基于DEM的遙感技術(shù)在水利工程中的運(yùn)用

素甫江·買提

摘 要 作為一項(xiàng)與民生息息相關(guān)的重要工程，水利工程不僅有效的推動(dòng)了我國國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，同時(shí)對(duì)人民生活質(zhì)量的提升具有極大的促進(jìn)作用，因此現(xiàn)在大家對(duì)水利工程技術(shù)的發(fā)展給予了越來越多的重視。我國目前的遙感技術(shù)正在不斷的發(fā)展和應(yīng)用當(dāng)中，而且遙感技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在河流的治理建設(shè)以及很多大型的水利工程當(dāng)中，因此極大的推動(dòng)了各項(xiàng)水利工程的發(fā)展。本文立足于DEM生成與應(yīng)用的角度，對(duì)DEM的遙感技術(shù)在水利工程中的運(yùn)用進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】DEM技術(shù) 遙感技術(shù) 水利工程

現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，直接推動(dòng)了數(shù)字化技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通訊技術(shù)等技術(shù)的不斷提升，現(xiàn)在衛(wèi)星遙感水平也已經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)飛速的發(fā)展時(shí)期。水利工程的地質(zhì)勘測(cè)由于遙感技術(shù)水平的提升而變得越來越方便，同時(shí)遙感技術(shù)正在朝著高精度、多光譜以及高時(shí)空分辨率的方向不斷的發(fā)展。作為一組實(shí)地模型，數(shù)字高程模型（DEM）的主要表現(xiàn)形式就是數(shù)值列陣，其屬于一個(gè)數(shù)字地形模型的分支，主要是對(duì)各種地貌因子進(jìn)行描述，比如坡向、地面坡向等線性組合以及非線性組合成的空間分布。

1 如何生成與應(yīng)用DEM

1.1 對(duì)方法和數(shù)據(jù)源等進(jìn)行提取

DEM的載體就是二維平面，通過二維平面將規(guī)格的網(wǎng)格建立起來，采用“z”坐標(biāo)在格網(wǎng)點(diǎn)當(dāng)中對(duì)每個(gè)點(diǎn)的高程進(jìn)行表示，可以利用以下幾種方式針對(duì)DEM進(jìn)行提?。?/p>

（1）在高程數(shù)據(jù)、高程點(diǎn)以及等高線當(dāng)中產(chǎn)生的矢量數(shù)據(jù)，主要采用人工網(wǎng)格法、三角網(wǎng)法以及曲面擬合法等方法作為其內(nèi)插方法。

（2）對(duì)立體像當(dāng)中的圖像進(jìn)行提取，而RADASAT衛(wèi)星圖像以及SPOT衛(wèi)星圖像則屬于其數(shù)據(jù)的主要來源。

1.2 生成步驟

對(duì)Data模塊當(dāng)中存在的各種子模塊進(jìn)行選擇，選擇在Create Surface函數(shù)當(dāng)中的存在著高程數(shù)據(jù)點(diǎn)的各種資料，然后將數(shù)據(jù)輸入進(jìn)去，Z方向的屬性在其中是由Elevation字段表示的。網(wǎng)格的大小與文件的分辨率之間呈正相關(guān)的關(guān)系，選擇正方形網(wǎng)格作為輸出文件，其具有20m的網(wǎng)格邊長，采用單精度浮點(diǎn)數(shù)作為數(shù)據(jù)類型。經(jīng)過大量的分析，我們知道相對(duì)于線性插值而言，非線性插值產(chǎn)生的等高線呈現(xiàn)出比較平滑的特點(diǎn)，所以采用非線性的rubber sheeting作為文件的插值方式。在將上述的步驟完成之后，對(duì)Data Prep模塊中存在的mosaic函數(shù)進(jìn)行選擇，對(duì)小塊網(wǎng)格進(jìn)行拼接，直到將完整的大圖獲取。

1.3 應(yīng)用有限元

在投影參考以及地理坐標(biāo)配準(zhǔn)建立的前提下，DEM數(shù)據(jù)才能夠被使用。配準(zhǔn)利用幾何變換的方式將格網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)向另一個(gè)格網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其中包括幾何糾正以及投影轉(zhuǎn)變。要想保證高精度圖像的準(zhǔn)確性，就可以對(duì)有限單元法進(jìn)行充分的利用，從而進(jìn)行科學(xué)的數(shù)值分析。分析對(duì)象在有限單元的處理下能夠被分解成為比較小的單元，同時(shí)還要將簡單的函數(shù)組合建立起來，從而能夠?qū)⒓洗鷶?shù)方程獲取。作為一種從局部到整體的數(shù)據(jù)分析手段，有限單元法能夠?qū)Σ糠謭D像的控制點(diǎn)進(jìn)行矯正，從而使整體圖像的準(zhǔn)確性得以提升。要想將局部圖像所對(duì)應(yīng)的變換方程獲取，就可以對(duì)分割圖片內(nèi)的地面分割點(diǎn)進(jìn)行充分的利用，其中每個(gè)基本單元的性質(zhì)都屬于獨(dú)立三角形，以這些獨(dú)立三角形作為基礎(chǔ)實(shí)施一系列的幾何變換。作為一種三角形單元的劃分方法，Delauuay具有較小的配準(zhǔn)格網(wǎng)的角度變化。圖1是Delauuay單元?jiǎng)澐謭D表，其中一共包括11個(gè)控制點(diǎn)。

2 基于DEM的遙感技術(shù)在水利工程中的具體應(yīng)用

2.1 基于DEM的遙感技術(shù)在水利規(guī)劃當(dāng)中的應(yīng)用

現(xiàn)在在水利規(guī)劃中開始廣泛的應(yīng)用到了遙感技術(shù)，因?yàn)樗?guī)劃會(huì)在很大程度上受到地形的影響，因此如果地形圖比較陳舊，就需要針對(duì)地形圖進(jìn)行重新測(cè)繪，這樣就將大量的時(shí)間和物力浪費(fèi)了。而遙感技術(shù)在水利規(guī)劃當(dāng)中的應(yīng)用則能夠有效的防止出現(xiàn)這種情況，而且基于DEM的遙感技術(shù)還具備資料準(zhǔn)確、獲取時(shí)間短以及現(xiàn)實(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)。通過對(duì)基于DEM遙感技術(shù)的充分利用，水利部門就能夠?qū)κ艿轿廴镜暮恿鬟M(jìn)行探測(cè)，隨后就可以以監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)為根據(jù)，詳細(xì)而全面的評(píng)估水環(huán)境，并且還能夠進(jìn)一步的將該河流的被污染程度以及水容量確定下來。通過對(duì)基于DEM的遙感技術(shù)的有效運(yùn)用，還可以使水利勘察工作被大大的簡化，通過準(zhǔn)確的規(guī)劃，最終能夠?qū)⒑恿魉蛉萘吭诓煌瑫r(shí)期的資料收集起來。

2.2 基于DEM的遙感技術(shù)在水庫工程當(dāng)中的應(yīng)用

作為我國水利工程的重點(diǎn)內(nèi)容，水庫建設(shè)與我國的發(fā)電、灌溉以及供水等民生內(nèi)容具有非常密切的關(guān)系。在水庫的淹沒范圍和移民規(guī)劃等各項(xiàng)工作當(dāng)中可以對(duì)基于DEM的遙感技術(shù)進(jìn)行充分的利用，其不僅具有較高的準(zhǔn)確性，而且還比較精細(xì)。傳統(tǒng)的小比例地圖的更新時(shí)間往往比較長，沒有將現(xiàn)實(shí)地形準(zhǔn)確的反映出來，在對(duì)水庫建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃的時(shí)候往往需要耗費(fèi)很多的人力和物力。通過對(duì)基于DEM的遙感技術(shù)的運(yùn)用能夠在計(jì)算機(jī)當(dāng)中對(duì)傳統(tǒng)的紙質(zhì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)，這樣就能夠使規(guī)劃工作的工作效率得到切實(shí)的提升。在規(guī)劃水庫的建設(shè)過程中，運(yùn)用基于DEM的遙感技術(shù)能夠?qū)λ畮斓难蜎]區(qū)域進(jìn)行科學(xué)而宏觀的調(diào)查，因此其權(quán)威性比較強(qiáng)。

與此同時(shí)，還可以利用遙感技術(shù)提取水庫的水面面積：

（1）首先是采用幾何精糾正的方式針對(duì)遙感圖像進(jìn)行收集，在對(duì)使用收集到的衛(wèi)星資料之前，需要針對(duì)其實(shí)施相應(yīng)的計(jì)算機(jī)圖像處理。利用在高空中的遙感衛(wèi)星掃描水庫，最后得以成像，在這個(gè)過程中成像的幾何精度就會(huì)收到一些微小誤差的影響。這時(shí)候需要實(shí)施幾何精矯正，也就是在同一大地坐標(biāo)網(wǎng)格上糾正遙感衛(wèi)星圖像。

（2）增強(qiáng)圖像與識(shí)別水體：要想將精確的水庫水面面積獲取，就必須要重視對(duì)圖像當(dāng)中水體識(shí)別的工作環(huán)節(jié)。利用基于DEM的遙感技術(shù)可以采用圖像增強(qiáng)技術(shù)將水體突出。一般采用邊緣增強(qiáng)以及濾波的方式，該方法首先是利用濾波卷積核掃描全圖像，這樣就能夠?qū)⑺懡缇€突出出來。然后將上一階段的工作作為基礎(chǔ)，通過對(duì)計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)用就能夠?qū)λw進(jìn)行識(shí)別。作為一種有效的確定水體的技術(shù)，需要將近紅外波段的遙感信息當(dāng)中合適的近紅外波段選用出來，這樣就能夠?qū)⑵渌w閾值確定下來，其中水體就是低于該值的像元，非水體就是高于該值的像元，從而分開水體和其他地物。endprint

（3）將水面面積從遙感影像上提取出來：由計(jì)算機(jī)逐個(gè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)經(jīng)過水體識(shí)別后的每幅圖像上的水體像元，這樣就能夠?qū)⑺畮鞄靺^(qū)在不同水位時(shí)的水面面積值確定下來，然后利用人工校核的方式對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯的結(jié)果進(jìn)行處理，這樣可以有效的防止誤判的情況出現(xiàn)，并且能夠使精度得以提升。

2.3 基于DEM的遙感技術(shù)在河流治理當(dāng)中的應(yīng)用

科學(xué)合理的河流治理工作不僅能夠?qū)业纳鷳B(tài)環(huán)境起到較大的保護(hù)作用，同時(shí)還能夠使河流區(qū)域內(nèi)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全得到充分的保障。因此水利部門必須要對(duì)河灘以及河床采取有效的穩(wěn)定措施，最終使河道排洪排沙的通暢性得到有效的保證。在對(duì)河流進(jìn)行治理的時(shí)候，其中最為關(guān)鍵的資料就是水底以及河岸全方位的立體圖形，采用基于DEM的遙感技術(shù)能夠?qū)恿鞯暮拥赖孛?、水文以及水質(zhì)等進(jìn)行有效的勘測(cè)，然后利用波段進(jìn)行相應(yīng)的處理，將相關(guān)的圖像得到，再通過對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)用針對(duì)圖像實(shí)施一系列的光學(xué)處理，在處理的過程中需要將其中的次要信息屏蔽掉，這樣就能夠?qū)⑺碌哪嗌撤植家约暗匦蔚孛驳仍敿?xì)的資料得出來，通過科學(xué)的技術(shù)處理，就能夠?qū)哂星逦约翱陀^等特點(diǎn)的圖片信息進(jìn)行獲取，這樣對(duì)水利部門對(duì)河流的治理工作具有非常重要的幫助作用。

3 結(jié)語

作為一種單項(xiàng)的數(shù)字地貌模型，DEM技術(shù)能夠?qū)⑵露茸兓?、坡度以及坡向等相關(guān)的地貌特征派生出來。而遙感技術(shù)則能夠?qū)⒋蠓秶b感數(shù)據(jù)獲得，并且可以將地面的自然地貌以及人文現(xiàn)象展現(xiàn)出來，宏觀的展現(xiàn)地球內(nèi)事物的形態(tài)分布。除此之外，基于DEM的遙感技術(shù)還具有較大的勘察范圍、較快的信息獲取速度以及較強(qiáng)的信息綜合性，因此在建設(shè)和發(fā)展水利工程的過程中得到了非常廣泛的運(yùn)用，屬于建設(shè)水庫工程、治理河流以及規(guī)劃水利的關(guān)鍵性技術(shù)，因此其發(fā)展前景十分廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]楊洪志，萬愛華，黃軍明，陳功.遙感影像地圖在境外電力工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].工程地球物理學(xué)報(bào)，2011（03） .

[2]陳志遠(yuǎn)，楊友龍，陳建文.遙感技術(shù)在城市水災(zāi)模型建立中應(yīng)用的探討[J].城市道橋與防洪.2012（04）.

[3]龐學(xué)琴，馬隆文.以等高線為數(shù)據(jù)源進(jìn)行地形剖面的繪制[J].南方國土資源，2011（07） .

[4]任自珍，岑敏儀，張同剛，周國清.基于等高線表面估計(jì)法的LIDAR數(shù)據(jù)DEM提取[J].測(cè)繪科學(xué)，2012（06）.

[5]彭軍.談遙感技術(shù)在水利水電工程勘測(cè)中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2012（03）.

作者單位

新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院疆海測(cè)繪分院 新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市 830000endprint

（3）將水面面積從遙感影像上提取出來：由計(jì)算機(jī)逐個(gè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)經(jīng)過水體識(shí)別后的每幅圖像上的水體像元，這樣就能夠?qū)⑺畮鞄靺^(qū)在不同水位時(shí)的水面面積值確定下來，然后利用人工校核的方式對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯的結(jié)果進(jìn)行處理，這樣可以有效的防止誤判的情況出現(xiàn)，并且能夠使精度得以提升。

2.3 基于DEM的遙感技術(shù)在河流治理當(dāng)中的應(yīng)用

科學(xué)合理的河流治理工作不僅能夠?qū)业纳鷳B(tài)環(huán)境起到較大的保護(hù)作用，同時(shí)還能夠使河流區(qū)域內(nèi)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全得到充分的保障。因此水利部門必須要對(duì)河灘以及河床采取有效的穩(wěn)定措施，最終使河道排洪排沙的通暢性得到有效的保證。在對(duì)河流進(jìn)行治理的時(shí)候，其中最為關(guān)鍵的資料就是水底以及河岸全方位的立體圖形，采用基于DEM的遙感技術(shù)能夠?qū)恿鞯暮拥赖孛病⑺囊约八|(zhì)等進(jìn)行有效的勘測(cè)，然后利用波段進(jìn)行相應(yīng)的處理，將相關(guān)的圖像得到，再通過對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)用針對(duì)圖像實(shí)施一系列的光學(xué)處理，在處理的過程中需要將其中的次要信息屏蔽掉，這樣就能夠?qū)⑺碌哪嗌撤植家约暗匦蔚孛驳仍敿?xì)的資料得出來，通過科學(xué)的技術(shù)處理，就能夠?qū)哂星逦约翱陀^等特點(diǎn)的圖片信息進(jìn)行獲取，這樣對(duì)水利部門對(duì)河流的治理工作具有非常重要的幫助作用。

3 結(jié)語

作為一種單項(xiàng)的數(shù)字地貌模型，DEM技術(shù)能夠?qū)⑵露茸兓省⑵露纫约捌孪虻认嚓P(guān)的地貌特征派生出來。而遙感技術(shù)則能夠?qū)⒋蠓秶b感數(shù)據(jù)獲得，并且可以將地面的自然地貌以及人文現(xiàn)象展現(xiàn)出來，宏觀的展現(xiàn)地球內(nèi)事物的形態(tài)分布。除此之外，基于DEM的遙感技術(shù)還具有較大的勘察范圍、較快的信息獲取速度以及較強(qiáng)的信息綜合性，因此在建設(shè)和發(fā)展水利工程的過程中得到了非常廣泛的運(yùn)用，屬于建設(shè)水庫工程、治理河流以及規(guī)劃水利的關(guān)鍵性技術(shù)，因此其發(fā)展前景十分廣闊。

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[5]彭軍.談遙感技術(shù)在水利水電工程勘測(cè)中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2012（03）.

作者單位

新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院疆海測(cè)繪分院 新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市 830000endprint

（3）將水面面積從遙感影像上提取出來：由計(jì)算機(jī)逐個(gè)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)經(jīng)過水體識(shí)別后的每幅圖像上的水體像元，這樣就能夠?qū)⑺畮鞄靺^(qū)在不同水位時(shí)的水面面積值確定下來，然后利用人工校核的方式對(duì)計(jì)算機(jī)自動(dòng)解譯的結(jié)果進(jìn)行處理，這樣可以有效的防止誤判的情況出現(xiàn)，并且能夠使精度得以提升。

2.3 基于DEM的遙感技術(shù)在河流治理當(dāng)中的應(yīng)用

科學(xué)合理的河流治理工作不僅能夠?qū)业纳鷳B(tài)環(huán)境起到較大的保護(hù)作用，同時(shí)還能夠使河流區(qū)域內(nèi)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全得到充分的保障。因此水利部門必須要對(duì)河灘以及河床采取有效的穩(wěn)定措施，最終使河道排洪排沙的通暢性得到有效的保證。在對(duì)河流進(jìn)行治理的時(shí)候，其中最為關(guān)鍵的資料就是水底以及河岸全方位的立體圖形，采用基于DEM的遙感技術(shù)能夠?qū)恿鞯暮拥赖孛?、水文以及水質(zhì)等進(jìn)行有效的勘測(cè)，然后利用波段進(jìn)行相應(yīng)的處理，將相關(guān)的圖像得到，再通過對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)用針對(duì)圖像實(shí)施一系列的光學(xué)處理，在處理的過程中需要將其中的次要信息屏蔽掉，這樣就能夠?qū)⑺碌哪嗌撤植家约暗匦蔚孛驳仍敿?xì)的資料得出來，通過科學(xué)的技術(shù)處理，就能夠?qū)哂星逦约翱陀^等特點(diǎn)的圖片信息進(jìn)行獲取，這樣對(duì)水利部門對(duì)河流的治理工作具有非常重要的幫助作用。

3 結(jié)語

作為一種單項(xiàng)的數(shù)字地貌模型，DEM技術(shù)能夠?qū)⑵露茸兓?、坡度以及坡向等相關(guān)的地貌特征派生出來。而遙感技術(shù)則能夠?qū)⒋蠓秶b感數(shù)據(jù)獲得，并且可以將地面的自然地貌以及人文現(xiàn)象展現(xiàn)出來，宏觀的展現(xiàn)地球內(nèi)事物的形態(tài)分布。除此之外，基于DEM的遙感技術(shù)還具有較大的勘察范圍、較快的信息獲取速度以及較強(qiáng)的信息綜合性，因此在建設(shè)和發(fā)展水利工程的過程中得到了非常廣泛的運(yùn)用，屬于建設(shè)水庫工程、治理河流以及規(guī)劃水利的關(guān)鍵性技術(shù)，因此其發(fā)展前景十分廣闊。

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[5]彭軍.談遙感技術(shù)在水利水電工程勘測(cè)中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品， 2012（03）.

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新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院疆海測(cè)繪分院 新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市 830000endprint