如题所述
塔里木河流域地域辽阔，整个流域面积达102×104km2，“四源一干”面积23.63×104km2，干流中下游又是目前生态保护和综合治理的重点地区。因此要实现对流域生态环境的准确、动态监测需要建立多层次科学、合理的监测体系，才能满足水量调度、生态治理和规划的需要。
信息源是生态环境研究工作的基础，它的质量好坏直接影响研究成果的准确性和科学性。塔里木河流域生态遥感信息源选取遵循以下原则:①要通过多信息源的合理组合，实现从宏观、中观到微观的流域生态环境监测;②所选取的信息源的空间分辨率必须满足不同层次监测比例尺的精度要求，同时要具有较高的光谱分辨率，能充分反映丰富的生态环境信息;③尽量选择长期稳定运行的信息源，便于进行长期的生态环境动态监测;④选择性价比较高的信息源类型。
由于本地区处于暖温带和高寒地带，总体上冬长、春夏秋短，生长季节短而非生长期长。在生长期植被生长繁茂，而在非生长期，到处是一片枯黄，寸草不生或大雪封冻。植被是生态环境的一面重要镜子，具有显著的标志性特征。因此，遥感信息源的季相确定为植被生长旺盛期的7～9月，以满足大面积遥感调查成果的一致性和动态分析的可行性。另外，考虑到土壤次生盐渍化的具体特点，每年非生长季节期间的2月下旬至3月初为返盐期，没有植被覆盖影响。因此，为了最大限度地反映出土壤次生盐渍化的丰富信息，选用2月下旬至3月初图像进行土壤盐渍化监测。
根据上述原则和要求，系统从宏观到精细、从全区到局部构建了3个层次的监测体系，见图版5－1、表5－1。采用低空间分辨率、高时间分辨率的MODIS卫星数据进行全流域(图版5－1中整体轮廓范围)1∶50万比例尺宏观监测;采用中空间分辨率的Landsat－7的TM/ETM(ASTER)数据和CBERS数据进行“四源一干”(图版5－1中棕色边界范围内)1∶10万比例尺监测;采用高空间分辨率的SPOT－5数据和QUICKBIRD数据对干流中下游重点地区(图版5－1中蓝色方框范围内)进行1∶1万比例尺详细监测，从中游往下游依次为乌斯满、喀尔达依和台特玛湖3个重点监测区，其中乌斯满和喀尔达依采用SPOT－5数据进行监测，台特玛湖采用QUICKBIRD数据进行监测。从而既可以对流域进行宏观控制，又可以准确掌握重点区域的生态变化。
表5－1 塔里木河流域生态环境遥感监测体系指标表
( 一) 全流域高时间分辨率、低空间分辨率监测
充分利用 MODIS 卫星数据高时间分辨率、高光谱分辨率以及景幅宽广的特点，构建覆盖全流域第一层次宏观监测系统，及时掌握全流域植被长势、地表温度、洪水淹没及干旱等生态环境宏观信息 ( X. Zhan et al. ，2000) 。
中等分辨率成像光谱仪 MODIS ( Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer) 是安装在美国地球观测系统 ( EOS) 第一颗卫星 TERRA 和第二颗卫星 AQUA 上的最重要的传感器，分别从 1999 年 12 月和 2000 年 12 月向地面发送数据。EOS 地球观测系统是美国国家航空航天局 ( NASA) 针对全球变化研究建立的长期数据采集系统，计划在今后的 10 年内陆续发射 10 颗卫星，构成连续 15 年的数据采集系统，其规模在地球观测卫星发展史上是空前的 ( 李登科、张树誉，2003) 。与以往的遥感数据相比，MODIS 是当前世界上新一代 “图谱合一”的光学传感器，其图像数据具有以下突出特点 ( 刘闯、葛成辉，2000) :
( 1) 光谱分辨率高，多通道同时观测: MODIS 传感器在 0. 4 ～ 14. 4μm 具有 36 个离散光谱波段，光谱范围宽，比 SPOT、TM 和 AVHRR 具有更高的光谱分辨率;
( 2) 大范围、多频次观测: 扫描观测宽度达 2330km，两颗卫星每天可以对塔里木盆地进行白天 2 次夜间 2 次的观测;
( 3) 适宜的空间分辨率观测: MODIS 有两个通道空间分辨率达 250m，5 个通道为500m，29 个通道为 1000m;
( 4) 高精度观测: MODIS 传感器是目前世界上最高精度的辐射观测仪器。各通道输出的量化等级为 12 比特，温度分辨率可达 0. 03℃; 其次，MODIS 首次使用了复杂的可见光通道星上校准技术，使仪器的长期观测稳定度得到了保障;
( 5) NASA 对 MODIS 数据实行的全球免费接收政策，使用户能够获得廉价、实用的数据资源。
因此，MODIS 遥感数据对塔里木河流域大范围植被、干旱及水体宏观动态监测有重要作用，是理想的遥感信息源。
( 二) “四源一干”中等空间分辨率监测
利用 TM/ETM 数据 ( ASTER 数据) 和 CBERS 数据对塔里木河 “四源一干”地区进行 1∶ 10 万土地利用、植被类型和盖度、沙质荒漠化及土壤盐渍化四个专题的遥感监测。
1. TM / ETM 和 ASTER 数据
美国 Landsat 从 1972 年发射第一颗卫星到目前已积累了丰富的图像数据，具有较长期稳定运行的历史。Landsat －5 的 TM 从可见光到热红外具有 7 个波段，Landsat －7 的 ETM具有 8 个波段，波段设置利于生态信息获取; 图像空间分辨率较高，TM、ETM 地面分辨率分别达 30m 和 15m，满足 1∶ 10 万及以下比例尺制图要求; 传感器扫描宽度大，图像单景覆盖面积达 185km ×185km，具有 16 天的重复覆盖周期，是目前国内遥感界应用最为广泛的遥感数据。但 Landsat －7 卫星已于 2005 年失效，Landsat －5 传感器也已严重老化，可以采用 ASTER 数据接替。ASTER 是 TERRA 卫星上的传感器，于 1999 年 12 月 18 日发射上天，具有 3 个 15m 分辨率的可见光和近红外波段，6 个 30m 分辨率的短波红外波段，5 个 90m 分辨率的热红外波段，扫描宽度 60km，重复观测周期 16 天。随着 EOS 系列卫星的运行，ASTER 数据会成为稳定的遥感信息源。
2. CBERS 数据
中巴地球资源一号卫星 ( CBERS － 1) 于 1999 年发射成功，结束了我国长期依赖国外卫星遥感数据的历史。其谱段选择与 Landsat －7 相近，空间分辨率达 19. 5m，经处理的图像信息可满足 1∶ 10 万比例尺的制图要求。CBERS 数据目前已实行免费发送，所以本次主要利用其进行试验研究，探索中国自主知识产权卫星遥感数据作为 Landsat 数据的替代数据源的可行性。
根据塔里木河流域生态环境监测的实际需要，确定各个专题的遥感监测范围。
1. 土地利用监测
从 20 世纪 50 年代以来，随着人口增加，社会经济发展，在以水资源开发利用为核心的大强度人类经济、社会活动的作用下，流域生态环境发生了显著变化。塔里木河流域在新生绿洲代替原始绿洲、人工植被代替自然植被、人工土壤代替自然土壤、人工生态代替自然生态、人工渠道代替自然河流、人工水库代替天然湖泊，土地的生产力和水资源利用效率得到提高、绿洲小气候得以改善、资源环境的人口容量得到增加的同时，流域生态环境急剧恶化。塔里木河流域下游断流、生态环境恶化的主要原因是源流及上游地区不合理的土地开发和无序引水造成的。因此，对 “四源一干”地区进行土地利用监测，抑制大面积的垦荒和无节制用水，根据土地利用面积和种植结构合理分配水资源定额，实现水量科学调度，是生态环境保护的关键。塔里木河流域范围源流区土地开发利用自然条件好，是乱开滥垦的重点区，近年来，受种植棉花经济利益的驱动，干流区开垦土地现象也日益严重，所以土地利用监测覆盖范围为 “四源一干”地区，覆盖面积约为1∶10 万标准图幅257 幅。
2. 植被覆盖度及植被类型监测
从 20 世纪 70 年代开始，塔里木河下游近 400km 河道断流萎缩，中下游地区植被衰败，大片胡杨林死亡，沙漠化扩大，是塔里木河流域生态环境最为恶化的区域，也是塔里木河流域综合治理与生态保护的重点区域，已经从博斯腾湖通过大西海子水库向干流实施了 7 次应急调水，为了科学监测评价综合治理措施实施后流域植被覆盖度和植被类型的恢复情况，选择干流中下游地区作为植被因子遥感监测的范围，覆盖1∶10万图幅20幅。
3.土地沙质荒漠化监测
土地沙质荒漠化是指在干旱多风的沙质地表环境中，由于过度人为活动破坏了脆弱的生态平衡，使原非沙漠的地区出现了以风沙活动为主要特征的类似沙漠景观，造成了土地生产力下降的环境退化过程。
从空间分布看，土地沙质荒漠化和植被覆盖度是一种相互消减的关系，在植被衰败最严重的地区，也是土地沙质荒漠化最为严重的区域，所以土地沙质荒漠化监测范围与植被监测范围一致，选在干流中下游区域。
4.土壤盐渍化监测
塔里木盆地是一个封闭的内陆盆地，气候干旱蒸发强烈，塔里木河流域沿岸由于水资源利用不合理，排灌不配套等原因，土壤普遍积盐，形成大面积的盐渍土。尤其是位于三源流汇合的干流上游阿拉尔－沙雅一带，地下水位高，沿塔里木河又修建了大量平原水库，大面积开荒，采用大水漫灌，水资源利用率低下，土壤次生盐渍化也十分严重。因此选择塔里木河干流上游作为土壤盐渍化遥感调查监测工作区。覆盖范围为1∶10万图幅13幅。
(三)干流重点区高空间分辨率监测体系
SPOT－5卫星是法国SPOT公司于2002年5月4日成功发射的用于对地遥感的近极地太阳同步轨道卫星。搭载的遥感器有:高分辨率几何成像仪(HRG)、高分辨率立体成像仪(HRS)及植被探测器(VEGETATION)。全色影像基本分辨率5.0m，摄影时由两个不同的传感器通道同时获取同一区域的两景5m分辨率影像，两景影像在同一焦平面上，且互相错开1/2个像元，法国国家空间技术研究中心(CNEG)通过其专利技术Supermode编码技术，对两景影像进行叠加运算，处理成一景2.5m分辨率影像;多光谱影像绿(B1)、红(B2)、近红外(B3)均为10m，短波红外(SWIR)20m。立体影像的像元大小为5m×10m。全色及多光谱影像像幅60km×60km，立体影像像幅120km×600km，覆盖周期26天。由于SPOT－5数据信息的光谱分辨率、空间分辨率较高，针对性较强，因而可以根据不同应用目的，进行多种组合处理和专题提取，大大扩大了它在环境、地质等方面的应用范围。综合经济技术两方面因素，选取SPOT－5全色波段(2.5m、5m)和多光谱数据(10m)作为干流重点区遥感监测信息源。
干流中下游是生态环境监测和治理恢复的重点，在中等分辨率干流中下游植被覆盖度与植被类型监测的基础上，从中游到河流尾闾针对性选择了三个重点监测区(图5－1):干流中游乌斯满重点监测区，监测塔里木河流域综合治理以来修建的堤防工程对两岸生态的影响程度;干流下游喀尔达依重点监测区，监测评价多次应急输水以来干流下游植被的恢复情况;塔里木河尾闾台特玛湖监测区，监测评价水资源综合管理措施实施后台特玛湖水域面积与植被变化情况。
