遙感技術在水文水資源領域中的應用

陳宇燦

（水利部海委漳衛(wèi)南運河岳城水庫管理局，河北 邯鄲 056000）

一、遙感技術的概念和特點

（一）概念

遙感技術的應用實際上是通過反射的方式來獲取遠距離目標物的相關信息。它是借助電磁波、可見光或是紅外線等技術，來進行對標的物的測量，從而識別被測物體并獲得相關信息[1]。目前我國在航空領域進行的攝影技術主要是以遙感技術為主。而隨著我國衛(wèi)星事業(yè)的發(fā)展，我國的遙感技術的應用水平也得到了進一步地提升?，F(xiàn)代化的遙感技術的應用已經從單一的數(shù)據信息的獲取發(fā)展到了信息的傳輸以及信息存儲和信息處理一體化的模式。通過這套系統(tǒng)能夠進一步獲取相關信息，提升信息的精確性，提高監(jiān)測水平。目前遙感監(jiān)測的應用設備種類非常多，包括照相機、攝像機、光譜儀以及微波輻射儀等設備。這些設備能夠將所獲取的信息從很遠的距離回傳到地面的信息匯集站并通過相應的信息處理設備來將信息匯聚成圖形便于判讀和處理。

（二）特點

1.收集信息量大，而且不容易受到限制

遙感技術在應用過程中不僅可以獲得可見光波，對于一些日常我們無法肉眼獲取的如紫外線、紅外線等光波也能夠進行收集，并通過成像技術呈現(xiàn)出來，使人們能夠看到日常無法肉眼看到的物質。而且遙感技術的應用并不會受到植被、水霧、云層、冰層等因素的影響，所以能夠開展全天的監(jiān)測。這一特點尤其是在水文監(jiān)測方面具有非常大的優(yōu)勢，它能夠有效提升水文監(jiān)測的調查量，從而幫助相關工作人員能夠獲得更加全面的信息，從而得出更加精準的水文變化規(guī)律。

2.不受地域限制

傳統(tǒng)的水文監(jiān)測工作經常會因為氣候、地形等因素的干擾導致監(jiān)測工作無法正常開展或是遇到阻礙，而且也會降低監(jiān)測數(shù)據的準確性。尤其是在一些偏遠地區(qū)，開展相應的監(jiān)測工作還會存在一定的風險。這也不利條件也給水文監(jiān)測工作帶來了非常大的影響，使得一些區(qū)域的數(shù)據不完整并無法確定其準確性高。而利用遙感技術就能夠有效地改變這一困境。它的應用并不會受到外界環(huán)境的干擾，水文監(jiān)測人員能夠利用這一特點開展全方位的數(shù)據收集和檢測，使得收集數(shù)據不斷地全面化、準確化、科學化。

3.提升收集速度

隨著我國衛(wèi)星技術的應用水平的提升，大大地提升了我國對全球陸地遙感的水平，目前要實現(xiàn)全球的遙感數(shù)據的成像也僅僅需要16 天左右的時間。這一成像水平極大地提升了日常遙感測繪的速度。而且在多顆衛(wèi)星協(xié)作應用下，這一工作周期還會進一步的縮短。與傳統(tǒng)的人力勘測相比，這個周期已經得到了極大的提升。而且在實際應用過程中人力的勘測工作常常會受到外界因素的干擾，導致周期進一步的延長。

4.一次性獲取信息量大

針對被測范圍很大的區(qū)間，利用遙感技術能夠實現(xiàn)一次性覆蓋的可能。尤其是在衛(wèi)星軌道高度處于910km 的時候，衛(wèi)星遙感技術的覆蓋面積可以達到近34000km2的面積，這種大面積的測繪成果僅憑人力是無法辦到的。

二、遙感技術在水文水資源領域中的具體應用

（一）案例分析

我國的遙感技術應用最早是用于對水文中洪澇災害的預防和調查開展工作的。之前的夏秋之際，我國長江流域出現(xiàn)了較為罕見的洪水災害，長江周邊的洞庭湖以及荊州地區(qū)的受災情況比較嚴重。在對這次災害進行調查分析時，我們綜合利用了飛機和衛(wèi)星對受災地區(qū)開展了遙感監(jiān)控，并獲得了很多一手資料。通過遙感技術的應用，我們對受災區(qū)域尤其是淹沒地區(qū)的分布進行了圖片的繪制，從而能夠清晰地、全面地掌握洪水過后受災區(qū)域和未受災害區(qū)域的情況，進而能夠為后續(xù)開展工作提供準確、詳盡的參考。而且通過遙感技術還能夠獲取更多的數(shù)據，包括地表的蒸發(fā)、農作物表面的溫度、土壤自身的熱(水)容量情況，植物水分脅迫以及植物葉片的含水情況等信息。通過這些分析能夠進一步了解洪澇災害過后對于種植作物的影響，從而更加直接地對后期的作物生產提供科學有效地數(shù)據，并能夠間接地對后期的作物旱情情況進行進一步的研究。

（二）應用探討

1.降水監(jiān)測

對區(qū)域內降水量的監(jiān)測主要是通過對云頂溫度以及像素降水點之間的聯(lián)系得到的數(shù)據結論，并以此為基礎利用衛(wèi)星和地面實際降水情況的差值進行具體地分析和比對，從而開展監(jiān)測工作。在一些降水較少的地區(qū)，除了監(jiān)測降水量之外還可以借助雷達的技術進行輔助監(jiān)測，當然也可以利用氣象衛(wèi)星或是飛行設備進行監(jiān)測。具體的監(jiān)測方式可見表1.當然，在實際應用過程中，往往會依據不同的情況進行監(jiān)測方式的混用，以便于能夠獲得更加清晰，詳盡的數(shù)據。

表1.監(jiān)測方式

2.蒸發(fā)量監(jiān)測

針對地表蒸發(fā)量主要是利用物理方式來實現(xiàn)將地表能量轉化為質量的一種方式。在遙感技術不斷應用提升的過程中，對于地表蒸發(fā)量的測算方式也得到了極大地提升。目前，所使用的地表蒸發(fā)量的計算方式有很多種，不僅可以采用統(tǒng)計經驗法、能量余項法，而且也能夠隨著使用的需求建立全遙感信息模型等方式。結合這些模型的特點，又可以進行進一步的細分，依照需求進行多層模型的分類，這些內容各自具有優(yōu)勢。比如，一層模型的應用范圍主要是用來區(qū)別地表土壤以及植被的。而二層模型則主要是在地表植被或是地下土壤中的余熱以及地上熱量之間的熱量計算應用。

3.凈流量預測、預報

對水域內凈流量的預測和預報對于預防水澇災害有著非常積極地價值和作用。而其數(shù)據則主要是以衛(wèi)星遙感系統(tǒng)以及相關系統(tǒng)監(jiān)測所得出的數(shù)據以及水文氣象站的數(shù)據進行分析、對比后得出的數(shù)據。然而利用水文模型得出相應的水文數(shù)據信息。盡管利用遙感技術沒有辦法幫助監(jiān)測人員直接估算出河川的凈流量，但是我們可以利用遙感技術獲得河川周圍土壤、植被、地質以及地貌等相關信息，利用這些信息來研究對應區(qū)域的降水量、蒸發(fā)量以及土壤中的含水量等信息，并結合數(shù)據庫建立相關的模型，進而結合計算機的應用獲得對應河川的凈流量并進行預報和預測。最初利用進行凈流量的測算工作主要還是要依靠遙感技術，通過結合水文模型、衛(wèi)星云圖等方式，對監(jiān)測物周邊的地表土壤、植被以及其他區(qū)域進行測量，最后結合雷達的監(jiān)測技術來實現(xiàn)降水量的預測工作。近些年來，隨著實踐應用水平的不斷上升，監(jiān)測的技術手段已經能夠覆蓋多類型的蒸發(fā)方式，對水域的徑流量進行預測，這些數(shù)據給后期的水文觀測預報和預測提供了非常大的支持。

4.預防災害

當然遙感技術的應用不僅僅限制與此，它對于水質的監(jiān)測、旱情的了解以及洪澇災害等信息內容進行監(jiān)測，從而更好地進行災害的預防。這些監(jiān)測方式能夠幫助預防水土流失、降低土壤的侵蝕情況。而且結合遙感技術的應用能夠進一步豐富測繪數(shù)據，包括區(qū)域植被、地形、降雨甚至人文活動等情況，從而獲得更加準確、全面的數(shù)據。

三、結束語

遙感技術的應用進一步提高了監(jiān)測數(shù)據的準確性和效率，而且在目前水文數(shù)據信息應用需求不斷地提升，利用遙感技術極大地拓展了監(jiān)測領域的應用，有效地避免災害的發(fā)生。而且通過數(shù)據建模方式，進行DEM 處理，進行河道流域劃分，對洪水的影響進行驗算，從而能夠及時采取有效的措施，對水源的管控和預防起到良好的作用。