據(jù)采集的覆蓋范圍和頻率有限，導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的不完備性和不準(zhǔn)確性，這給后續(xù)的水資源分析和決策提供了不可靠的基礎(chǔ)，限制了水資源管理的科學(xué)性和有效性。此外，在水資源調(diào)查與監(jiān)測的技術(shù)方法方面存在一定的滯后性。盡管如遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用已在水資源調(diào)查中普及，但技術(shù)運用不足和數(shù)據(jù)處理不準(zhǔn)確仍然是現(xiàn)實挑戰(zhàn)。如何從分布與范圍的視角，設(shè)定有效的地表水資源基礎(chǔ)調(diào)查及常規(guī)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，仍需進一步探索[6]。這使得水資源調(diào)查監(jiān)測結(jié)果的可靠性和精確度受到了一定的影響，制約了對駱馬湖水資源狀況的準(zhǔn)確把握和科學(xué)分析。此外，水資源調(diào)查監(jiān)測中還存在著數(shù)據(jù)共享與協(xié)同合作的不足問題，例如地表水資源的分布和范圍存在多條界線，如國土資源調(diào)查的水域范圍界線、水利部門的河湖和水利工程管理及保護范圍界線、以及死水位、枯水位、常水位、豐水位、設(shè)計洪水位和最高洪水位線，不同水平年和季節(jié)水位線等。由于數(shù)據(jù)來源的多樣性和數(shù)據(jù)管理的碎片化，不同部門和機構(gòu)之間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同合作存在一定的難度。這造成了數(shù)據(jù)孤島的問題，阻礙了全面了解駱馬湖水資源狀況和制定統(tǒng)一的管理策略。

1.3 遙感技術(shù)在水資源調(diào)查中的應(yīng)用及其挑戰(zhàn)

在全球范圍內(nèi)，水資源的有效監(jiān)測和管理對于保證水安全和支持可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。遙感技術(shù)，特別是時間序列影像的應(yīng)用，已成為現(xiàn)代水資源管理的關(guān)鍵工具。遙感技術(shù)提供了一種從宏觀角度快速、連續(xù)監(jiān)測地表水資源的方法。時序影像數(shù)據(jù)的分析使研究人員能夠更科學(xué)地追蹤水體的空間和時間變化，有效評估水資源變動趨勢及預(yù)測干旱或洪水的潛在風(fēng)險[7]。Google Earth Engine （GEE） 作為一個廣泛使用的地球分析平臺，提供了海量的衛(wèi)星影像和地理數(shù)據(jù)，并能夠高效地處理地理空間數(shù)據(jù)。通過其強大的數(shù)據(jù)處理能力，為研究者提供了快速分析和處理大規(guī)模遙感數(shù)據(jù)的能力，極大地提高了水資源監(jiān)測的效率和準(zhǔn)確性[8]。

盡管遙感技術(shù)在水資源監(jiān)測中具有諸多優(yōu)勢，但也存在一些技術(shù)和方法上的挑戰(zhàn)。例如在多云和雨季頻繁的地區(qū)，云層遮擋是影響遙感影像質(zhì)量和可用性的主要問題[9]。盡管目前已有多種云檢測和云掩膜算法，但這些方法仍然不能完全消除云層對目標(biāo)監(jiān)測的影響。其次，遙感數(shù)據(jù)雖然可以提供水體表面信息，但對于水質(zhì)和水下特征的深入分析仍存在一定限制。此外，遙感數(shù)據(jù)的處理及解譯需要豐富的專業(yè)背景知識，因數(shù)據(jù)的復(fù)雜性常需要復(fù)雜的算法和模型，這些都可能成為技術(shù)應(yīng)用的障礙。未來的研究需要開發(fā)更為高效的數(shù)據(jù)處理算法，提高云遮擋影響的處理能力，并增強對復(fù)雜環(huán)境下水體監(jiān)測的準(zhǔn)確性。同時，結(jié)合地面觀測數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)，采用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)，可以進一步提升水資源監(jiān)測的綜合性和準(zhǔn)確性。未來人工智能和機器學(xué)習(xí)的應(yīng)用，特別是深度學(xué)習(xí)在遙感影像分析中的使用，將為水資源監(jiān)測提供一個新的視角和機遇。

2 研究區(qū)概況

駱馬湖作為江蘇省四大淡水湖之一，位于江蘇省北部，橫跨宿遷市與徐州市，湖泊面積約為296 km2（在水位為21.81 m 時），總蓄水量約2.7 億m3。駱馬湖的湖底高程大約為18～21 m，最大水深為5.5 m，最寬處湖泊達20 km，且湖面中散布著60 余個大小不一的島嶼。在駱馬湖的管理區(qū)域內(nèi)，湖泊總面積為20 239.61 hm2，河流總面積為516.46 hm2，坑塘水面面積為974.73 hm2，溝渠面積為91.97 hm2。內(nèi)部及其相鄰大型河流有4 條，分別為：廢黃河（楊莊以上段）、總六塘河、邳洪河、黃墩小河。