全球生态环境遥感监测2012年度报告（陆表水域面积分布状况）.pdf

Land Surface Water?????????? ??????????????????????????????????????????????Annual Report on Remote Sensing Monitoring ofGlobal Ecosystem and Environment??????????????Report on Remote Sensing Monitoring of Global Ecosystem and Environment??????????Land Surface Water近代以来，经济和科学技术的迅猛发展，为人类创造了巨大的财富，同时，人类对地球资源的消耗和环境的破坏，导致全球性生态环境问题的日益突出，特别是全球气候变暖、水资源匮乏与污染、生物多样性锐减和土地荒漠化等重大生态环境问题，不仅影响全球经济、社会的可持续发展，而且以越来越快的速度腐蚀着人类生存的基础中国政府一贯重视生态环境建设，在科学研究、政策制定和行动落实等层面动员和集聚了大量社会资源致力于中国和全球生态环境的研究和保护作为技术保障措施之一，中国逐步建立了气象、资源、环境和海洋等地球观测卫星及其应用系统，并在相关学科领域规划了一系列科学研究和技术开发项目，地球观测技术能力有了很大提高，在环境、资源和减灾等的数据获取和信息提取以及分析方面取得了阶段性成果。

同时，通过地球观测组织（Group on Earth Observations，GEO）合作平台，中国与国际社会共享其全球生态环境遥感监测数据和相关的信息产品2012 年召开的中国共产党第十八次全国代表大会明确指出，生态文明建设是中国特色社会主义理论体系和中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局的重要组成部分为了保障生态文明和美丽中国的成功建设，满足国际社会共同关注地球家园、积极应对全球变化的需要，科学技术部充分发挥中国参加 GEO 建立的部际协调机制的作用，依托现有项目资源，协同多个研究团队，自 2012 年 2 月启动“全球生态环境遥感监测年报”工作该工作以服务于生态文明建设为目标，结合需求，发挥遥感技术优势，利用地球观测技术在全球和区域尺度上对生态环境因子进行年度动态监测，编制全球及区域生态环境综合报告和科学技术报告（含数据集），并建立年度报告发布制度，为政府及公众提供稳定的信息服务科学技术部国家遥感中心按照“部门协同、内外结合、成果集成、数据共享、国际合作”的基本思路，对生态环境遥感监测工作进行了总体部署，制定了相应的实施计划，每年将选择不同的生态环境因子，开展全球生态环境遥感监测研究，发布年度报告。

2012 年度首次开序 言??????????????????????????Annual Report on Remote Sensing Monitoring ofGlobal Ecosystem and Environment展全球生态环境遥感监测工作，并发布了《全球生态环境遥感监测 2012 年度报告（陆表水域面积分布状况）》该报告依托国家高技术研究发展计划（863 计划）地球观测与导航技术领域的相关研究成果，利用 30 m 和 500 m 分辨率的遥感影像数据，形成了全球 2010 年陆表水域数据集和全球典型湖泊 2001~2011 年的连续监测结果全球生态环境遥感监测与分析报告是一项长期而艰巨的任务，本次年报仅仅是一个开始今后将加强对现有数据产品的验证与完善，进一步开展对多个全球生态环境因子遥感监测与更新，致力于为各国政府、研究机构和国际组织的环境问题研究和制定环境政策提供依据，同时也为全世界关注环境问题的团体与个人提供新的全球视角和工具Land Surface Water1 引言2 全球陆表水域面积分布状况2.1 总体空间分布状况2.2 各气候区水域分布特征3 各大洲陆表水域面积分布状况3.1 亚洲陆表水域面积分布状况3.2 欧洲陆表水域面积分布状况3.3 非洲陆表水域面积分布状况3.4 北美洲陆表水域面积分布状况3.5 南美洲陆表水域面积分布状况3.6 大洋洲陆表水域面积分布状况4 中国陆表水域面积分布状况5 全球典型湖泊面积动态变化5.1 鄱阳湖（亚洲）5.2 咸海（亚洲）5.3 维多利亚湖（非洲）5.4 维纳恩湖（欧洲）5.5 五大湖（北美洲）5.6 的的喀喀湖（南美洲）5.7 艾尔湖（大洋洲）6 结语致谢附表附图名词解释01040407080811141618202225252729313335373940414754目 录01????????????????????????????????????Annual Report on Remote Sensing Monitoring ofGlobal Ecosystem and EnvironmentLand Surface Water陆表水域是全球水循环主要组成部分之一，常以河流、湖泊、水库和过渡性水域等液态形式存在。

陆表水域的空间分布一定程度上反映着陆表水资源的储存、利用状况，而其波动或变化体现着气候变化、地表过程及人类活动对水循环、物质迁移及生态系统变化的影响陆表水域的时空分布特征及其变化深刻地影响着全球生态、经济和人类福祉在气候变化背景下，受过量取水、城镇生活污水、工业废水排放和农业面源污染等多重影响，全球陆表水域时空特征发生了一系列重要变化，不仅影响了水域生态系统的服务功能，而且对生态安全构成严重威胁因此，全面实时掌握陆表水域的空间分布特征、持续监测其动态变化，是推动全球水循环研究、加强水资源管理、应对全球环境变化、实施全球生态环境健康诊断的一项重要基础工作就全球尺度而言，陆表水域分布广，季节波动大，区域差异显著卫星遥感具有覆盖范围广、监测频次高、人力经济成本低等优势，为监测全球陆表水域变化提供先进的技术手段为此，国家高技术研究发展计划（863 计划）在地球观测与导航技术领域实施了“全球地表覆盖遥感制图与关键技术研究”项目，率先开展了全球地表覆盖高精度遥感制图工作本报告中所使用的全球陆表水域监测结果即来源于该项目所形成的全球地表覆盖遥感数据产品（Global Land-30）本报告中全球陆表水域遥感监测所采用的遥感数据包括：（1）2010 基准年的 30 m 空间分辨率的数据，包括陆地卫星 Landsat 5 专题制图仪（Thematic Mapper，TM）、Landsat 7增强型专题制图仪（Enhanced Thematic Mapper Plus，ETM+）数据共 9907 景，中国环境减灾卫星（HJ-1）影像数据共 2640 景和局部地区的北京一号小卫星（BJ-1）影像数据。

2）引 言102????????????????????????????????????Annual Report on Remote Sensing Monitoring ofGlobal Ecosystem and EnvironmentLand Surface Water长时间序列、低空间分辨率的遥感影像：2001~2010 年 Terra/Aqua 卫星中分辨率成像光谱仪（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer，MODIS）500 m 空间分辨率 8 天合成反射率产品（MOD09A1），2011 年的中国气象卫星风云三号（FY-3）中分辨率光谱成像仪（Medium Resolution Spectral Imager，MERSI）250 m 空间分辨率逐日反射率数据本报告所采用的其它资料还有：（1）全球基础地理底图数据（1:100 万），用于海陆掩膜和分大洲、分国家统计分析2）全球湖泊湿地数据、4 套全球 1 km 地表覆盖产品与 2套全球 300 m 地表覆盖产品等1，用于监测成果的验证和误差分析监测对象与指标：（1）监测对象：仅包括河流（含运河）、湖泊、水库等，不包括冰川、积雪、沼泽、滩涂、水田等。

2）监测指标：陆表水域平均面积和水域率水域率定义为单位陆表面积中的陆表水域面积数据处理方法：（1）数据预处理：对 30 m 遥感影像进行了几何纠正、辐射校正、大气校正和地形纠正等预处理2）遥感提取方法：对 30 m 分辨率遥感影像采用基于像元的光谱分类、面向对象的图斑处理和人机交互的数据整合方法提取水域面积，对 MODIS 遥感影像采用 CBEST（Clustering Based on Ensemble and Spectral Technique）聚类方法提取时间序列的水域面积3）时相订正：所获取 30 m 空间分辨率的遥感影像在同一基准年度难以做到时相统一，而地表水域面积的季节波动性较大，因此，需要通过时相订正获得年平均水域面积，即通过 MODIS 时间序列数据获得年平均水域面积与年内任一时期的水域面积之间的比值，并以此比值为订正系数，从而计算出年平均水域面积质量控制与统计方法：（1）质量控制：根据质量控制的要求，对图斑规格超过 3×3 像元（面积大于 8100 m2）的水域，进行人工交互检查与编辑，以保证大面积水域的提取精度；对分景提取的成果进行接边，并进行接边质量检查2）精度检验：对全球 30 m 水域面积产品，采用高分辨率遥感影像进行抽样检验；对局部地区典型湖泊 2001~2011 年高时间频度的中低分辨率遥感水域面积产品，利用 2010 年 30 m 分辨率遥感影像进行验证。

3）空间统计：按大洲、国家、气候区等进行了陆表水域面积、水域率及其空间变异的统计分析；为方便在全球尺度上进行时空格局分析，在 0.1º×0.1º 经纬度格网中统计水域面积，并得到水域率由于采用全球基础地理底图数据（1:100 万）和 0.1º×0.1º 经纬度格网为基本计算单元，1 4 套 1km 全球地表覆盖数据分别由美国地质调查局、马里兰大学、波士顿大学、欧盟委员会联合研究中心等研究机构开发欧洲空间局通过全球合作完成了 2005 年和 2009 年 300m 分辨率的全球地表覆盖制图（GLOBCOVER）03??????????????????????????Annual Report on Remote Sensing Monitoring ofGlobal Ecosystem and Environment因此，陆地面积小于 1000 km2的国家不计入统计另外，在统计过程中南极洲的陆地面积没有计入全球陆地面积本报告基于全球 2010 年陆表水域面积遥感监测结果，对全球陆表水域 2010 年空间格局进行了分析，揭示了各大洲和中国的陆表水域空间分布特征；基于 2001 ～ 2011 年各大洲和中国的典型湖泊的水域面积动态监测数据，对 7 个典型湖泊 2001 ～ 2011 年时空变化进行分析，揭示了典型湖泊的时空变化趋势。

数据和相关报告在中国空间信息网（）发布本报告可为水资源管理、生态系统保护、应对气候变化和政府决策提供数据和科技支撑全球生态环境遥感监测年度报告Report on Remote Sensing Monitoring of Global Ecosystem and Environment04??????????Land Surface Water2.1 总体空间分布状况2010 年全球陆表水域总面积为 367.67 万 km2，水域面积占全球陆表总面积的 2.73%全球陆表水域的空间分布很不均匀（图 2-1）从纬向看，主要集中于北半球的中高纬度地区和赤道地区全球水域率较高的地区主要集中于北半球中高纬度地区、赤道地区和南半球中纬度地区（图 2-2）北半球陆表水域面积占全球的 86.73%，水域率为 3.18%；其中全球陆表水域面积的 79%（北半球水域面积的 91.08%）集中分布于北纬 30º~75º 之间的中高纬度地区，该区域水域率为 4.66。