遙感技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用

喬群博 蘇佳凱

（東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱150040）

遙感技術(shù)是利用地面上空的飛機(jī)、飛船、衛(wèi)星等飛行物上的遙感器，從遠(yuǎn)處探測和接收來自目標(biāo)物體的信息收集地面數(shù)據(jù)資料，對地球表面的電磁波輻射進(jìn)行探測并從中獲取信息，經(jīng)記錄、傳送、分析和判讀，來識別物體的屬性及其分布等特征的綜合技術(shù)。遙感技術(shù)作為對地觀測，提取地表現(xiàn)實狀況的最有利工具，被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，包括測繪，自然資源廣利，林業(yè)，水利，交通，環(huán)境保護(hù)，電力電信，城市規(guī)劃，國防軍事等領(lǐng)域。

我國人口眾多，地域遼闊，時空分布差異較大，水源緊缺，水環(huán)境污染等問題越來越受到各級政府的重視，在傳統(tǒng)調(diào)查、規(guī)劃、管理技術(shù)的基礎(chǔ)上引進(jìn)遙感技術(shù)，將更有助于加快信息的獲取、更新，促進(jìn)水利行業(yè)的發(fā)展。根據(jù)水利工作的性質(zhì)將可以直接使用遙感、地理信息系統(tǒng)的行業(yè)可分為水文與水資源、水利工程、防洪抗旱和農(nóng)村水利、水土保持等幾類。

水文與水資源：分析人員可以收集在某一時段的氣象信息（如降雨量），人文信息（人口數(shù)量等），利用遙感相應(yīng)軟件的圖像處理方法獲得當(dāng)?shù)氐膸r性及土壤信息、植被類型以及面積信息等，再次基礎(chǔ)上可以建立相關(guān)模型計算降雨滲漏量、植被蒸發(fā)量，生活、工業(yè)用水量，將降雨的總量減去消耗量就可以獲得補(bǔ)充道河流水庫的水量。由于此項分析牽涉的分析面積會很大，因此可以利用多分辨率的衛(wèi)星影像獲得高精度的信息。

江、河、湖、海等的水質(zhì)監(jiān)測：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加、以及洪澇、干旱等的影響不但水資源總量越顯緊張，水的質(zhì)量也受到影響，為了有效地保護(hù)、使用緊缺的水資源需要對江、河、湖、海的水質(zhì)進(jìn)行必要的檢測。對高光譜分辨率遙感圖像進(jìn)行分析，進(jìn)行子像素分類可以很好的完成此項工作，利用這些方法和所獲得相關(guān)區(qū)域的圖像可以監(jiān)測有害物質(zhì)的分布和含量并可以追蹤分析污染物的來源，為污染的治理提供必要的信息。

遙感技術(shù)在水污染監(jiān)測方面的應(yīng)用主要包括利用紅外掃描儀監(jiān)視石油污染，監(jiān)測水體富營養(yǎng)化，調(diào)查廢水污染和泥沙污染，監(jiān)測水體熱污染等幾個方面。

監(jiān)視石油污染：利用多光譜航片可對海面石油污染進(jìn)行半定量分析，將彩色航片同步拍照與近紅外片做的彩色密度分割圖相比較，更精密地判斷和解譯信息，參照圖片畫出不同油膜厚度的大致分級圖。通過彩色密度分割圖像，特別是數(shù)字密度分割圖，可以更準(zhǔn)確地判斷油量的分布情況。通過彩色密度分割可把相差零點零幾厚度的海面油膜區(qū)分出層次來，這有利于用航空遙感對海面油的擴(kuò)散分布和半定量研究。

監(jiān)測水體富營養(yǎng)化：浮游植物中的葉綠素對藍(lán)紫光和紅橙光有較強(qiáng)的吸收作用，當(dāng)水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化時，可以利用遙感技術(shù)推算出水體中的葉綠素分布情況。赤潮區(qū)的海水光譜特征是藻類、泥沙和海水的復(fù)合光譜，另外有機(jī)或無機(jī)顆粒物也會吸收入射光，影響水體的透明度。

調(diào)查廢水污染和泥沙污染：廢水的顏色與懸浮物性狀千差萬別，特征曲線上的反射峰位置和強(qiáng)度也不大一樣，可以用多光譜合成圖像進(jìn)行監(jiān)測。

監(jiān)測水體熱污染：應(yīng)用紅外掃描儀記錄水體的熱輻射能量，真實反映其溫度差異。在熱紅外圖像上，熱水溫度高，輻射能量多，呈淺色調(diào)。冷水和冰輻射能量少，呈深色調(diào)。熱排水口處通常呈白色羽流，利用光學(xué)技術(shù)和計算機(jī)對熱圖像作密度分割，根據(jù)少量的同步實測水溫，畫出水體等溫線。

水資源調(diào)查、管理：充分、合理地使用水資源的前提是對水資源的分布、睡資源量、睡資源的消耗信息掌握充分。而這都是遙感技術(shù)可以完成的任務(wù)。對于人跡罕至的地區(qū)，利用遙感圖像提供的直接、簡介信息對尋找水源非常有幫助。對于水資源的消耗除自然蒸發(fā)、滲漏外就是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活用水，而農(nóng)業(yè)用水又占有很大的比重，可以通過遙感調(diào)查查清楚農(nóng)作物種類、面積進(jìn)而確定其必須的水量，為合理分配水資源提供信息。

水利工程：此項工作中需要遙感輔助完成的工作主要是工程前期的現(xiàn)狀調(diào)查，工程中進(jìn)程監(jiān)測，工程后的效益評估。工作人員可以提取工程區(qū)域的地形、地貌、巖性、土壤、植被信息，利用遙感的相關(guān)軟件建立決策庫，對項目可選的位置、路線進(jìn)行可行性分析評估進(jìn)而選擇最佳的位置、線路。對水利工程對環(huán)境的影響進(jìn)行預(yù)評估。這些基礎(chǔ)信息可以為項目實施不同階段的工程人員服務(wù)。對牽涉到移民，土地征用等需要補(bǔ)償?shù)膯栴}可以利用監(jiān)督或非監(jiān)督分類方法調(diào)查面積。

進(jìn)行工程規(guī)劃如果需要大比例尺成圖，可以利用大比例尺航片構(gòu)建立體，在立體環(huán)境中提取需要的信息，建立3D信息圖，利用高分辨率的圖像或航片，可以試試對工程進(jìn)展進(jìn)行監(jiān)測。

對于修建水庫等水流相對靜態(tài)的工程，如果評估不同拔高、水位高影響上有的范圍，可以利用遙感軟件中對水層功能分析的模塊快速獲得壩高、水位高影響范圍，并可以輸出為矢量圖，進(jìn)而與其他信息疊加和分析獲得其他需要的信息。

防洪抗旱：自遙感技術(shù)應(yīng)用依賴，遙感技術(shù)就在防洪、抗旱中發(fā)揮了重大作用。災(zāi)害發(fā)生后可以根據(jù)水體與其他第五光譜明顯不同的特點，利用多光譜圖像或合成孔徑雷達(dá)圖像快速確定守財范圍。在此基礎(chǔ)上根據(jù)已有的或?qū)崟r提取的社會信息，利用遙感圖像分析功能進(jìn)行疊加分析，可以快速對災(zāi)情進(jìn)行快速評估。為救災(zāi)、建在、在后重建提供信息基礎(chǔ)。在此方面，水利行業(yè)已做了大量工作并取得了成熟的經(jīng)驗。

農(nóng)田水利：隨著越來越多高分辨率圖像的商業(yè)化，在遙感圖像上可以清楚地看清農(nóng)田的細(xì)節(jié)，這位遙感在農(nóng)田水利基本建設(shè)中發(fā)揮作用提供了基礎(chǔ)?？梢酝ㄟ^高分辨率正射影像直接規(guī)劃渠道、管道的分布，測量渠道管道的長度，再與本地的數(shù)字地形模型或?qū)嶋H測量的高程數(shù)據(jù)結(jié)合，進(jìn)而確定水源的高度。這些工作可以極大降低野外工作量，而且成圖快速直觀，適合多部門使用。

水土保持:調(diào)查人員可以利用遙感資料，通過圖像處理方法提取必須的如巖性、土壤、植被信息、土地利用、大型開發(fā)建設(shè)工程、居民點等信息。利用現(xiàn)有的數(shù)字地形高程模型生成數(shù)字地形模型，以確定水土流失狀況。而水土流失監(jiān)測在調(diào)查的基礎(chǔ)上可以利用動態(tài)監(jiān)測的工具，對兩個時期的結(jié)果進(jìn)行分析以反映水土流失的變化方向。

在對水土流失調(diào)查與監(jiān)測的基礎(chǔ)上，對需要智力的地區(qū)可以利用高分辨率圖像對流域進(jìn)行規(guī)劃，在堵上標(biāo)注治理措施和面積，進(jìn)行水土保持綜合規(guī)劃。此外，還可以利用遙感圖像實時調(diào)查、監(jiān)測治理工程的進(jìn)展、實施以及完成情況。

總之，水利遙感應(yīng)用的前景是十分廣闊的，資源衛(wèi)星作為一種高新技術(shù)在農(nóng)、林、水利、地礦、海洋等國民經(jīng)濟(jì)各部門的應(yīng)用成績是毋庸置疑的，隨著科學(xué)的進(jìn)步，遙感技術(shù)的不斷開發(fā)和創(chuàng)新，遙感技術(shù)會越來越先進(jìn)，如果能解決困擾遙感技術(shù)應(yīng)用的難題，加上我國自己的資源衛(wèi)星早日投入運(yùn)行，我們深信，我國的遙感應(yīng)用水平一定能夠不斷地深入發(fā)展和提高，在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮更大的作用。

[1]楊積成.水利遙感技術(shù)在水利上的應(yīng)用[C].中國農(nóng)業(yè)年鑒，1984-01-01.