遙感技術(shù)的發(fā)展對(duì)于水利工程設(shè)計(jì)規(guī)劃模式的影響

李春暉

（新疆水磨河流域管理處，烏魯木齊 830000）

1 遙感技術(shù)發(fā)展的特征和對(duì)水利發(fā)展的實(shí)用意義

遙感技術(shù)，是20世紀(jì)七八十年代以來(lái)，逐漸被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域的技術(shù)。主要通過(guò)利用多種空間技術(shù)，采集地球多個(gè)方面的具體數(shù)據(jù)及其變化信息，為多種不同的需要提供數(shù)據(jù)信息的現(xiàn)代技術(shù)手段。遙感技術(shù)，一般是指遙遠(yuǎn)的感知的理解，主要通過(guò)飛機(jī)、飛船、衛(wèi)星等航空飛行器，安裝利用各種波段的遙感器，通過(guò)這些飛行器在飛行運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)地球表面和大氣層等領(lǐng)域進(jìn)行攝影、掃描、信息感應(yīng)，以達(dá)到識(shí)別地面各種物態(tài)、物體的性質(zhì)和狀態(tài)的技術(shù)，當(dāng)前的遙感技術(shù)發(fā)展的相對(duì)成熟，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在軍事、農(nóng)林、國(guó)土、海洋、生態(tài)環(huán)境、水利、航天、氣象、地質(zhì)、礦產(chǎn)、考古、測(cè)繪、旅游等諸多領(lǐng)域，逐漸改變著人們的傳統(tǒng)生產(chǎn)、生活方式。遙感技術(shù)能夠快速、高效、全面、立體、的探明地上和地下的諸多信息，為現(xiàn)代的地球資源探測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害分布情況以及水利工程等設(shè)施的環(huán)境與具體分布、農(nóng)林業(yè)發(fā)展提供當(dāng)前的參數(shù)信息。

因而遙感技術(shù)的發(fā)展對(duì)于水利工程設(shè)計(jì)規(guī)劃模式具有深遠(yuǎn)的影響。一方面，遙感技術(shù)為其提供了全面的數(shù)據(jù)參數(shù)和整體狀況具體數(shù)據(jù)，有助于水利設(shè)計(jì)的整體規(guī)劃的科學(xué)性，使得任何一種設(shè)計(jì)方案都必須具備整體性意義，第二方面是這種遙感技術(shù)能夠?yàn)楝F(xiàn)代技術(shù)手段的水利設(shè)施規(guī)劃和建設(shè)提供先進(jìn)的各種數(shù)據(jù)保障、進(jìn)行三維顯示、成像效果模擬，以及在施工過(guò)程中各種具體進(jìn)度方面的實(shí)際數(shù)據(jù)，保障其精確性；第三方面是遙感技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)化、信息化建設(shè)具有重要的意義，它直接改變了人們的傳統(tǒng)作業(yè)手段和規(guī)劃模式，改變了水利工程設(shè)計(jì)規(guī)劃的效率，因而是當(dāng)前各種技術(shù)無(wú)法企及、替代的，他的廣泛影響以及使得對(duì)于推進(jìn)各種現(xiàn)代信息化的水利工程設(shè)計(jì)和施工，都具有重要的意義。

當(dāng)前，遙感數(shù)據(jù)源正向著更高光譜分辨率和空間分辨率方向發(fā)展，更大限度的提高了獲取需要信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精確性，在處理這些獲取信息方面的具體技術(shù)也發(fā)展的更為成熟，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的精確和微小誤差；在生活生產(chǎn)中的具體應(yīng)用方面，也實(shí)現(xiàn)了這種可控性發(fā)展，在結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS)和全球定位系統(tǒng)（GPS)的基礎(chǔ)上，遙感技術(shù)的信息技術(shù)正朝著系統(tǒng)化，定量化的深層方向發(fā)展，能夠?qū)ζ湫枰南嚓P(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行更為精確的信息處理。遙感技術(shù)的廣泛應(yīng)用，當(dāng)前已研制出相對(duì)成熟的機(jī)載地物光譜儀、多光譜掃描儀、成像光譜儀、真實(shí)孔徑和合成孔徑測(cè)試?yán)走_(dá)、微波輻射計(jì)等高性能、高技術(shù)的傳感器，為推動(dòng)我國(guó)在測(cè)繪、水利監(jiān)控、環(huán)境保護(hù)等方面的掌控提供了具體可靠的相關(guān)數(shù)據(jù)，為其發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變提供了契機(jī)。

科技的發(fā)展，不僅包括需要對(duì)科技人才的培養(yǎng)、使用，還需要對(duì)科技人才進(jìn)行創(chuàng)新意識(shí)的強(qiáng)化。在遙感技術(shù)日益發(fā)展的當(dāng)下，在水利工程設(shè)計(jì)與規(guī)劃中充分的運(yùn)用現(xiàn)代科技帶來(lái)的高效與準(zhǔn)確外，還需要對(duì)其進(jìn)行廣泛的創(chuàng)造性使用與推廣，以推動(dòng)設(shè)計(jì)規(guī)劃人才與具體技術(shù)施工人才的工種結(jié)合，對(duì)傳統(tǒng)的工作思路與模式進(jìn)行轉(zhuǎn)變。具體的說(shuō)，水利工程的設(shè)計(jì)與規(guī)劃需要考慮以下方面的具體問(wèn)題：居民分布、流域分布、災(zāi)害地帶狀況、建筑物情況、農(nóng)林業(yè)的狀況和自然環(huán)境、污染因素、突發(fā)性事件等諸多的相關(guān)信息。在對(duì)各種信息資料進(jìn)行權(quán)衡的基礎(chǔ)上再結(jié)合著水文、水利、水質(zhì)等具體的水利方面內(nèi)容進(jìn)行水利工程的設(shè)計(jì)與規(guī)劃。而操作這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、集成和最后的信息處理、三維圖像的顯示以及實(shí)際效果模型的生成，都體現(xiàn)出了現(xiàn)代技術(shù)手段的功效，也是對(duì)每個(gè)設(shè)計(jì)員的考驗(yàn)之一。

2 遙感技術(shù)的發(fā)展對(duì)水利工程設(shè)計(jì)規(guī)劃模式的影響

第一，在運(yùn)用遙感技術(shù)時(shí)，可以使用圖像分類(lèi)的辦法，獲取水利工程設(shè)計(jì)規(guī)劃所需要的詳細(xì)、具體的信息，通過(guò)這種手段對(duì)設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng)和需要解決的問(wèn)題等信息進(jìn)行集中處理，通過(guò)這種處理使得各種數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)，提供設(shè)計(jì)規(guī)劃中所需要的精確信息。并組織設(shè)計(jì)人員和技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上根據(jù)設(shè)計(jì)組在水利工程設(shè)計(jì)規(guī)劃中，對(duì)具體應(yīng)用的區(qū)域、部門(mén)等進(jìn)行具體目的的分組，每組可以根據(jù)需要選取特定區(qū)域的遙感數(shù)字信息，諸如圖像、數(shù)字等，在具體需要的圖像的選取中，通過(guò)具體圖像的空間分辨率、光譜分辨率以及信息的成像時(shí)間和質(zhì)量等問(wèn)題進(jìn)行探討，保證所用信息圖像的精準(zhǔn)性，必要情況下，還可以考慮使用其他必要的設(shè)備和科技手段進(jìn)行數(shù)據(jù)的前期驗(yàn)證與對(duì)成像圖像進(jìn)行后期跟蹤處理。各個(gè)設(shè)計(jì)小組和不同的部門(mén)在根據(jù)研究區(qū)域，收集、分析遙感技術(shù)獲得的地面參考信息與水利工程設(shè)計(jì)規(guī)劃的相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，還可以與衛(wèi)星地面站合作的方式，對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行包括輻射校正、幾何校正，以確保水利工程數(shù)據(jù)的絕對(duì)精確。

這些數(shù)據(jù)中包括地面信息數(shù)據(jù)、地面物態(tài)位置數(shù)據(jù)、環(huán)境保護(hù)數(shù)據(jù)、水利工程設(shè)施數(shù)據(jù)和農(nóng)林水利方面的數(shù)據(jù)等，因而需要將其具體的情況進(jìn)行三維技術(shù)的圖像化和模型展現(xiàn)，以確保數(shù)據(jù)的直觀。運(yùn)用遙感技術(shù)，可以使得水利工程設(shè)施區(qū)域的環(huán)境監(jiān)測(cè)得到體現(xiàn)，這也是在具體施工過(guò)程中和工程完成后產(chǎn)生的影響所必須進(jìn)行事先評(píng)估的事項(xiàng)。使用遙感技術(shù)既可整體的觀測(cè)空氣質(zhì)量、土壤類(lèi)別、植被分布和具體的水文水質(zhì)狀況，在作為工程設(shè)計(jì)前考慮環(huán)境狀況的數(shù)據(jù)的同時(shí)，還可以為周?chē)霓r(nóng)林業(yè)等規(guī)劃提供決策依據(jù)。在某些特殊時(shí)刻，還可以實(shí)時(shí)快速的跟蹤和監(jiān)測(cè)，對(duì)于突發(fā)性的環(huán)境污染尤其是在水利工程項(xiàng)目施工過(guò)程包括從具體的備料到施工再到最后的使用過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種突發(fā)事件，能夠及時(shí)掌握信息，及時(shí)實(shí)施處理，減少經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

在工程的設(shè)計(jì)與規(guī)劃中，需要利用遙感技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)自然災(zāi)害和災(zāi)害地質(zhì)狀況，需要用遙感技術(shù)對(duì)當(dāng)?shù)?、流域的暴雨、水土流失、植被破壞以及地震活?dòng)狀況和泥石流、山體滑坡等具有重大破壞性的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行必要的調(diào)查，對(duì)水利工程設(shè)計(jì)規(guī)劃的周?chē)鷧^(qū)域、流域狀況進(jìn)行具體的監(jiān)測(cè)，也都非常有必要。尤其是在設(shè)計(jì)一些大型、具有重要戰(zhàn)略意義和民生意義的重大水利工程項(xiàng)目時(shí)，必須充分利用衛(wèi)星預(yù)測(cè)地震技術(shù)對(duì)其地質(zhì)材料進(jìn)行精確分析，運(yùn)用遙感中的電磁波輻射和電離層異常監(jiān)測(cè)、紅外輻射監(jiān)測(cè)以及衛(wèi)星重力監(jiān)測(cè)等對(duì)地質(zhì)、地理、地域進(jìn)行細(xì)致的研究與判斷。此外，也還需要用其他的技術(shù)手段對(duì)遙感技術(shù)反饋生成的具體圖像進(jìn)行分門(mén)別類(lèi)的分類(lèi)，通過(guò)這種分析研究各項(xiàng)參數(shù)、數(shù)據(jù)的辦法，以及對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行比較研究的方式，彌補(bǔ)各種分類(lèi)中的不足，然后根據(jù)實(shí)際的分類(lèi)要求和所需要的圖像數(shù)據(jù)特征，進(jìn)行高效的優(yōu)先選擇。這些不同的技術(shù)分類(lèi)法，可以有效的適用于多種不同的狀況，可以對(duì)其進(jìn)行高效的比較、選擇與組合，確保獲取信息與參數(shù)的絕對(duì)可靠和最小誤差值，將因?yàn)榧夹g(shù)原因造成的損失降到最低限度。

運(yùn)用遙感技術(shù)提供的數(shù)據(jù)信息，還可以進(jìn)一步進(jìn)行生成三維的精確圖像，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)水利工程設(shè)計(jì)規(guī)劃所需要的具體數(shù)據(jù)、各項(xiàng)工程需要的實(shí)際信息與圖像等進(jìn)行復(fù)制、模擬以及模型表現(xiàn)。尤其是對(duì)非常重要的項(xiàng)目，可以進(jìn)行模型制作和系列的展現(xiàn)，以提升設(shè)計(jì)中的直觀性與進(jìn)行各種場(chǎng)合的講解與說(shuō)明中的操作性能與便捷性。而對(duì)這些遙感技術(shù)信息的生成物進(jìn)行技術(shù)操作，還必須依賴(lài)于多種技術(shù)的合作和數(shù)據(jù)的彼此交換，因而提高了設(shè)計(jì)人員合作中的操作性難度。

對(duì)上述的水利工程所需要的數(shù)據(jù)和要素把握，已經(jīng)不是原來(lái)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)模式所能應(yīng)對(duì)的，這些數(shù)據(jù)量的特點(diǎn)是，復(fù)雜、精確、龐大。必須有計(jì)算機(jī)技術(shù)在遙感技術(shù)提供多方面數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行輔助處理，沒(méi)有對(duì)各種信息的綜合處理與最后的分類(lèi)處理，技術(shù)人員和工程師們會(huì)很難精確的把握這些信息，并在水利工程的設(shè)計(jì)中進(jìn)行精確的反映，從而給各方面的環(huán)節(jié)帶來(lái)隱患或在施工中的問(wèn)題。現(xiàn)代水利工程越來(lái)越具有高精尖的科學(xué)特點(diǎn)，無(wú)論是水利設(shè)施還是水利工程所運(yùn)用的材料、設(shè)備及其所發(fā)揮的作用，都展現(xiàn)出這一特點(diǎn)，傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計(jì)規(guī)劃思路，很難滿(mǎn)足這些需要。設(shè)計(jì)組的技術(shù)人員這時(shí)已經(jīng)遠(yuǎn)不是設(shè)計(jì)員，而是集設(shè)計(jì)員、信息處理員和設(shè)計(jì)操作員為一體的綜合型技術(shù)人員，對(duì)其跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的知識(shí)要求與綜合考慮問(wèn)題的能力、抽象能力等個(gè)人素質(zhì)都提出了很大的挑戰(zhàn)。

遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，已經(jīng)把人類(lèi)社會(huì)帶入了一個(gè)數(shù)字化、信息化、立體化的社會(huì)，運(yùn)用遙感技術(shù)的全方位和全天候的觀測(cè)，可以大大提升人們的作業(yè)效率，改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)的工作思路與模式，水利工程的設(shè)計(jì)與規(guī)劃尤其是一些重大項(xiàng)目的水利設(shè)施，必須運(yùn)用遙感技術(shù)提供的精確數(shù)據(jù)和三維圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行高質(zhì)量的、綜合性的設(shè)計(jì)與規(guī)劃。當(dāng)前，遙感技術(shù)領(lǐng)域已經(jīng)向深入的方向發(fā)展，已經(jīng)在遙感平臺(tái)、傳感器研制、系統(tǒng)集成等研發(fā)領(lǐng)域，產(chǎn)生了積極的效果和意義。

[1] 王照利、黃生、張敏中、馬勝利《森林資源調(diào)查中SPOT5遙感圖像處理方法探討》，發(fā)表于＜陜西林業(yè)科技＞2005 No.1 P.27-29，55

[2] 任源，楊曉晶. 遙感技術(shù)在現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測(cè)與環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用. 環(huán)境保護(hù)科學(xué)第33卷第3期，2007

[3] 王旭，徐永花，李莉. 遙感技術(shù)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì). 地下水第29卷第3期，2007

[4] 施益強(qiáng)，陳崇成，陳玲. 遙感技術(shù)在環(huán)境科學(xué)與工程應(yīng)用中的進(jìn)展. 科技導(dǎo)報(bào)，2002

[5] 徐鐵兵. 3s技術(shù)集成及其在環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用. 河北環(huán)境科學(xué)第3期，2002