遙感技術(shù)在農(nóng)田水利工程建設(shè)及管護(hù)中的應(yīng)用

馬路遙

寧波弘泰水利信息科技有限公司 浙江 寧波 315000

1 基于高分辨率遙感影像的農(nóng)田水利工程信息提取

利用RS影像數(shù)據(jù)進(jìn)行農(nóng)田水利工程信息提取的方法主要有目視解譯、面向?qū)ο蠓?、監(jiān)督分類、非監(jiān)督分類（K均值聚類）、機(jī)器學(xué)習(xí)（支持向量機(jī)、隨機(jī)森林）、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、hough變換等。農(nóng)田水利工程信息的提取流程一般如下：①根據(jù)高分辨率RS影像與矢量電子地圖的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，對(duì)RS影像進(jìn)行糾正、配準(zhǔn)等進(jìn)行預(yù)處理；②基于地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）平臺(tái)將水系與水利圖層疊加到RS影像上，形成農(nóng)田水利工程數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)采集的工作底圖；③在工作底圖上根據(jù)農(nóng)田水利工程的類型分類采集農(nóng)田水利工程信息；④基于農(nóng)田水利工程專題圖的制圖標(biāo)準(zhǔn)，按點(diǎn)、線、面將農(nóng)田水利工程信息符號(hào)化整理和屬性賦值。目前，基于RS技術(shù)進(jìn)行農(nóng)田水利工程信息提取時(shí)，主要是提取農(nóng)田水利工程的灌排水渠信息，對(duì)于泵站、閘門(mén)、水位計(jì)等無(wú)法通過(guò)遙感影像直接識(shí)別出來(lái)。渠系的最終提取結(jié)果的精度與渠系狀態(tài)（有無(wú)水）、渠系等級(jí)、使用RS影像的分辨率、影像獲取時(shí)間以及所使用的提取方法均有較大關(guān)系[1]。

2 基于遙感技術(shù)的農(nóng)田水利工程建設(shè)應(yīng)用

基于RS技術(shù)農(nóng)田水利工程建設(shè)應(yīng)用主要包括基于RS技術(shù)的農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、農(nóng)田水利工程建設(shè)工程情況監(jiān)測(cè)、農(nóng)田水利工程輔助驗(yàn)收等方面，其中基于RS技術(shù)的農(nóng)田水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)又包括農(nóng)田水利工程的規(guī)劃底圖制作和基于3S技術(shù)的農(nóng)田水利灌排渠道選線。

2.1 基于3S技術(shù)的農(nóng)田水利灌排渠道選線

RS具有宏觀性、穿透性、真實(shí)性和全面性的特點(diǎn)，其可作為信息源，快速準(zhǔn)確地獲取工程區(qū)域的水文地質(zhì)、土地利用、各級(jí)灌排渠道的控制范圍、人口分布、交通條件等信息[2]。全球定位系統(tǒng)（GlobalPosi-tioningSystem，GPS）可實(shí)時(shí)、高效地提供高精度的定位信息，且操作簡(jiǎn)單、無(wú)需點(diǎn)間通視，因此，主要被用于灌排渠道的初測(cè)、定測(cè)以及對(duì)RS影像的定位校正等方面，為選擇最優(yōu)線路提供定位保障。GIS主要被用作渠道選線的分析工具，GIS將選線所需的RS、GPS等基礎(chǔ)資料分層存儲(chǔ)和管理，并利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)綜合、地理模擬和空間分析功能對(duì)各種信息進(jìn)行疊加和分析，制作各種專題圖像。利用3S技術(shù)進(jìn)行農(nóng)田水利灌排渠道的優(yōu)化選線，使得難以到達(dá)地區(qū)（困難地區(qū)、危險(xiǎn)地區(qū)等）的空間信息的獲取變得便利可行。RS與GIS技術(shù)相結(jié)合制作遙感地質(zhì)工程圖，進(jìn)行縱橫斷面和灌區(qū)控制范圍分析，通過(guò)綜合分析地形、地貌與工程地質(zhì)條件之間的關(guān)系，可使灌排線路避開(kāi)透水性強(qiáng)和易塌方的不良地質(zhì)地段、居民區(qū)等。首先，快速科學(xué)地選定干支渠最優(yōu)線路、渠系建筑物位置以及各支渠分水位等信息；其次，基于高分辨率RS影像、數(shù)字高程模型（DigitalElevationModel，DEM），利用GIS中的相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)生成真三維模型，進(jìn)行工程建設(shè)區(qū)的地形和地質(zhì)情況分析，并對(duì)所選線路進(jìn)行三維透視，查看線形是否順暢、水流是否無(wú)阻礙，以最終確定選線信息[3]。

2.2 農(nóng)田水利工程建設(shè)進(jìn)度監(jiān)測(cè)和輔助驗(yàn)收

在農(nóng)田水利工程建設(shè)中不定時(shí)地獲取項(xiàng)目區(qū)RS影像，結(jié)合農(nóng)田水利工程規(guī)劃圖，對(duì)比分析工程建設(shè)進(jìn)展情況。

在此基礎(chǔ)上，對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題較多、進(jìn)展緩慢的項(xiàng)目建設(shè)區(qū)進(jìn)行實(shí)地檢查，以此提高檢查效能，促進(jìn)農(nóng)田水利工程項(xiàng)目建設(shè)的順利進(jìn)行。在農(nóng)田水利工程項(xiàng)目建設(shè)完成后，將農(nóng)田水利工程竣工圖與項(xiàng)目區(qū)農(nóng)田水利工程建設(shè)完成后獲取的高分辨率RS影像進(jìn)行對(duì)比分析，宏觀把握項(xiàng)目建設(shè)完成情況；并在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性地對(duì)農(nóng)田水利工程進(jìn)行驗(yàn)收，以節(jié)省驗(yàn)收時(shí)間并保證項(xiàng)目驗(yàn)收工作質(zhì)量[4]。

3 基于遙感技術(shù)的農(nóng)田水利工程管護(hù)

農(nóng)田水利工程管護(hù)是指對(duì)農(nóng)田水利工程設(shè)施進(jìn)行管理保護(hù)和對(duì)農(nóng)田灌溉水資源進(jìn)行合理調(diào)配與運(yùn)用，以促進(jìn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的同時(shí)節(jié)約水資源。農(nóng)田水利工程管護(hù)的主要工作包括農(nóng)田水利工程設(shè)施監(jiān)測(cè)與保護(hù)、農(nóng)田灌溉用水計(jì)劃、灌溉水量調(diào)度與進(jìn)度管理、灌溉效果與用水效率評(píng)價(jià)等。農(nóng)田水利工程的管護(hù)工作需要大量農(nóng)作物信息、農(nóng)田水利、水資源等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為支撐，如農(nóng)田水利工程的分布、灌區(qū)作物種植結(jié)構(gòu)、作物長(zhǎng)勢(shì)、作物灌溉定額、來(lái)水量、灌溉進(jìn)度、灌溉面積、灌溉水量等信息。目前，應(yīng)用于農(nóng)田水利工程管護(hù)的相關(guān)信息的獲取主要依賴于人工測(cè)量調(diào)查或逐級(jí)統(tǒng)計(jì)匯報(bào)等傳統(tǒng)方式，但是傳統(tǒng)方式又存在著監(jiān)測(cè)站點(diǎn)少、耗時(shí)費(fèi)力、更新周期長(zhǎng)等不足。傳統(tǒng)農(nóng)田水利管護(hù)方法由于不能及時(shí)準(zhǔn)確地獲得大范圍水、土、農(nóng)作物等相關(guān)信息，農(nóng)業(yè)灌溉用水調(diào)度多基于經(jīng)驗(yàn)調(diào)度安排，使得灌區(qū)不能基于農(nóng)情、水情的變化情況進(jìn)行科學(xué)動(dòng)態(tài)的用水管理。

4 結(jié)語(yǔ)

遙感技術(shù)是一種根據(jù)電磁波理論，運(yùn)用在傳感儀器中，能收集并處理遠(yuǎn)距離目標(biāo)所輻射及反射出的電磁波信息，然后成像，并且能夠?qū)Φ孛嫖矬w進(jìn)行勘測(cè)和識(shí)別的一種綜合性技術(shù)。通過(guò)對(duì)于遙感技術(shù)的應(yīng)用，能夠更好的實(shí)現(xiàn)農(nóng)田水利工程建設(shè)及管護(hù)。