遙感技術(shù)在地表水源地水體監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

余弦

摘 要：做好地表水源地水體監(jiān)測(cè)工作十分重要，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段很難直接獲取地面信息，監(jiān)測(cè)體系不健全，很難獲取到相關(guān)信息。遙感是一種科學(xué)、先進(jìn)的監(jiān)測(cè)手段，能夠幫助監(jiān)測(cè)人員客觀、快速的獲取到地表的水體信息，本文主要分析遙感技術(shù)在地表水源地水體監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù) 地表 水源地 水體監(jiān)測(cè) 應(yīng)用

地表水源作為人類生活與生產(chǎn)中的主要水源，做好地表水源地水體監(jiān)測(cè)工作十分的重要，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段很難直接獲取地面信息，監(jiān)測(cè)體系不健全，很難獲取到相關(guān)的信息。遙感是一種科學(xué)、先進(jìn)的監(jiān)測(cè)手段，能夠客觀、快速的獲取到地表的水體信息，對(duì)于地表水源地水體監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展有著十分重要的意義，下面就針對(duì)遙感技術(shù)在地表水源地水體監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行深入分析。

1.地表水源地水體遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的分析

1 . 1地表水源地水體遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)的結(jié)構(gòu)

要實(shí)現(xiàn)地表水源監(jiān)測(cè)與遙感監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)的有機(jī)結(jié)合，就需要建立起流域蓄水監(jiān)測(cè)與地表水源地湖蓄水監(jiān)測(cè)的框架，為了滿足監(jiān)測(cè)需求，整個(gè)系統(tǒng)需要涵蓋到流域蓄水監(jiān)測(cè)以及湖庫(kù)蓄水監(jiān)測(cè)兩個(gè)內(nèi)容，其中，流域蓄水監(jiān)測(cè)即將流域水文模型與點(diǎn)監(jiān)測(cè)結(jié)合起來(lái)，湖庫(kù)蓄水監(jiān)測(cè)能夠?qū)λ此畮?kù)水體點(diǎn)進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，這樣構(gòu)建出了一個(gè)立體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

在整個(gè)監(jiān)測(cè)框架之中需要應(yīng)用在遙感技術(shù)、地面水體監(jiān)測(cè)同化技術(shù)以及湖庫(kù)水體面積監(jiān)測(cè)技術(shù)，其中，湖庫(kù)水體面積監(jiān)測(cè)技術(shù)需要利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)源，這樣即可形成一種滿足時(shí)間與空間分辨率要求的技術(shù)體系。

1 . 2多星源地表水源地遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

為了對(duì)地表水源地進(jìn)行科學(xué)的管理，就需要定期頂水源水庫(kù)蓄水動(dòng)態(tài)進(jìn)行進(jìn)行科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)與分析，關(guān)注水質(zhì)與水量的變化情況，為了達(dá)到這一目標(biāo)，就需要使用高分辨率的衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為了提升監(jiān)測(cè)的精確度，多使用多顆衛(wèi)星，并采用中高分辨率相結(jié)合的模式來(lái)開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作。

根據(jù)現(xiàn)階段下衛(wèi)星的數(shù)據(jù)情況以及業(yè)務(wù)成本，一般選擇8到9顆高分辨率衛(wèi)星即可組成衛(wèi)星數(shù)據(jù)源組，利用高分辨率衛(wèi)星來(lái)改善測(cè)量的精度，利用中分辨率衛(wèi)星來(lái)滿足時(shí)間頻度的需求，這樣即可形成一種以旬為周期的水源地水體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1 . 3基于多光譜水體提取原理分析

在現(xiàn)階段下，基于多光譜水體遙感影像可以將提取水體的方式分為單波段閾值法、水體指數(shù)法以及譜間光譜法三種類型。

1.3.1 單波段閾值法

該種方式的判斷參數(shù)是一個(gè)單一波段，這種單一波段是水體特征最為突出的一個(gè)波段，再對(duì)閾值進(jìn)行劃分，單波段閾值法能夠充分的利用其水體的強(qiáng)吸收性特征與土壤和植被的反射性。單波段閾值法簡(jiǎn)單，但是其中有大量的混淆信息，識(shí)別的精度也受到了一定的制約。

1.3.2 水體指數(shù)法

關(guān)于水體指數(shù)，有著多種多樣的形式，其原理均為波段比值運(yùn)算方式，其典型水體指數(shù)有以下幾個(gè)類型：

第一，歸一化差異水體指數(shù)。歸一化差異水體指數(shù)最早由Mcfeeters提出，該種方式即使用近紅外波段CH NIR與綠光波段CH Green灰度值差比來(lái)消除植被，將水體突出出來(lái)。

第二，混合水體指數(shù)?；旌纤w指數(shù)最早由莫偉華提出，通過(guò)對(duì)水體指數(shù)物理特征的分析與水體光譜特征進(jìn)行結(jié)合提出了綜合歸一化植被指數(shù)與紅外波段混合的水體指數(shù)。

第三，新型水體指數(shù)WI1與WI2。新型水體指數(shù)WI1與WI2是基于MODIS第二波段基礎(chǔ)上產(chǎn)生，根據(jù)植被、建筑用地與水體地物光譜特征上產(chǎn)生。

2.基于面向?qū)ο蠓诸惙绞降乃w提取技術(shù)分析

2 . 1尺度分割法

與中分辨率遙感影像以及低分辨率遙感影像相比而言，高分辨率遙感影像在景觀形狀、紋理、結(jié)構(gòu)與細(xì)節(jié)方面有著突出的信息，如果將傳統(tǒng)光譜提取法應(yīng)用在高分辨率遙感影像中，那么是很難進(jìn)行區(qū)分的，這也會(huì)限制地物提取技術(shù)的精度與效率，在這種模式下，處理結(jié)果中會(huì)出現(xiàn)細(xì)小斑塊。為此，需要對(duì)分類基本單元進(jìn)行研究，將其整體特性作為判斷依據(jù)，利用對(duì)象本身的特征以及相關(guān)關(guān)系特征。

其中，最為關(guān)鍵的技術(shù)就是影像分割技術(shù)，這一技術(shù)能夠?qū)袼攸c(diǎn)矩陣影像分為不同的小區(qū)域，在操作時(shí)，需要根據(jù)不同的尺寸來(lái)分析，在應(yīng)用該種技術(shù)時(shí)，需要采取科學(xué)有效的措施保障影像分割區(qū)域的同質(zhì)性，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)化的分割。為了達(dá)到這一目的，就需要從單像元來(lái)進(jìn)行合并，對(duì)于相鄰影響區(qū)，需要采用合并延伸法。其計(jì)算思想為，在單個(gè)像元開(kāi)始，與鄰近像元進(jìn)行合并，再計(jì)算完成后需要將輸出結(jié)果作為下一次計(jì)算輸入單元，再次與相鄰對(duì)象進(jìn)行合并，直到不能與其他對(duì)象進(jìn)行合并。

其中，影像能夠看做區(qū)域與區(qū)域中的一個(gè)拓?fù)潢P(guān)系，在初始階段，每個(gè)像素都是一個(gè)區(qū)域，能夠與周?chē)鷧^(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的連通性分析，在進(jìn)行分析時(shí)，需要利用形狀特征與多層光譜進(jìn)行描述，在對(duì)區(qū)域進(jìn)行合并時(shí)，需要將區(qū)域鄰接圖區(qū)域作為入口，對(duì)符合相關(guān)條件的區(qū)域進(jìn)行搜索，再將不同的區(qū)域進(jìn)行合并處理。在合并的過(guò)程中，需要確定好閾值條件，該種閾值條件不同于傳統(tǒng)分割法中的閾值，在閾值相對(duì)較小的情況下，只有相似區(qū)域條件才能夠滿足需求，此時(shí)，區(qū)域尺度也較小；在閾值較大的情況下，區(qū)域尺度也較大。遙感影像有著數(shù)據(jù)量大的特征，影像像素點(diǎn)眾多，如果同時(shí)處理整幅圖，那么效率必然不理想，考慮到這一因素，可以使用初始區(qū)域鄰接圖進(jìn)行處理。具體的算法流程詳見(jiàn)圖1。

2 . 2知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建

在進(jìn)行影像分割之后會(huì)出現(xiàn)紋理、光譜以及開(kāi)光特征，這就會(huì)有效提升其特征維數(shù)，很容易出現(xiàn)Huge現(xiàn)象，降低效率，考慮到這一因素，就需要使用最大相關(guān)性最小冗余度方式進(jìn)行挑選，選擇相應(yīng)的特征變量，再進(jìn)行識(shí)別和分類。

其中，面向?qū)ο蠓诸惖匚镒R(shí)別的特征主要是全局特征、空間特征以及對(duì)象特征，在這些特征之中，空間特征描述的對(duì)象與對(duì)象之間的關(guān)系，對(duì)象特征則描述的是對(duì)象的光譜與紋理。endprint

3.地表水源地水體天地?cái)?shù)據(jù)同化技術(shù)方式3 . 1技術(shù)框架分析

衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)可以快速的獲取到相關(guān)區(qū)域信息，地面監(jiān)測(cè)能夠精確的獲取到相關(guān)點(diǎn)信息，而地面監(jiān)測(cè)法則需要使用轉(zhuǎn)換與推導(dǎo)的方式來(lái)獲取信息，在衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展之下，很多區(qū)域監(jiān)測(cè)信息都是很容易被獲取的，這就能夠觀測(cè)到不同角度的實(shí)時(shí)信息，為提升水資源監(jiān)測(cè)能力奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 . 2 監(jiān)測(cè)注意事項(xiàng)

在開(kāi)展地表水源地監(jiān)測(cè)時(shí)，需要將重點(diǎn)放置在水源地蓄水量的監(jiān)測(cè)上，要注意到，水庫(kù)蓄水狀況監(jiān)測(cè)效果會(huì)受到水域蓄水狀態(tài)與庫(kù)容曲線準(zhǔn)確性的影響，水庫(kù)在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)沖淤變形以及庫(kù)底淤泥的情況。遙感能夠快速的獲取到相關(guān)的指標(biāo)，這種指標(biāo)獲取情況與地表水源監(jiān)測(cè)蓄水量指標(biāo)有著密切的關(guān)系，采用遙感技術(shù)可以有效修補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式的不足，還能夠?qū)λ畮?kù)特征曲線進(jìn)行實(shí)時(shí)的修正，提升監(jiān)測(cè)精度與準(zhǔn)確度。

在進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要以時(shí)間為關(guān)聯(lián)項(xiàng)來(lái)建立點(diǎn)鋸數(shù)據(jù)集，對(duì)水位—面積關(guān)系曲線進(jìn)行適宜的修正，再以原有庫(kù)容曲線為基礎(chǔ)來(lái)建立相關(guān)的關(guān)系模型，輸入水位—面積關(guān)系曲線，完成以上工序后，即可輸入地面實(shí)測(cè)數(shù)位，利用曲線來(lái)計(jì)算水庫(kù)蓄水量，這樣即可得到最后的評(píng)價(jià)成果。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，點(diǎn)據(jù)會(huì)不斷的進(jìn)行積累，此時(shí)即可對(duì)水庫(kù)特征曲線進(jìn)行修正，采取科學(xué)有效的措施提升監(jiān)測(cè)的精度與準(zhǔn)確度。

4.結(jié)語(yǔ)

總而言之，水源地是大自然中湖泊與河流的源頭，也是人類生存與發(fā)展水資源的源頭，水源地與人類的生存有著密切的關(guān)系，在社會(huì)的發(fā)展之下，人類生活與生產(chǎn)對(duì)于水資源也提出了更高的需求。就現(xiàn)階段來(lái)看，我國(guó)水資源還存在時(shí)空分布不均衡、人均水資源量少的特點(diǎn)，水資源供求矛盾突出，因此，必須要對(duì)這些水資源進(jìn)行科學(xué)的調(diào)度與管理。遙感技術(shù)為地表水源地水體監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展提供了良好的條件，該種監(jiān)測(cè)方式是值得進(jìn)行推廣和使用的。

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