水利信息化中遙感技術(shù)的運(yùn)用及問題分析

王銀鈴

（開封市祥符區(qū)水利局，河南 開封 475000）

水利信息化中遙感技術(shù)的運(yùn)用及問題分析

王銀鈴

（開封市祥符區(qū)水利局，河南 開封 475000）

本文首先介紹遙感技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)，分析遙感在水利工程中的發(fā)展以及在水利各個(gè)方面保持的現(xiàn)狀，并就水利信息化中遙感技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行闡述，旨在闡明遙感技術(shù)在水利信息化中的重要性。

水利信息化；遙感技術(shù)；重要性

遙感經(jīng)歷了多個(gè)發(fā)展階段，包括地面、航空和航天遙感等發(fā)展階段的對(duì)地面的一種觀測(cè)技術(shù)，這是一種綜合性技術(shù)。之后誕生的航天遙感拓寬了人們觀測(cè)地面的視野，同時(shí)增加了對(duì)地球信息獲得的手段，同時(shí)也將遙感運(yùn)用到了各個(gè)領(lǐng)域，如土地、植被、水文、海洋還有地質(zhì)等，在這些領(lǐng)域中，遙感得到了充分利用。隨著信息技術(shù)不斷發(fā)展，我國水利信息化建設(shè)也使用到了遙感技術(shù)。遙感在水利信息化建設(shè)中的運(yùn)用包括水利綜合建設(shè)運(yùn)用，水利信息基礎(chǔ)建設(shè)和其他重點(diǎn)工程等，并且都起到了重要的作用。

1 遙感技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)

1.1 獲得遙感數(shù)據(jù)的手段更多樣和細(xì)致

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，航天領(lǐng)域、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)等各個(gè)方面都得到了快速發(fā)展，所以獲得遙感數(shù)據(jù)的手段比起以前來說就更加多樣和細(xì)致。遙感的多樣化主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，即遙感平臺(tái)和傳感器的多樣化以及觀測(cè)角度的多樣化。從遙感平臺(tái)這個(gè)方面來說，從以前傳統(tǒng)的載人飛機(jī)、低地球軌道衛(wèi)星，發(fā)展到現(xiàn)在的無人機(jī)、中高軌道衛(wèi)星，并且還增加了航天飛機(jī)和國際空間站等其他特殊的平臺(tái)。與此同時(shí)，傳感器的系統(tǒng)也在不斷完善，從最初的攝影系統(tǒng)、被動(dòng)傳感器、光學(xué)傳感器到現(xiàn)在先進(jìn)的掃描系統(tǒng)、主動(dòng)傳感器、微波傳感器等。遙感的細(xì)致化體現(xiàn)在對(duì)數(shù)據(jù)的采集更加精確和密集，其中就包括對(duì)空間維、時(shí)間維、光譜維和角度維數(shù)據(jù)的采集，并且現(xiàn)在的采集能夠得到更加完整的信息［1］。

1.2 對(duì)遙感數(shù)據(jù)的處理更為自動(dòng)化

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，通過遙感技術(shù)能夠更加快速地獲得大量的信息，這也就表明遙感技術(shù)在處理數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)該盡可能地避免人為因素的影響，由此提高數(shù)據(jù)處理的速度及效率，同時(shí)處理遙感數(shù)據(jù)的過程應(yīng)該盡早實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。遙感技術(shù)的研究人員為了能夠使遙感數(shù)據(jù)處理得更自動(dòng)化，做了大量的研究工作，因?yàn)椴煌臄?shù)據(jù)所涉及的算法是不一樣的，因此這其中包括了幾何校正、輻射校正、專業(yè)模型與算法等環(huán)節(jié)。所以，研究人員就需要先為遙感數(shù)據(jù)制定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，形成海量的遙感數(shù)據(jù)庫，之后就要建立普遍適合的遙感幾何模型，開發(fā)適合自身實(shí)際情況的數(shù)據(jù)處理算法，最后還要為遙感數(shù)據(jù)建立一個(gè)共享框架，實(shí)現(xiàn)關(guān)于遙感技術(shù)信息的共享。

1.3 遙感技術(shù)的應(yīng)用拓展

遙感技術(shù)的應(yīng)用隨著科技的發(fā)展其廣度和深度都得到了大幅度增加，其影響力也在日漸加深。不斷發(fā)展的遙感技術(shù)已經(jīng)與很多的應(yīng)用模型對(duì)接，其中包括資源環(huán)境、海洋、農(nóng)業(yè)以及全球氣候等應(yīng)用模型，借助集成地理信息和空間定位等工具，遙感為全球環(huán)境變化、規(guī)劃社會(huì)發(fā)展和輔助政府決策以及建筑基礎(chǔ)設(shè)施提供了可靠的信息。遙感技術(shù)的范圍擴(kuò)大到固體形變監(jiān)測(cè)等，且不只這些方面，遙感技術(shù)還應(yīng)用到了新的領(lǐng)域，如考古、疾病、犯罪等新領(lǐng)域。

2 遙感在水利信息化中應(yīng)用的現(xiàn)狀

信息化是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，水利信息化就是指在現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上開展的水利事業(yè)，從而提升水利工程的效率的過程。水利信息化是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的產(chǎn)物，在水利信息化發(fā)展的過程中，水利與遙感的結(jié)合發(fā)展也有30年歷史了，并且遙感技術(shù)在水利信息化過程中的應(yīng)用更是得到了快速發(fā)展，從而取得了很好的成果。相關(guān)規(guī)劃指明，要大力發(fā)揮遙感在水利信息化中的作用，促進(jìn)新技術(shù)、新方法的誕生［2］。遙感對(duì)于水利信息化來說，不僅僅只是作為獲取數(shù)據(jù)的一種手段，而是作為一種綜合技術(shù)的存在，是集數(shù)據(jù)獲取、處理、分析和定量表達(dá)的綜合。

2.1 對(duì)水文水資源的監(jiān)測(cè)

遙感技術(shù)在水利信息化中被廣泛運(yùn)用，其中包括地表水調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查和水資源評(píng)價(jià)等方面。對(duì)于水資源來說，使用遙感技術(shù)會(huì)比以前傳統(tǒng)的方法更快捷，而且更加全面，收獲更大，投入的人力、物力比之以前都小得多，監(jiān)測(cè)范圍越大，這方面的優(yōu)勢(shì)越明顯。

2.1.1 調(diào)查地表水。通過光學(xué)或者是雷達(dá)都能夠捕捉到河流、湖泊的圖像，因?yàn)楹恿骱秃词撬w性質(zhì)，而且它們與一般陸地表面的物理差異比較大。但是，水體發(fā)生變化的時(shí)候，如出現(xiàn)含沙或水深發(fā)生變化時(shí)，圖像就會(huì)發(fā)生變化。再者，濕地受到了植被的影響以及受到土壤反射的干擾，這樣的圖像就不準(zhǔn)確。面對(duì)這些復(fù)雜的情形，就出現(xiàn)了如閾值法、水體指數(shù)法、分類法、形態(tài)學(xué)發(fā)以及綜合方法等的計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別方法，并且這些方法在不同的地方取得了不錯(cuò)的效果。為了達(dá)到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的目的，遙感圖像在不同時(shí)間不同地區(qū)進(jìn)行配準(zhǔn)，就可以監(jiān)測(cè)到地表水資源的變化過程。

2.1.2 調(diào)查水文地質(zhì)。通過遙感數(shù)據(jù)找尋地下水資源是一種重要的途徑，也是確定位置的主要依據(jù)。通過遙感圖像可以直接顯示出地下水在地表的形態(tài)。眾所周知，地下水為植被的生長提供了條件，其土壤濕潤，因此生長得比較茂盛。植被覆蓋區(qū)域和地表裸露區(qū)計(jì)算土壤水分是不一樣的，前者是通過植被的發(fā)育狀況或者植被的蒸騰作用來計(jì)算土壤水分，后者是計(jì)算地表熱慣量反演土壤水分。另外，獲取高分辨率土壤水分?jǐn)?shù)據(jù)可以通過微波遙感。

2.2 水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的遙感

2.2.1 葉綠素含量。監(jiān)測(cè)葉綠素含量是為了了解水體中浮游生物的分布指標(biāo)，同時(shí)也是作為監(jiān)測(cè)初級(jí)生產(chǎn)力和富營養(yǎng)化的參數(shù)。為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水體中葉綠素等有機(jī)質(zhì)的估算，可以建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，是關(guān)于遙感數(shù)據(jù)與不同葉綠素濃度水體光譜的模型。我國的研究人員通過衛(wèi)星遙感和模擬數(shù)據(jù)在監(jiān)測(cè)水體葉綠素反演模型的過程取得了較好的成果，而且研究的范圍及其廣泛，不是局限在一個(gè)小的地方。

2.2.2 固體懸浮物。水體中的懸浮泥沙作為維護(hù)河道治理、保障水利發(fā)電、維持農(nóng)業(yè)灌溉正常運(yùn)行中必須監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵參數(shù)，同時(shí)也是反映水體周邊生態(tài)環(huán)境是否健康的重要指標(biāo)。遙感技術(shù)在這里的運(yùn)用比傳統(tǒng)采樣分析的方法監(jiān)測(cè)范圍大，速度更快，能了解實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，而且這里的遙感監(jiān)測(cè)具有成本低且易于長期監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。這種遙感技術(shù)已經(jīng)在水庫、泥沙和洪水等方面的監(jiān)測(cè)中得到了廣泛運(yùn)用。

2.2.3 其他水污染。除了以上的情形，遙感技術(shù)在水面溢油、水異常和水污染等不正常情況出現(xiàn)時(shí)也能起到監(jiān)測(cè)的作用。

2.2.4 遙感監(jiān)測(cè)水環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)和不足。用以前的常規(guī)辦法監(jiān)測(cè)水資源，即現(xiàn)場(chǎng)取樣，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試，這樣所用的時(shí)間長，所需的人力也很大，最大的弱點(diǎn)就是不能快速測(cè)試大面積的水域，完成所需的時(shí)間比較長。這時(shí)就突顯了遙感在監(jiān)測(cè)水資源時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，其監(jiān)測(cè)的范圍不僅廣，速度快，成本更低，同時(shí)遙感監(jiān)測(cè)有利于對(duì)水資源進(jìn)行長期監(jiān)測(cè)。不僅能夠更加快捷和及時(shí)地獲得水資源的信息，還可以由此分析其變化。雖然遙感已經(jīng)比之以前的方法好了很多，但也不是十全十美的，它還存在以下問題：遙感技術(shù)發(fā)展的時(shí)間還短，因此它的數(shù)據(jù)還不夠，在一定程度上就大大限制了遙感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立；而且，運(yùn)用在各個(gè)區(qū)域的數(shù)學(xué)模型不同，所以缺乏一個(gè)適合所有情況的遙感監(jiān)測(cè)圖像；還有就是由于水體中的物質(zhì)受到反射光譜的影響，影響反演結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.3 遙感對(duì)水旱災(zāi)害的監(jiān)測(cè)

早在20世紀(jì)80年代的時(shí)候，我國就已經(jīng)把遙感監(jiān)測(cè)運(yùn)用到了洪災(zāi)中，并且取得了不錯(cuò)的成果。遙感在監(jiān)測(cè)水災(zāi)的情況下能夠發(fā)揮以下的作用：一是利用遙感圖像起到災(zāi)前預(yù)警的作用；二是通過對(duì)遙感圖像的分析能夠?qū)?zāi)情實(shí)時(shí)監(jiān)控；三是根據(jù)遙感圖像的分析對(duì)災(zāi)后進(jìn)行評(píng)估以及幫助重建。遙感對(duì)旱情的監(jiān)測(cè)是通過對(duì)土壤中水分的多少以及和它相關(guān)的各項(xiàng)指標(biāo)來進(jìn)行監(jiān)測(cè)的。無論如何，遙感技術(shù)對(duì)于水利信息化都起到了重用作用。

［1］溫俊輝，任耶西，修鏡洋，等.遙感技術(shù)在水利信息化中的應(yīng)用綜述［J］.城市建設(shè)理論研究，2016（8）：6262.

［2］董靜.遙感技術(shù)在水利信息化中的應(yīng)用綜述［J］.水利信息化，2015（1）：37-41.

Application and Problems of Remote Sensing Technology in Water Conservancy Informatization

Wang Yinling
（Kaifeng Fuxiang District Water Conservancy Bureau，Kaifeng Henan 475000）

This paper introduced the characteristics of the development of remote sensing technology,analyzed of the development of remote sensing in water conservancy projects and the status quo in various aspects of water conservan?cy,and expounded the development of remote sensing technology in water conservancy informatization.The purpose of this paper is to show the importance of remote sensing technology in water conservancy informatization.

water conservancy informatization；remote sensing technique；importance

S127；S274

A

1003-5168（2017）08-0041-02

2017-07-01

王銀鈴（1976-），女，大專，助理工程師，研究方向：水利工程。