論水工環(huán)地質領域遙感應用技術的發(fā)展現(xiàn)狀

■張榮波

（中化地質礦山總局河南地質勘查院　河南　鄭州　450011）

論水工環(huán)地質領域遙感應用技術的發(fā)展現(xiàn)狀

■張榮波

（中化地質礦山總局河南地質勘查院河南鄭州450011）

自上世紀80年代以來的大量實踐證明，水工環(huán)地質領域遙感應用技術因其信息量大、宏觀、快速、節(jié)省經費且具有多時相動態(tài)監(jiān)測等方面的優(yōu)勢，已被廣泛應用于水文地質勘查、評價、大型工程選線(址)、區(qū)域穩(wěn)定性評價、礦山及地質災害調查、評價預測及地質環(huán)境評價預測等領域?；诖?，筆者主要從遙感信息源及其發(fā)展和水工環(huán)領域遙感應用技術的發(fā)展現(xiàn)狀這兩個方面，來論述水工環(huán)地質領域遙感應用技術。

遙感信息水工環(huán)地質應用技術

1　主要遙感信息源及其發(fā)展

根據(jù)傳感器類型不同，遙感圖像可分為可見光攝影、紅外攝影和掃描、多光譜掃描、微波雷達和成像光譜圖像等。10多年來，傳感器技術迅猛發(fā)展，主要表現(xiàn)在：①圖像分辨率提高，衛(wèi)星圖像分辨率已達到米級。②具備立體觀察功能。③應用波段數(shù)增加，機載高光譜成像儀已投入使用。如美國的AVIRIS(航空可見光/紅外成像光譜儀)，波譜范圍O.4～2.5/l，波段數(shù)224個。CASI(袖珍航空光譜成像儀)，波譜范圍0.4～0.95/u，波段數(shù)72個。高光譜成像光譜儀簡稱成像光譜儀，也稱超光譜成像儀，按其波段數(shù)目可分為高光譜成像光譜儀(波段數(shù)<1000，通常100～200左右)和甚高光譜成像光譜儀(波段數(shù)1000～10000)，后者多為測量大氣化學成分而研制的。傳統(tǒng)的多光譜成像的波段數(shù)只有幾個，高光譜成像的波段數(shù)大幅提高，波段連續(xù)性強，光譜分辨率高，使得運用光譜分析技術成為可能。

近年來發(fā)射的主要對地觀測衛(wèi)星及圖像進步簡述如下：1999年美國發(fā)射了Landsat7衛(wèi)星，其ETM+圖像分辨率與過去的TM相同，為30m，增加分辨率15m的全色波段(PAN)。熱紅外波段ETM+6分辨率從TM6圖像120m基礎上提高到60m。TM圖像圖幅185× 185km，最大可放大到1：10萬。1995年升空的加拿大雷達衛(wèi)星RADARSAT為C波段、HH極化方式，具7種模式，25種波束的特點，分辨率有10、25、35、50、100m多種，圖幅501an×50km～500Km×500km，有立體觀察功能，實際重復周期1～8d。1999年9月，美國IKONOS一2發(fā)射成功，圖像分辨率高達1m。

2015年6月26日14時22分，高分八號衛(wèi)星在我國太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進入預定軌道。并且中國航天科技集團公司計劃建成的0.5m高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星系統(tǒng)，將于2016年底執(zhí)行首次發(fā)射。

2　水工環(huán)地質領域遙感應用技術的發(fā)展現(xiàn)狀

經過30多年的應用研究，遙感技術依靠傳感器技術、圖像處理技術及計算機技術的提高，在水工環(huán)領域的應用取得了長足的發(fā)展。遙感水文地質開始逐步形成一門獨立的學科?？v觀國內外遙感技術在水工環(huán)領域的一些應用成果，可把近年來遙感技術的應用發(fā)展現(xiàn)狀概括為以下幾個方面：

2.1從目視解譯發(fā)展到計算機輔助解譯

如線性影像計算機自動判釋專家系統(tǒng)及土地利用(分類)計算機判讀模型以及機助信息提取與制圖系統(tǒng)等，可利用多光譜數(shù)據(jù)不同譜段對應的地學特征，解譯植被、微地貌、巖類等。

2.2從幾何形態(tài)解譯到充分利用光譜信息

過去的多光譜遙感數(shù)據(jù)波段劃分過少，只有幾個波段，使地面波譜測試數(shù)據(jù)與圖像光譜數(shù)據(jù)難以精確比較。因此，圖像解譯工作很少考慮地物的波譜特征，主要根據(jù)影像的色彩、色調、紋理、陰影等所形成的幾何形態(tài)特征。隨著機載成像光譜儀(高光譜)技術的商業(yè)運作及2000年前后的高光譜成像衛(wèi)星的發(fā)射，使得用光譜信息對地物的分析更精細、更準確。

2.3出現(xiàn)地面溫度反演技術

地面溫度反演是指從熱紅外圖像數(shù)據(jù)的輻射亮度值獲得地表溫度信息。反演方法主要有地表溫度多通道反演法和多角度數(shù)據(jù)進行組分溫度反演法等。

2.4從定性分析評價到依靠計算機數(shù)字模型模擬的定量分析評價

如遙感技術在地下水流系統(tǒng)應用中，根據(jù)遙感數(shù)據(jù)建立的地形、流域面積、水系密度等數(shù)據(jù)集結合氣象數(shù)據(jù)建立空間補給模型。數(shù)字模型成為遙感技術實現(xiàn)定量評價的重要途徑，而DEM/DTM是涉及地形數(shù)據(jù)計算方面不可缺少的工具。

2.5使用單一遙感信息源到多元信息擬合

目前的遙感應用技術，已不再是單一使用各種遙感數(shù)據(jù)，而是根據(jù)需要結合利用了其他信息源，如地質、地形、水文、土壤、植被、氣象、巖土物理力學特征及人類活動等資料。這樣，圖像數(shù)據(jù)的預處理尤其重要，如幾何較正、多波段數(shù)字合成、鑲嵌、數(shù)據(jù)變換等，而地理信息系統(tǒng)(GIS)在多元信息數(shù)據(jù)管理中起著重要作用。

2.6從單一手段應用到多手段應用

近年來，遙感技術(RS)與地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)的綜合應用，即“3s”技術，成為遙感技術應用的主流。GIS是數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)圖形處理、各主題網(wǎng)件疊加、制圖的重要工具。GPS可以對地面控制點精確定位，提高遙感數(shù)據(jù)空間精度。另外，在具體手段配合上，也出現(xiàn)了遙感技術與物探技術、鉆探技術等相結合的新方法。

2.7數(shù)字攝影測量技術的發(fā)展

數(shù)字攝影技術的成熟，推進了制圖工作的發(fā)展，改善了基礎圖件的質量和成圖效率，并影響著遙感技術的調查方法。該技術的產品可直接作為GIS的數(shù)據(jù)源，便于遙感與GIS一體化研究與開發(fā)。如我國自己開發(fā)的全數(shù)字攝影測量軟件VIRTUOZO，具有數(shù)字化測圖、自動生成DEM/DTM和等高線、生成正射影像等功能。

2.8遙感技術應用成果向著便于保存、復制、攜帶及傳輸方向發(fā)展

這意味著遙感技術應用成果的數(shù)字化。由于是數(shù)字成果，可載于多種介質上，如CD—ROM、磁帶及計算機硬盤上，使攜帶處理更加方便。隨著1998年“數(shù)字地球”計劃的提出及我國國土資源部“數(shù)字國土”工程的實施，遙感應用成果數(shù)字化顯得尤其必要。

3　結束語

水工環(huán)地質領域遙感應用技術走過了從定性評價到半定量和定量評價、從指示要素分析到計算機模型模擬、從單一解譯到綜合方法互補等階段。水工環(huán)領域遙感應用技術具有信息量大、宏觀、快速、節(jié)省經費，且具有多時相動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)勢，已經被人們廣泛應用于水工環(huán)地質領域解譯與評價。

[1]中華人民共和國建設部,地質工程勘察規(guī)范 [s].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002,2.

[2]王大純,張大權,史毅虹等.地質勘查學基礎 [M].北京:地質出版社，1995.

P641.4+3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-284-1