遥感大数据助力一带一路重大工程生态环境监

《测绘学报》

构建与学术的桥梁拉近与权威的距离

习近平同志指出:基础设施建设和互联互通是一带一路倡议的核心内容。一带一路区域,我国重大工程建设发展迅猛(图1),境外投资大幅增长了63倍。目前,以铁路、公路、港口等重大工程为依托,一个复合型的基础设施网络正在形成。遥感技术可在重大工程监测中发挥重要作用。

图1一带一路区域重大工程分布图

典型案例1:蒙内铁路

蒙巴萨-内罗毕铁路,简称“蒙内铁路”,位于肯尼亚西南部,连接着肯尼亚首都内罗毕和东非第一大港蒙巴萨港。蒙内铁路于年12月开工建设,投资总金额38亿美元,由中国路桥有限责任公司承建。铁路采用中国标准设计,设计客运时速km/h,货运时速80km/h,全长km,年5月31日客运开通运营,年10月货运开通运营。

与原有铁路相比,蒙内铁路通车时间从9.5小时缩短到4.5小时,通行能力提升50%(图2)。通过蒙内铁路还可以连接肯尼亚、乌干达、卢旺达、布隆迪和南苏丹等东非5国,形成“东非铁路网”。

图2蒙内铁路修通前后蒙巴萨到全国各地用时分布图

蒙内铁路是一个绿色工程。采用最少占用原则修建,生态占用少,永久占用比例少(表1)。选线上沿原有铁路线修建,尽可能降低对当地生态环境,特别是保护区的影响。设置14处大型动物通道、处涵洞、30处桥梁,保证动物自由迁徙。设置高路基和护栏,避免野生动物穿过轨道。高规格建设涵洞和桥梁,保证水系的流畅(图3)。对因施工而破坏的植被采取人工恢复的方式予以恢复,对陡坡等予以加固或植被绿化。与原有铁路、公路缺乏动物迁徙通道和保护措施相比,对野生动物保护的能力大幅提高。

表1蒙内铁路路基和施工占用不同生态资源明细

图3肯尼亚察沃国家公园铁路沿线桥涵洞及其部分高分影像展示

蒙内铁路的建设促进了当地经济的发展,沿途灯光指数大于7的经济发展区面积每年增加38.16%(图4,表2)。

图4年6月至年6月蒙内铁路10km缓冲区内灯光指数增长率分布

表2蒙内铁路10km缓冲区内灯光指数增长率及相应面积

典型案例2:亚吉铁路

亚的斯亚贝巴-吉布提铁路,简称“亚吉铁路”,位于非洲东部,连接着埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴和吉布提首都吉布提。亚吉铁路于年4月开工,投资总金额约40亿美元,由中国中铁与中国铁建共同修建。铁路采用中国电气化铁路标准设计,设计时速km/h,全长.7km,于年10月5日开通运营。

与原有公路相比,亚吉铁路将吉布提至亚的斯亚贝巴的时间从7天缩减为10小时(图5)。

图5亚吉铁路修通前后吉布提港到埃、吉两国各地用时示意图

生态占用少,主要占用部分草地资源(表3)。

表3亚吉铁路路基和施工占用不同生态资源明细

十分注重对动物、植物、水系等方面生态风险的防范,选线上尽量从保护区的边缘通过(图6),线路与当地原有公路基本平行(图8);建立动物“立交桥”1座,桥涵洞座,保障动物自由迁徙,也保证了水系的完整性(图7);铁路两侧设有安全护栏和安全通道,可以有效防止动物爬上轨道。而川流不息的公路则没有这些措施(图8)。

图6亚吉铁路沿线的国家公园或保护区

图7亚吉铁路Awsah国家公园沿线的桥涵洞分布

图8亚吉铁路与当地公路遥感影像

建设远高于现有公路防洪标准的桥梁,保障水系的畅通。如图9所示,右侧红圈内为公路跨越水系而修建的桥涵,宽度各约为5m,左侧红圈内为亚吉铁路穿越水体而修建的桥涵,宽度约为65m。

图9亚吉铁路桥涵与公路桥涵的宽度对比

通车后,对因施工而破坏的植被采取人工恢复的方式予以恢复,对陡坡等予以加固或植被绿化(图10),使植被遭受的生态风险降到最低。

图10亚吉铁路沿线植被恢复(部分展示,来源于视频资料)

亚吉铁路的建设促进了当地经济的发展,沿线的灯光指数出现不同程度的增长(图11,表4)。

图113年2月至年2月亚吉铁路10km缓冲区内灯光指数增长率分布

表4亚吉铁路10km缓冲区内灯光指数增长率及相应面积

典型案例3:汉班托塔港口

汉班托塔港位于斯里兰卡南端,是“一带一路”战略中中国对外援建的重要工程之一,一期工程于年1月开工建设,由中国港湾建设集团有限公司承建。年年底,汉班托塔港口项目一期和二期全部完工,港口水深约17米,建有8个10万吨级码头。

通过遥感图像解译发现,汉班托塔港口建设占用了部分园地、沙滩、淡水用地,新增耕地积9.60km2,住宅用地面积5.37km2,说明港口建设对促进当地社会经济发展以及人口增长发挥了重大作用(图12-13)。

图12汉班托塔港口建设前后港址及其周边土地利用状况(年/年)

图13港口建设占用其他土地利用类型的分布状况(左图为面积,单位km2,右图为百分比)

汉班托塔港口建设极大地改善和促进了当地的公路建设。截至年1月,新建现代化立交桥两座,新建4车道以上高等级公路里程38.92km。港口建设带动了当地人口的迅猛增长(图12)。年比年新增人口人,增幅约45%。

图14汉班托塔港区域道路分布状况(年1月)

遥感和大数据技术可以在一带一路倡议中发挥重要作用,可以成为“一带一路”基础设施建设成果的展示者、过程的记录者和规划的建言者。

图15汉班托塔港遥感动态监测图

资助项目:

1.中国科学院A类战略性先导科技专项“地球大数据科学工程”(XDA)

2.科技部国家遥感中心“全球生态环境遥感监测年度报告”(ST)

3.中国科学院青年创新促进会(089)

欢迎在海外的建设工作者们提供素材,联系人:邬明权,邮箱:wumq

radi.ac.cn

(来源:遥看地球)

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