淺談遙感技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

□卞英春 □周 俊 □朱文杰(江蘇省水文水資源勘測局常州分局)

淺談遙感技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

□卞英春 □周 俊 □朱文杰(江蘇省水文水資源勘測局常州分局)

文章是針對遙感技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中應(yīng)用的探討。遙感技術(shù)自從20世紀60年代發(fā)展以來，因其高效率、高精度的特點在各個領(lǐng)域內(nèi)都得到了廣泛應(yīng)用。筆者結(jié)合自身的工作經(jīng)驗和相應(yīng)的理論知識，首先對遙感技術(shù)的特點，以及它在水文勘測領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的優(yōu)勢進行了分析，而后詳細論述了遙感技術(shù)在水文領(lǐng)域內(nèi)的具體應(yīng)用措施以及相關(guān)的注意事項。

水文水資源；遙感技術(shù)；應(yīng)用

1 遙感技術(shù)概念及特點

遙感技術(shù)是20世紀60年代根據(jù)電磁波理論展起來的一種探測技術(shù)，它通過應(yīng)用各種傳感儀對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息進行收集和處理，從而形成圖像，以達到對地面各景物目標進行識別和探測的目標。遙感技術(shù)是一項綜合性較強的探測技術(shù)，可滿足現(xiàn)實生活中不同的需求，如在氣象觀測、資源考察、地圖測繪等方面都有應(yīng)用。遙感技術(shù)的特點在于速度快、質(zhì)量高，遙感技術(shù)應(yīng)用在水文勘測領(lǐng)域中，不僅可以簡化工作程序，節(jié)約人力資源，提高工作效率，而且其工作成本低，測量信息數(shù)據(jù)量大，可以給研究者提供全方位的可靠數(shù)據(jù)。我國1998年長江抗洪救險中，就是利用了衛(wèi)星所提供的圖形對水情進行的分析。具體來講，遙感技術(shù)在水文領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢可以歸納為：

1.1 信息量大，可實現(xiàn)全天候監(jiān)測

遙感技術(shù)不僅可以獲得可見光波信息，而且可以獲得可見光波以外的紫外線、紅外線、微波波段等信息，從而通過成像來使肉眼所見不得的物體特征顯現(xiàn)出來，全面擴展了水位工作中的觀測信息量。另外，遙感技術(shù)在應(yīng)用過程中不受植被、云霧、冰層等影響，可實現(xiàn)全天候監(jiān)測，能擴充水文勘測的調(diào)查量，能更好的認識水文變化的規(guī)律。

1.2 沒有地域局限性

在傳統(tǒng)的人工作業(yè)采集水文勘測資料時，經(jīng)常會受到惡劣天氣、復(fù)雜地形的干擾，如冰雪、海洋、沙漠以及一些人煙稀少的地區(qū)，因地域存在一定的危險性從而給人工作業(yè)帶來了極大的困難，使得數(shù)據(jù)收集也不完整。而當利用遙感技術(shù)時則可以避免這一問題，遙感技術(shù)不受地域和國界的限制，可以全方位的收集水文數(shù)據(jù)和資料，使水文工作中的資料與數(shù)據(jù)更加全面化，提高水文研究的科學性和精確度。

1.3 收集資料快捷

遙感技術(shù)中的陸地衛(wèi)星實現(xiàn)全球覆蓋成像周期僅為16d左右，而且如果是多顆衛(wèi)星同時作業(yè)，還可以成倍的縮小探測周期。而在傳統(tǒng)的人工勘測時周期通常較長，而且會經(jīng)常受到其它因素的干擾而延長周期。因此，利用遙感衛(wèi)星技術(shù)效率高，周期短。

1.4 可一次性獲取大范圍內(nèi)的地物信息

遙感技術(shù)探測范圍大，尤其是當陸地衛(wèi)星的軌道高度達到910km左右時，通過遙感技術(shù)一次就能覆蓋到地面34000km2左右的面積。這樣寬闊的取相視域相對于人工實地勘測來講有著巨大的優(yōu)勢。

2 遙感技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 降水量監(jiān)測

降水量的監(jiān)測是指通過在云頂溫度和降水點之間建立關(guān)系，并且利用衛(wèi)星信息和地面雨量站之間的差值進行監(jiān)測。而對于一些雨量站比較稀疏的地方，除了常規(guī)的雨量站監(jiān)測之外，還可以利用雷達進行監(jiān)測，從而獲得相關(guān)降雨量的數(shù)據(jù)。雷達在降雨量估算處理中主要用于局部或者短缺的降雨量預(yù)報，它可以利用空間信號來處理相關(guān)的數(shù)據(jù)，并能采集相應(yīng)的降水粒子，通過計算機對降水量進行計算。除雷達之外，還有氣象衛(wèi)星和航空飛機等都可以應(yīng)用在降水量估算中。如果雷達不能很好的進行處理數(shù)據(jù)，例如云層比較厚的時候，可以采用衛(wèi)星和雷達結(jié)合的方式對其進行計算。衛(wèi)星通常用在大面積降水量預(yù)報的時候，利用衛(wèi)星進行估算的主要有微波輻射法、綜合方法等。目前經(jīng)常利用航空飛機深入到云層中，對云層以及周圍進行監(jiān)測，這樣可以從不同角度監(jiān)測出云層和余地的分布狀況，然后利用計算機技術(shù)對相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析和處理，從而為水文研究部門提供可靠的依據(jù)。

2.2 蒸發(fā)量監(jiān)測

蒸發(fā)量監(jiān)測是一種通過物理方法來對地表能量與質(zhì)量轉(zhuǎn)化的勘測手段。隨著近年來遙感技術(shù)不斷應(yīng)用，對于蒸發(fā)量的估算也趨于成熟。蒸發(fā)量的計算主要通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，如統(tǒng)計經(jīng)驗法、能量余項法等，也可以用全遙感信息模型進行計算。根據(jù)這些模型各自的特點，還可以將這些模型分為多層模型，使其發(fā)揮各自優(yōu)勢。一層模型主要可以用在區(qū)別地表上土壤和植被方面，二層模型則主要用來計算地表植被或是地下土壤和地上熱量之間的余熱上。目前，也有使用多層模型將土壤分成很多層。近幾年，我國利用遙感數(shù)據(jù)在地表特征參數(shù)的基礎(chǔ)上，建立起了政務(wù)蒸騰計算模型，從而實現(xiàn)了對非均勻地面條件下的蒸散計算，給蒸發(fā)量的監(jiān)測和計算帶來了便捷的條件。

2.3 地下水遙感

在傳統(tǒng)的水位勘測領(lǐng)域中，地下水觀測一直是一個很復(fù)雜的環(huán)節(jié)，經(jīng)常因為各種困難導致人工勘測數(shù)據(jù)不足，從而造成地下水觀測數(shù)據(jù)不準確。而有了遙感技術(shù)應(yīng)用，則可以通過對地表植被以及地貌形狀來間接得到地下水的勘測數(shù)據(jù)。這是由于地下水雖然不能直接被觀測到，但地下水反映在地表上及地表植被上的信息可以通過遙感圖像技術(shù)破譯出來，從而間接得到地下水文信息。

2.4 徑流量預(yù)測、預(yù)報

凈流量的勘測和預(yù)報主要是以衛(wèi)星遙感系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)及水文氣象站的數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過將主要的信息輸入到水文模型中來計算得到的相關(guān)信息。遙感技術(shù)不能直接針對河川徑流進行估算，但是可以用遙感技術(shù)對植被、土壤、地貌及相關(guān)水系等進行研究，用降水量、蒸發(fā)量及土壤含水量等要素來進行估算。通過上述信息建立起相應(yīng)的模型，經(jīng)過計算以獲得徑流量的勘測和預(yù)報結(jié)果。最早的徑流量預(yù)算方法就是以遙感技術(shù)為基礎(chǔ)，然后利用了水文模型、衛(wèi)星云圖來對地表的植被和土壤進行分析，并使用雷達對降水量進行預(yù)測來進行輔助。近年來隨著遙感技術(shù)在水資源勘測領(lǐng)域的應(yīng)用，新型的以多種覆蓋類型蒸發(fā)的計算方法逐漸被研究得以應(yīng)用，為徑流量的預(yù)測、預(yù)報提供了相應(yīng)的科學依據(jù)。

3 遙感技術(shù)在水資源領(lǐng)域中應(yīng)用的注意事項

3.1 對資料與數(shù)據(jù)的采用有選擇性

遙感技術(shù)在水位勘測領(lǐng)域中的優(yōu)勢是毋庸置疑的，但針對遙感技術(shù)獲取信息量大的特點，需要水文工作在資料以及數(shù)據(jù)的采用上有一定的選擇性，如航天遙感資料中不同的資料來源有不同的數(shù)據(jù)特點，尤其是在地面分辨率以及覆蓋區(qū)域上差異較大，但是也各自有不同的優(yōu)勢。因此，水文工作中要根據(jù)研究項目的目的來選取合適的遙感資料與數(shù)據(jù)以供其應(yīng)用。

3.2 遙感技術(shù)與人工作業(yè)結(jié)合

遙感技術(shù)相對人工作業(yè)來講盡管有著很大的優(yōu)勢，但在實踐操作中不應(yīng)當完全否定人工作業(yè)，而應(yīng)該將二者進行完美的結(jié)合應(yīng)用。究其原因，在于遙感技術(shù)并不能提供水文研究所需要的所有資料與數(shù)據(jù)，需要人工勘測進行補充。而且，就遙感技術(shù)取得的資料來講，其中重要的內(nèi)容需要人工作業(yè)來對其進行驗證和審核，保證遙感技術(shù)所取得的資料與數(shù)據(jù)解譯的準確性。

4 結(jié)語

隨著遙感技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的深入應(yīng)用，它已經(jīng)逐漸取代了許多傳統(tǒng)的人工勘測手段。遙感技術(shù)不僅提高了工作的效率，縮短了勘測工作的周期，同時也提高了水文模型和預(yù)算的精確度。但目前遙感技術(shù)在該領(lǐng)域內(nèi)仍有許多問題存在，如對于問題的解決程度、技術(shù)的實用化等，有待于遙感及相關(guān)水利專業(yè)人員在今后的應(yīng)用中給予徹底的解決。

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[2]許有鵬,朱靜玉.遙感信息在水文動態(tài)模擬中的應(yīng)用[J].水科學進展,2009,6（2）.

[3]魯?shù)?遙感技術(shù)在國土資源調(diào)查中的應(yīng)用[J].國土資源，2008：17-18.

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1673-8853（2014）01-0051-02

2013-12-20

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