遙感技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

摘 要：水文資源勘察是我國(guó)民生重大工程，水文資源工作質(zhì)量對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有巨大影響。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)水文資源發(fā)展需求不斷提高，傳統(tǒng)方法對(duì)水文資源勘測(cè)已不能及時(shí)反饋相關(guān)信息，水文資源管理無(wú)法得到有效改善。隨著科技的進(jìn)步，遙感技術(shù)的應(yīng)用為水文資源研究帶來(lái)了新的發(fā)展，遙感技術(shù)可以獲得大量水文資料，節(jié)省水文資源研究工作時(shí)間，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)手段同步對(duì)監(jiān)測(cè)水文數(shù)據(jù)分析，保證水文數(shù)據(jù)完整性，為專(zhuān)業(yè)人員提供具有價(jià)值的參考，促進(jìn)水文資源研究工作發(fā)展。本文從遙感技術(shù)的概念出發(fā)，對(duì)遙感技術(shù)在水文資源領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù);水文資源

中圖分類(lèi)號(hào)：S181

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20200915038

收稿日期：2020-08-05

作者簡(jiǎn)介：朱翔宇 （1992-），男，本科，初級(jí)工程師。研究方向：水文勘測(cè)。

引言

水是人類(lèi)生存的基礎(chǔ)，全球范圍內(nèi)水資源處于貧乏狀態(tài)，人口增長(zhǎng)使得水資源需求增加。水資源緊張是我國(guó)重視的熱點(diǎn)問(wèn)題，水文資源工作與經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)，是我國(guó)進(jìn)行水利工程建設(shè)的重要支撐。由于我國(guó)水資源嚴(yán)重短缺，近年國(guó)家開(kāi)始采取措施加大對(duì)水資源的研究，專(zhuān)業(yè)人員需對(duì)地球水資源空間位置有較好地把控。遙感技術(shù)源于19世紀(jì)初期攝影術(shù)，1903年航空遙感被應(yīng)用到軍事領(lǐng)域，后相繼應(yīng)用于工程建設(shè)、農(nóng)業(yè)土地調(diào)查等領(lǐng)域中。如何借助遙感技術(shù)進(jìn)行水資源研究，提高水文資源勘測(cè)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用是水文地質(zhì)勘察研究的重點(diǎn)。

1?遙感技術(shù)概述

1.1?遙感技術(shù)方法

遙感技術(shù)能通過(guò)遠(yuǎn)程控制收集圖像信息，其特點(diǎn)體現(xiàn)在信息量大、獲取信息快、探測(cè)范圍大。遙感過(guò)程是遙感信息獲取處理，分析判讀應(yīng)用的過(guò)程。近年來(lái)，遙感專(zhuān)題信息提取模型不斷發(fā)展完善，遙感技術(shù)逐漸用于研究地下水資源，方法包括紅外遙感監(jiān)測(cè)法、水文地質(zhì)遙感信息分析法等。

紅外遙感監(jiān)測(cè)法是利用紅外波段遙感圖像資料，通過(guò)測(cè)定溫度判斷地下水，干旱地區(qū)地下水通過(guò)毛細(xì)管作用，導(dǎo)致地表溫濕度變化，紅外遙感圖像表現(xiàn)溫度異常，成為熱紅外遙感手段評(píng)價(jià)地下水的途徑[1]?？茖W(xué)家將其用于地下水資源勘探評(píng)價(jià)中，地下水資源探測(cè)關(guān)系到地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在干旱地區(qū)地下水可通過(guò)巖石毛細(xì)管作用引起地表土壤溫濕度變化，利用較高精度的熱紅外遙感技術(shù)，配合航片作為遙感資料可實(shí)施地下水資源探測(cè)工作。

水文地質(zhì)遙感信息分析法是遙感圖像中提取地層巖性等地質(zhì)信息，確定有利的蓄水構(gòu)造，推斷地下水系統(tǒng)賦存狀況。J.M.Mollard最早利用水文地質(zhì)遙感信息分析法研究地下水，將研究區(qū)地形、土體利用等方面數(shù)據(jù)結(jié)合航空遙感圖像反映地質(zhì)構(gòu)造信息。

1.2?遙感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

遙感技術(shù)是從人造衛(wèi)星上收集地面目標(biāo)的電磁輻射信息，隨航天技術(shù)發(fā)展形成的綜合性感測(cè)技術(shù)。遙感技術(shù)的發(fā)展解決了探測(cè)方面的難題，其具有速度快、質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，在氣象觀測(cè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。使用遙感技術(shù)可以為水文資源研究者提供可靠水文數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)采集工作量，對(duì)水文資源保護(hù)具有重要意義。

遙感技術(shù)在水文領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在不受地域限制，信息收集效率高，獲得信息全面。遙感技術(shù)探測(cè)范圍廣泛，將收集信息數(shù)據(jù)化成圖像形式表現(xiàn)，獲得水文信息全面，使用遙感技術(shù)觀測(cè)不受氣候限制，云霧不會(huì)對(duì)遙感技術(shù)觀測(cè)數(shù)據(jù)帶來(lái)影響，便于清楚地認(rèn)識(shí)水資源狀況。遙感技術(shù)收集資料效率高，衛(wèi)星遙感實(shí)現(xiàn)全球覆蓋成像僅需16d，如使用多顆衛(wèi)星觀測(cè)，可縮短探測(cè)周期。人工勘測(cè)周期長(zhǎng)，且受到其它因素影響。

人工勘測(cè)水文資源易受到惡劣天氣的影響，采集工作具有一定危險(xiǎn)性，無(wú)法全天候觀測(cè)，得到的數(shù)據(jù)也不夠完善[2]。使用遙感技術(shù)可以避免人工勘測(cè)的缺點(diǎn)，遙感技術(shù)使用不受地域限制，可以提高水文資源研究水平。

2?遙感技術(shù)在水文資源領(lǐng)域的應(yīng)用

高科技設(shè)備應(yīng)用到水文資源信息收集中，為水文資源監(jiān)測(cè)帶來(lái)了新的機(jī)遇，促進(jìn)水文資源管理智能化。遙感技術(shù)利用傳感器處理遠(yuǎn)距離目標(biāo)反射電磁波信息，被廣泛應(yīng)用于科研考察等工作中，在水文資源領(lǐng)域中具有積極作用。遙感技術(shù)可以用于降水量監(jiān)測(cè)，幫助水文領(lǐng)域工作者快速掌握降水量分布等數(shù)據(jù)信息;遙感技術(shù)可以監(jiān)測(cè)土壤水分，地球地表特征復(fù)雜，利用遙感技術(shù)可以高效識(shí)別地下水位變化，如能對(duì)水土流失、洪水發(fā)生做出提前數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)分析。

將遙感技術(shù)應(yīng)用于水文資源領(lǐng)域中，需要結(jié)合需求統(tǒng)籌整合，保證技術(shù)應(yīng)用完整性。在降水量監(jiān)測(cè)單元、地下水遙感單元等方面有顯著的作用，需要技術(shù)人員結(jié)合技術(shù)特征進(jìn)行監(jiān)督控制。應(yīng)用遙感技術(shù)能提高勘測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，對(duì)地表植物進(jìn)行整合分析，處理地下水勘測(cè)數(shù)據(jù)，在地下水遙感體系中借助遙感圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，間接獲取直觀準(zhǔn)確的地下水文信息。

水文資源研究領(lǐng)域?qū)邓垦芯烤哂嘘P(guān)鍵作用，降水量監(jiān)測(cè)需要對(duì)云頂溫度與降水點(diǎn)建立聯(lián)系。對(duì)雨量站較少的區(qū)域監(jiān)測(cè)時(shí)，需借助雷達(dá)進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)降雨量補(bǔ)充收集，保證信息收集完整性。但雷達(dá)降雨量估算機(jī)制具有一定局限性，采集降水粒子進(jìn)行降水量計(jì)算，對(duì)云層較厚區(qū)域測(cè)定，需要利用衛(wèi)星系統(tǒng)與雷達(dá)系統(tǒng)結(jié)合全面分析。在大面積降水量預(yù)報(bào)操作中，衛(wèi)星估算具有一定的實(shí)際意義，利用航空飛機(jī)深入云層進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從不同層面對(duì)云層結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為水文資源研究部門(mén)提供直觀的研究資料，保證研究水平的提升。

水文資源管理體系中對(duì)水資源蒸發(fā)量測(cè)試非常關(guān)鍵，主要借助物理手段勘測(cè)地表能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系，利用遙感技術(shù)進(jìn)行蒸發(fā)量估算，計(jì)算中借助衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，利用能量余項(xiàng)法等措施開(kāi)展，應(yīng)用遙感信息模型核算發(fā)揮項(xiàng)目運(yùn)行優(yōu)勢(shì)。建立一層模型對(duì)地表土壤進(jìn)行IGN，建立二層模型測(cè)定地表植被，或?qū)Φ乇頍崃窟M(jìn)行深度整合[3]。如，在傳統(tǒng)遙感數(shù)據(jù)地表特征參數(shù)處理基礎(chǔ)上構(gòu)建蒸騰計(jì)算體系，提高測(cè)量體系便捷化水平。

3?遙感技術(shù)在水文資源領(lǐng)域的具體應(yīng)用

3.1?遙感技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

遙感技術(shù)工作效率高使其在水文資源領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，但傳統(tǒng)水文資源工作技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，使用遙感技術(shù)時(shí)要與傳統(tǒng)勘察方式結(jié)合，遙感技術(shù)采集信息部分需要人工處理，得到數(shù)據(jù)要通過(guò)人工驗(yàn)證以保證數(shù)據(jù)的可靠性。遙感技術(shù)是高新勘探技術(shù)，技術(shù)發(fā)展離不開(kāi)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)，我國(guó)遙感技術(shù)相關(guān)人才缺口較大，人才培養(yǎng)中過(guò)于重視理論學(xué)習(xí)，人才缺失限制了遙感技術(shù)的發(fā)展。遙感技術(shù)在水文資源領(lǐng)域的應(yīng)用應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)，加大對(duì)遙感技術(shù)的理論研究，不斷提高遙感技術(shù)的應(yīng)用水平。

遙感技術(shù)分為航空遙感等類(lèi)型，不同技術(shù)探測(cè)范圍不同，水文工作中使用遙感技術(shù)要結(jié)合工作情況，針對(duì)遙感技術(shù)獲取信息量大的特點(diǎn)，合理選擇水文工作資料，充分發(fā)揮遙感技術(shù)價(jià)值，促進(jìn)水文工作水平的提高。遙感技術(shù)有著人工探測(cè)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，但不能完全否定人工作業(yè)的作用，很多內(nèi)容仍需要人工進(jìn)行，遙感技術(shù)無(wú)法獲取的資料需要人工探測(cè)補(bǔ)充。水文研究中一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)需要人工復(fù)核，保證遙感技術(shù)取得資料的準(zhǔn)確性。

3.2?遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)洪水狀況應(yīng)用

遙感技術(shù)可應(yīng)用于洪水等監(jiān)測(cè)中，如，將其用于水土流失情況監(jiān)測(cè)，在水土流失處栽種不同植被，減輕水土流失。土壤侵蝕監(jiān)控中大多通過(guò)逐項(xiàng)比較實(shí)施監(jiān)控，水土流失主要依據(jù)定量計(jì)算模型分析，在數(shù)據(jù)計(jì)算下獲得監(jiān)控區(qū)土壤信息。遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)洪水狀況首先構(gòu)建預(yù)報(bào)預(yù)警，初步構(gòu)建洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)，需包含劃分降雨場(chǎng)次、電子地圖查詢(xún)等，構(gòu)建洪水預(yù)警系統(tǒng)，有效監(jiān)測(cè)流量變化，提前做好防洪準(zhǔn)備。

收集DEM數(shù)據(jù)與區(qū)域內(nèi)電子地圖信息等，需結(jié)合地區(qū)地形計(jì)算水域流通，評(píng)估同流時(shí)間。通過(guò)遙感技術(shù)，構(gòu)建水庫(kù)、流域模型，研究雨量模型計(jì)算出雨量蓄積數(shù)。流域模型探究徑流形成狀況，水庫(kù)模型用于研究周邊流域情況，獲取需要的數(shù)據(jù)。構(gòu)建模型后進(jìn)行Dem處理，充分填好凹陷點(diǎn)，在圖形中畫(huà)出提防。完成水庫(kù)的處理，準(zhǔn)確描述出平原，降低Dem相應(yīng)位置高程。利用Dem明確水?dāng)嗝嫘螤?，可通過(guò)拋物線(xiàn)形式使用模型，通過(guò)實(shí)時(shí)按時(shí)進(jìn)行預(yù)報(bào)，對(duì)水庫(kù)流量等參數(shù)進(jìn)行預(yù)報(bào)，做好防洪工作。

4?結(jié)語(yǔ)

利用遙感技術(shù)代替人工勘測(cè)具有一定優(yōu)勢(shì)，能保證勘測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量，提高項(xiàng)目運(yùn)行效率，確保水文測(cè)定效率優(yōu)化，提高水文模型的精確程度。隨著遙感技術(shù)在水文資源領(lǐng)域的發(fā)展，相關(guān)研究不斷深入，當(dāng)前多個(gè)平臺(tái)遙感數(shù)據(jù)出現(xiàn)，如何收集大量數(shù)據(jù)用于水文資源成為研究重點(diǎn)課題。將常規(guī)觀測(cè)與遙感技術(shù)結(jié)合，可有效解決水文問(wèn)題。未來(lái)需致力于與GIS技術(shù)等高新技術(shù)結(jié)合研究，為水文資源勘測(cè)提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)任編輯?周康）