母亲河复苏行动河湖遥感监测分析
2022年7月水利部出台《母亲河复苏行动方案（2022—2025年）》，组织开展母亲河复苏行动，聚焦河道断流、湖泊萎缩干涸两大问题，从各地的母亲河做起，强化综合治理、系统治理、源头治理，分级负责，一河（湖）一策，复苏河湖生态环境。2024年水利部组织制定了《加快推进母亲河复苏行动实施方案（2024年）》，强调2024年是推进母亲河复苏行动的攻坚之年，提出要逐河（湖）检视和完善母亲河复苏目标，科学合理确定复苏标准，逐步恢复母亲河原本健康状态，实现季节性河流恢复季节性有水、常年流水河流恢复全年有水、湖泊生态水位有效保障。到2025年，实现断流河流基本恢复全线贯通、湖泊生态水位得到有效保障，大江大河、海河流域河流以及跨省河流、省级河流要率先实现复苏行动目标。
卫星遥感技术作为先进的信息采集方式之一，弥补了传统监测手段的不足，为母亲河复苏成效监测提供了强有力的抓手。传统河湖复苏监测依托水文监测数据，受限于水文站点分布不均、水文数据有限、地面观测数据不易得到，无法有效评价河湖复苏成效。近年来，遥感技术迅速发展，大范围、低成本、长时序的优势使其逐渐应用于河湖生态环境监管，利用遥感影像提取河流水面面积，判断断流河段位置，并通过长期监测可以得到河流的分布情况及变化规律，从而为评估母亲河复苏成效提供重要的科学依据。我国航天事业的快速发展为母亲河复苏遥感监测提供了重要的数据支撑，国家主导的高分系列卫星、资源系列卫星、环境系列卫星，以及民用的“北京”系列、“高景一号”卫星星座、“吉林一号”卫星星座等数据，可以针对重点区域河流开展高频观测，为母亲河复苏遥感常态化监测提供了重要保障。
01、遥感分析方法
遥感监测范围为纳入《母亲河复苏行动河湖名单（2022—2025年）》中的88条（个）河湖。
遥感影像选取
以Google Earth Engine、AI Earth、PIE-Engine等遥感云服务平台为主要遥感数据获取来源，使用Sentinel l/2、Landsat 8/9等遥感数据集进行分析。对于河宽较小的河流采用高分1号PMS和WFV、高分1号B/C/D的PMS、高分2号PMS和MSS、高分6号PMS和WFV、资源1号、资源2号、中巴卫星等高空间分辨率遥感数据。由于气象条件、影像分辨率等限制因素，无法获取有效卫星遥感影像的地区，采用无人机航拍结合外业核查等多种形式补充监测。
河湖分类与遥感监测指标选取
根据收集到的信息，结合行业专家和水行政主管部门意见，按照季节性河流、常年流水河流、湖泊等类型进行分类，确定相应的遥感监测分析指标。
▲遥感监测分析指标
遥感监测技术流程
为科学准确评估88条（个）河湖的复苏成效，以1个月为周期监测河湖的变化情况，利用遥感监测手段进行水体常态化监测。在此基础上，对于有生态补水计划的河湖，在补水前后分别开展遥感监测，评估生态补水效果。遥感监测技术流程主要包括：遥感影像预处理（正射校正、影像融合、影像裁剪等）、水体指数（NDWI、MNDWI、NDSI）计算和阈值选取、水面提取和面积计算、结果质量检查与问题处理。
▲河湖遥感监测技术流程
02、母亲河复苏遥感监测分析
母亲河复苏总体情况
按照《加快推进母亲河复苏行动实施方案（2024年）》要求，各地加快推进母亲河复苏行动各项任务措施。2024年年初以来，针对88条（个）河湖实施了加大生态流量泄放、生态补水、水系连通与河湖治理等措施，复苏行动总体取得积极成效。
母亲河复苏行动实施以来，根据遥感监测分析，在复苏行动前（2021年4月），88条（个）河湖中，全线有水的河流27条，有水河长8623km，断流河流52条，断流河长1339km，9个湖泊水面面积390km²，88条（个）河湖总水面面积1137km²。复苏行动实施后（2024年4月），88条（个）河湖中，全线有水的河流增加至48条，有水河长9379km，断流河流减少至31条，断流河长582km，9个湖泊水面面积417km²，88条（个）河湖总水面面积1348km²。总体分析，在复苏行动前后，88条（个）河湖有水河长增加756km、水面面积增加211km²。
▲母亲河复苏行动实施前后河湖情况对比
根据遥感监测分析，2024年5月份实现全线有水的河流增加为54条，存在断流的河流减少至25条（断流河长484km），湖泊水面面积总体稳定。总体分析，88条（个）河湖5月份有水河长9464km、水面面积1358km²，较4月份分别增加85km、10km²。
流域母亲河复苏情况
88条（个）河湖中，位于海河区的河湖数量最多，位于长江区、黄河区的次之，西南诸河区最少。以复苏前后2021年和2024年同期的4月份进行对比，长江区的16条河流，复苏行动后河流有水河长和水面面积分别增加43.9km和3.1km²，湖泊水面面积增加1.1km²；黄河区的11条河流，复苏行动后河流有水河长和水面面积分别增加26.4km和4.5km²，湖泊水面面积增加2.7km²；海河区的38条河流，复苏行动后河流有水河长和水面面积分别增加595.3km和105.2km²，湖泊水面面积增加22.6km²；淮河区的8条河流，复苏行动后河流有水河长和水面面积分别增加3.5km和5.3km²；辽河区的2条河流，复苏行动后河流有水河长和水面面积分别增加47.8km和3.8km²；松花江区的4条河流，复苏行动后河流有水河长和水面面积分别增加5.4km和10.6km²；西北诸河区的9条河流，复苏行动后河流有水河长和水面面积分别增加31.0km和52.2km²，湖泊水面面积增加0.1km²；西南诸河区的2条河流，复苏行动后河流有水河长和水面面积分别增加2.9km和0.2km²。综上所述，与母亲河复苏行动前的2021年4月相比，在有水河长和水面面积恢复方面，海河区、西北诸河区和辽河区的河流复苏成效较为显著。
▲各水资源一级区母亲河复苏情况
重点河湖复苏情况
华北区域河湖
遥感监测表明，永定河、京杭运河（卫运河、南运河、小运河）、滹沱河相较于2021年4月，有水河长分别增加39.4km、80.9km、1.8km，水面面积分别增加7.2km²、22.2km²、1.8km²。以白洋淀为例，实施复苏行动后，白洋淀同期水面面积增加12.03km²，增加了12.5%。
▲永定河复苏行动实施前后遥感监测情况对比
▲白洋淀复苏行动实施前后遥感监测情况对比
重要跨省河流
母亲河复苏行动中有漳河、史河、灌河、滦河、汾河、洮儿河、沁河、南川河、黑河、石羊河共10条重要跨省河流。遥感监测表明，复苏行动前，这10条跨省河流中有6条断流（漳河、滦河、沁河、南川河、黑河和石羊河），复苏行动后，目前漳河和滦河实现贯通，其余尚未贯通的4条河流（沁河、南川河、黑河和石羊河）水面面积均增加。同时，在复苏行动前已经贯通的4条河流（史河、灌河、沁河和洮儿河），目前除史河水面面积减少外，其余河流均保持贯通且水面面积增加。
▲漳河复苏行动实施前后遥感监测情况对比
▲重要跨省河流复苏情况
西辽河干流
为贯彻落实西辽河流域量水而行和水生态保护与修复工作，在水利部的统一部署下，自2020年起实施西辽河流域水量统一调度工作。为了分析河流复苏成效，对实施调度前的2019年4月与实施调度后的2024年4月遥感影像进行专题解译。遥感监测表明，西辽河干流（吉林段）在调度前后均保持贯通状态，实施复苏行动后水面面积增加0.1km²，西辽河干流（内蒙古段）在复苏行动后水面面积相较于复苏行动前（2019年4月）增加3.8km²，有水河长增加47.8km。
▲西辽河干流（内蒙古段）复苏前后遥感监测情况对比
3、结论与建议
开展母亲河复苏行动，让断流河流贯通起来，把萎缩湖泊恢复起来，是生态文明建设的必然要求，是水利高质量发展的重要路径，是建设幸福河湖的具体行动。遥感监测工作弥补了传统监测手段的不足，为母亲河复苏行动实施与监管提供了有力的技术支撑。遥感监测成果表明，母亲河复苏行动总体取得积极成效。
遥感技术已成为母亲河复苏行动监督监测的重要抓手
开展88条（个）河湖遥感常态化监测，聚焦河湖复苏行动实施成效动态跟踪，识别河湖水面面积和有水河长的变化情况，以及断流河长的分布区域，评估河湖复苏成效，形成断流问题线索清单和月度报告，督促各省市落实整改。遥感监测技术为强化水资源保护与监管、复苏河湖生态环境、维护河湖健康生命及促进人水和谐提供有效技术支撑。
遥感监测与其他监测技术相结合推动母亲河复苏行动向精准化、精细化方向发展
遥感技术作为先进的信息采集方式之一，可在影像空间监测水资源的时空分布，为分析水资源空间分布及其变化规律提供全覆盖、定量化和快速更新的基础信息。但是卫星遥感监测仍存在影像空间和时间分辨率低、云覆盖、大气干扰、不同卫星传感器性能差异、数据存储处理量大等问题，导致部分河流在部分时段无合适影像可供解译分析，需要充分利用无人机和水文监测数据对母亲河复苏成效进行补充监测，建议今后重点开展“天-空-地-水”一体化监测评估技术等研究工作。
