遙感技術(shù)在水利信息化中的運(yùn)用

杜利娟

（開(kāi)封市祥符區(qū)水利局，河南 開(kāi)封 475000）

遙感技術(shù)在水利信息化中的運(yùn)用

杜利娟

（開(kāi)封市祥符區(qū)水利局，河南 開(kāi)封 475000）

遙感技術(shù)是從人造衛(wèi)星、飛機(jī)或其他飛行器上收集地物目標(biāo)的電磁輻射信息，判認(rèn)地球環(huán)境和資源的技術(shù)，具有重要的利用價(jià)值。本文分析遙感技術(shù)的內(nèi)涵，闡述遙感技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)及趨勢(shì)，探討遙感技術(shù)在水利信息化中的運(yùn)用，旨在正確認(rèn)識(shí)水利信息化中遙感技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，以探索遙感技術(shù)在水利信息化中的正確發(fā)展模式。

水利信息化；遙感技術(shù)；運(yùn)用

1 遙感技術(shù)概述

1.1 遙感技術(shù)的內(nèi)涵

遙感技術(shù)（RS）是一種集數(shù)據(jù)獲取、處理、分析和定量表達(dá)于一體化的綜合對(duì)地觀測(cè)技術(shù)。作為人們獲取信息的主要手段，遙感技術(shù)起源于20世紀(jì)60年代。在漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中，遙感技術(shù)先后經(jīng)歷了地面遙感、航空遙感及航天遙感的發(fā)展歷程。作為人們獲取地理信息的重要手段之一，遙感技術(shù)在植被監(jiān)測(cè)、地質(zhì)水文監(jiān)測(cè)、土地利用等多個(gè)領(lǐng)域被廣泛使用。在全國(guó)水利信息化發(fā)展的“十二五”規(guī)劃綱要中，國(guó)家倡導(dǎo)在建設(shè)、使用常規(guī)信息采集設(shè)備的同時(shí)，在水利信息化建設(shè)過(guò)程中，將遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于水利信息基礎(chǔ)設(shè)施、水利信息化工程及水利綜合建設(shè)中來(lái)，提出在水利工程建設(shè)中引入遙感技術(shù)等新方法的有效使用。

1.2 現(xiàn)代遙感技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)

1.2.1 數(shù)據(jù)獲取手段的精細(xì)化、多樣化。在不斷發(fā)展創(chuàng)新過(guò)程中，遙感技術(shù)在航天遙感發(fā)展的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)的信息技術(shù)，在數(shù)據(jù)獲取手段上逐漸呈現(xiàn)出多樣化、精細(xì)化的發(fā)展趨勢(shì)。在數(shù)據(jù)采樣過(guò)程中，遙感技術(shù)從時(shí)間維、空間維、角度維、光譜維等數(shù)據(jù)采樣過(guò)程中體現(xiàn)出更為密集化的趨勢(shì)［1］?？梢?jiàn)，遙感數(shù)據(jù)獲取趨于精細(xì)化趨勢(shì)，而利用遙感技術(shù)收集的地物信息也表現(xiàn)出精細(xì)化、完整化的特點(diǎn)。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理過(guò)程的自動(dòng)化趨勢(shì)。遙感數(shù)據(jù)處理涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，主要包括幾何校正、算法和專(zhuān)業(yè)模型及后續(xù)處理等諸多方面。而各個(gè)環(huán)節(jié)處理過(guò)程中，具體涉及程序較多，加之不同數(shù)據(jù)間的算法及模型不盡相同，研究人員通過(guò)多源異構(gòu)遙感數(shù)據(jù)的集成建立，為數(shù)據(jù)集成制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。參數(shù)反演算法的不斷完善及數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化，為具有良好普適性的遙感物理集合模型的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，保證了數(shù)據(jù)、算法及模型三者之間的資源共享，推動(dòng)了遙感技術(shù)數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化趨勢(shì)。遙感數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化最大的優(yōu)點(diǎn)在于數(shù)據(jù)處理過(guò)程中速度及效率的極大提升，人為干擾因素的有效降低。遙感技術(shù)在快速獲取地表信息時(shí)，數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化對(duì)加快信息獲取速度具有重要意義。

1.2.3 地表參數(shù)反演定量化趨勢(shì)。在遙感技術(shù)發(fā)展初期階段，遙感技術(shù)提供的數(shù)據(jù)有限，同時(shí)，在數(shù)據(jù)獲取手段及方式上存在巨大缺陷，而遙感數(shù)據(jù)不足的問(wèn)題是困擾人們的一大難題。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，高光譜的遙感技術(shù)出現(xiàn)，且多角度傳感器的使用使遙感數(shù)據(jù)的獲取更加快捷、方便，同時(shí)，數(shù)據(jù)質(zhì)量也不斷提高。在資源環(huán)境應(yīng)用過(guò)程中，遙感參數(shù)只有定量地轉(zhuǎn)化為高精度的資源環(huán)境參數(shù)，數(shù)據(jù)才能被有效使用。在遙感技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，理論研究的不斷深化，應(yīng)用模型技術(shù)的創(chuàng)新，為定量化遙感方法的普遍使用奠定了基礎(chǔ)。

1.2.4 遙感技術(shù)應(yīng)用的普及化發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，遙感技術(shù)在應(yīng)用深度及廣度上不斷延伸拓展，具體表現(xiàn)在以下幾方面：首先，遙感技術(shù)在應(yīng)用分析方法上的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，為遙感技術(shù)與農(nóng)業(yè)、全球氣候、大氣資源環(huán)境以及海洋動(dòng)力等諸多領(lǐng)域的相互結(jié)合提供了現(xiàn)實(shí)可能性；其次，在技術(shù)應(yīng)用范圍上，遙感技術(shù)不僅深入到農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域，其還在諸如土壤重金屬反演、固體形變監(jiān)測(cè)及地物三維結(jié)構(gòu)提取等特殊領(lǐng)域得以有效使用；再次，在疾病監(jiān)測(cè)發(fā)展過(guò)程中，遙感技術(shù)也得到了有效使用。最后，在犯罪研究及考古工作中也引入了遙感技術(shù)。

2 遙感技術(shù)在水利工程信息化中的應(yīng)用

2.1 遙感技術(shù)在水文水資源監(jiān)測(cè)中的使用

在水文地質(zhì)調(diào)查及地表水監(jiān)測(cè)過(guò)程中，因遙感技術(shù)較傳統(tǒng)技術(shù)更加方便、快捷而被廣泛使用。遙感技術(shù)在資源節(jié)約及監(jiān)測(cè)效率上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因此，在水資源監(jiān)測(cè)中被廣泛使用。在正常情況下，采用光學(xué)或雷達(dá)圖像的方式均可準(zhǔn)確獲取河流、湖泊相應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。然而，在暴雨等惡劣天氣，監(jiān)測(cè)區(qū)域水的深度會(huì)發(fā)生變化，且水體中有機(jī)質(zhì)的含量及含沙量也會(huì)發(fā)生一定變化，這會(huì)影響太陽(yáng)光波段的反射能力，進(jìn)而造成部分水體區(qū)域的誤判。傳統(tǒng)方法主要利用可見(jiàn)光波段下冰雪的高反射率特征來(lái)獲取冰川信息，具體信息提取主要采用閾值法、分類(lèi)法及比值法。為了提高冰川數(shù)據(jù)的提取精度，對(duì)象分類(lèi)法及雷達(dá)干涉測(cè)量法逐漸被應(yīng)用在冰川監(jiān)測(cè)上。異于冰川的監(jiān)測(cè)，在積雪監(jiān)測(cè)調(diào)查過(guò)程中，通過(guò)光學(xué)影像判別的方式，采用定量研究方法，完成對(duì)積雪深度、面積、濕度等參數(shù)的監(jiān)測(cè)。在雪災(zāi)防治及積雪監(jiān)測(cè)中，遙感技術(shù)的使用極其普遍。

在水文地質(zhì)的具體調(diào)查活動(dòng)中，利用遙感數(shù)據(jù)可準(zhǔn)確圈定靶區(qū)，快速尋找到地下水資源。地下水的存在受地質(zhì)構(gòu)造、土壤濕度關(guān)系及地表植被發(fā)育等多方面因素的影響。遙感圖像對(duì)研究區(qū)域地下水資源具有重要意義。當(dāng)?shù)乇硗寥罎穸容^大，植被發(fā)育良好時(shí)，則可推測(cè)區(qū)域內(nèi)地下水豐富。而當(dāng)?shù)乇沓尸F(xiàn)裸露狀態(tài)時(shí)，為獲得土壤水分含量的準(zhǔn)確信息，一般會(huì)采用計(jì)算地表熱慣量的方法。相反，在植被豐富區(qū)域，為獲得土壤濕度，一般會(huì)依據(jù)區(qū)域植被發(fā)育狀況及蒸騰作用來(lái)完成監(jiān)測(cè)活動(dòng)。在地下水資源過(guò)度開(kāi)采區(qū)域，地表及重力會(huì)發(fā)生巨大的變化，系列重力衛(wèi)星的使用，可反演出大尺度重力異常與變化，也可獲取地下水量變化數(shù)據(jù)。在小范圍區(qū)域內(nèi)地下水量盈虧的監(jiān)測(cè)中，則需要高精度、高分辨率的沉降數(shù)據(jù)。

2.2 遙感與水環(huán)境監(jiān)測(cè)

在水體葉綠素含量估算過(guò)程中，引入遙感技術(shù)，通過(guò)遙感數(shù)據(jù)的獲取，建立起監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與葉綠素濃度水體間的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而達(dá)到監(jiān)測(cè)水體中有機(jī)質(zhì)及葉綠素含量的目標(biāo)?，F(xiàn)有的衛(wèi)星遙感及模擬數(shù)據(jù)主要有MODIS、IKONOS、TM、Hyperion等技術(shù)，主要用于研究區(qū)域水體葉綠素反演模型。水體中固體懸浮物是判斷水質(zhì)過(guò)程中最重要的參數(shù)，固體懸浮物的情況反映了整體水環(huán)境的健康狀態(tài)，是有效判斷農(nóng)業(yè)灌溉、河道治理等活動(dòng)開(kāi)展的關(guān)鍵參數(shù)。鑒于遙感技術(shù)具有成本低、便于動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，因而，在河口、航道、水庫(kù)泥沙等監(jiān)測(cè)過(guò)程中被廣泛使用。

2.3 遙感技術(shù)在水旱災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的使用

在旱情監(jiān)測(cè)中，主要依據(jù)土壤水分及相關(guān)指標(biāo)來(lái)獲取數(shù)據(jù)。由于土壤水分會(huì)影響微波的發(fā)射、后向散射技術(shù)，所以，回歸模型被廣泛使用，以建立起土壤水分與圖像灰度值之間的定量關(guān)系。遙感技術(shù)在土壤旱情、農(nóng)業(yè)旱情、河湖枯水情況的監(jiān)測(cè)上具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

2.4 遙感技術(shù)在其他方面的使用

在水污染、水面溢油及熱異常狀態(tài)下，遙感技術(shù)得到了廣泛使用。在海洋、湖泊和大型河口等片狀水域中，遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)依據(jù)水體表面的光譜判斷水源污染情況，而后向散射的紋理也是完成監(jiān)測(cè)的主要依據(jù)，利用熱紅外傳感器識(shí)別熱污染源和擴(kuò)散范圍。在遇有機(jī)污染物隨浮游植物富集的情況時(shí)，應(yīng)利用對(duì)葉綠素含量變化不敏感的波段來(lái)完成污染源監(jiān)測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

遙感技術(shù)在水利信息化中的有效使用，是以水利信息化及遙感技術(shù)自身發(fā)展為基礎(chǔ)和前提的。遙感技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在水資源評(píng)價(jià)、水環(huán)境監(jiān)測(cè)、水旱災(zāi)害監(jiān)測(cè)、水利工程建設(shè)監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，其具有廣闊的發(fā)展前景。

［1］溫俊輝，任耶西，修鏡洋，等.遙感技術(shù)在水利信息化中的應(yīng)用綜述［J］.城市建設(shè)理論研究，2016（8）：6262.

Application of Remote Sensing Technology in Water Conservancy Informatization

Du Lijuan
（KaifengFuxiang DistrictWater Conservancy Bureau，Kaifeng Henan 475000）

Remote sensing technology is to collect the electromagnetic radiation information of ground objects from man-made satellites,aircraft or other aircraft,and to identify the environment and resources of the earth.It has impor?tant value in use.This paper analyzed the connotation of remote sensing technology,expounded the development characteristics and trends of remote sensing technology,and put forward the application and problems of remote sens?ing technology in water conservancy informatization.In order to correctly understand the unique advantages of remote sensing technology in water conservancy information,to explore the correct development mode of remote sensing tech?nology in water conservancy information.

water conservancy informatization；remote sensing technology；application

TV21-39；TP79

A

1003-5168（2017）08-0045-02

2017-07-03

杜利娟（1972-），女，大專(zhuān)，助理工程師，研究方向：水利工程。