遙感技術在水工環(huán)地質(zhì)工作中的應用

趙子萱

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘察開發(fā)局801水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊，山東 濟南 250014）

地質(zhì)勘查工作主要指在特定范圍區(qū)域內(nèi)，對地形地貌、地下水分布狀況等，進行系統(tǒng)性勘查及調(diào)查，為后續(xù)開展其他工作奠定良好的基礎，地質(zhì)工作順利實施，決定后續(xù)各項項目施工質(zhì)量。為實現(xiàn)上述目標，技術人員需將先進技術引入地質(zhì)工作中，確保工作效率及勘察數(shù)據(jù)可靠性。遙感技術是地球目標電磁輻射信息，應用人造衛(wèi)星等，高效完成相應數(shù)據(jù)采集工作，對各項資源分布、環(huán)境實際狀況合理判定，為地質(zhì)工作提供便捷。將遙感技術應用于水工環(huán)地質(zhì)工作中，不僅保證工作效率，而且促使勘查數(shù)據(jù)具有精準性。

1 水工環(huán)地質(zhì)勘查工作發(fā)展現(xiàn)狀

社會經(jīng)濟高速發(fā)展，人們對資源需求量持續(xù)性增長，而資源日漸匱乏程度加劇，促使人們對地質(zhì)工作愈發(fā)重視，新技術不斷入駐地質(zhì)工作中，實現(xiàn)地質(zhì)工作現(xiàn)代化、智能化，提升工作開展效率，節(jié)省大量人力資源成本投入。水工環(huán)地質(zhì)勘查工作目前可肯定的是，其具備良好的發(fā)展空間，但仍存在部分新的問題，需相關企業(yè)予以解決，體現(xiàn)在兩方面：

（1）不同地理條件造成影響。不同區(qū)域間地質(zhì)工作環(huán)境，以及地理條件不盡相同，導致地質(zhì)管理水平及水工環(huán)地質(zhì)勘查存在一定的差異性，特別是勘查數(shù)據(jù)，缺乏從實際狀況出發(fā)，僅依附于以往勘查數(shù)據(jù)，造成工作中多個阻力。

（2）經(jīng)濟環(huán)境變化。伴隨地質(zhì)勘查新技術引入，地質(zhì)工作效率及數(shù)據(jù)準確性大幅度提升，也應關注外部經(jīng)濟環(huán)境帶來影響。因此，地質(zhì)工作開展過程中，需選用合理方式，選用現(xiàn)代技術確保地質(zhì)工作可持續(xù)發(fā)展[1]。

2 遙感技術及其在水工環(huán)領域中價值

2.1 遙感技術及其發(fā)展

遙感技術作為新型技術之一，主要依托人造衛(wèi)星、飛機等設備，系統(tǒng)性收集地物目標電磁輻射信息，準確判定地球環(huán)境和資源，是航空攝影技術基礎發(fā)展形成，作為綜合性感測技術。應用遙感技術，可積極將監(jiān)測信息傳輸至地面控制中心，人員通過此類數(shù)據(jù)信息分析，準確形成有效的地面信息。傳感器作為遙感技術核心設備，不同種類傳感器所形成凸顯存在較大的差異性，現(xiàn)階段使用頻次較高的傳感器包含可見光攝影、紅外攝影等，伴隨遙感技術不斷應用及完善，分辨率大幅度提升，可監(jiān)測范圍擴展，受地面約束條件較少，獲取信息體量大，具有良好的精準度。實際應用過程中，遙感技術與其他GIS、GPS技術充分結(jié)合，形成現(xiàn)代3S測繪技術，在多個領域中發(fā)揮重要價值。

2.2 遙感技術在水工環(huán)領域中價值

遙感技術核心技術體現(xiàn)在傳感器、計算機成圖等，隨著不斷實踐中遙感技術完善，具有良好的應用前景，在水文地質(zhì)測繪中展示重要價值，應用遙感技術可系統(tǒng)性掌握地面信息；亦或應用于地面污染中，檢測區(qū)域內(nèi)植被是否出現(xiàn)污染；水工環(huán)領域應用遙感技術，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）光譜信息應用。傳統(tǒng)測繪方式核心是利用幾何形態(tài)，即便光譜技術逐漸應用于測繪工作中，傳統(tǒng)測繪方法呈現(xiàn)的光段較少，且精準度難以保證。光譜技術應用于測繪中，不僅增加波段數(shù)量，對地面物體色調(diào)、紋理等進行有效分析，聯(lián)合成像光譜技術，保證測繪數(shù)據(jù)可靠性。

（2）多元信息融合。遙感技術在地質(zhì)測繪行業(yè)持續(xù)性應用，并非是單一應用遙感數(shù)據(jù)，根據(jù)實際測繪需求，將多方面信息予以融合，如地質(zhì)信息、水文信息等，實現(xiàn)多元化信息融合目標，如此與其他技術聯(lián)合發(fā)揮重要成效。

（3）數(shù)字攝影測量技術。數(shù)字攝影測量技術推廣及應用，對制圖趨于現(xiàn)代化具有促進作用，不僅保證基礎成圖質(zhì)量及效率，而且對遙感技術調(diào)查方式具有一定影響，依托數(shù)字攝影測量技術形成圖像資料，可直接作為GIS數(shù)據(jù)源，如此確保遙感技術與GIS深層次融合，促進兩種技術良好發(fā)展，共同協(xié)力在測繪領域發(fā)揮自身價值[2]。

3 水工環(huán)地質(zhì)勘查技術實際應用

3.1 GPR技術

GPR技術從本質(zhì)層面分析，即未地質(zhì)雷達技術，依托電磁脈沖波反射探測目標，其主頻率為10MHz~1000MHz，地質(zhì)雷達解決地質(zhì)問題具有良好的成效。地質(zhì)雷達在地質(zhì)勘查實際中應用原理是，地面發(fā)射天線助力下，將相應的電磁波傳輸至地下，地面目標體通過反射抵達地表接收天線，從而對被接收電磁波時頻與振幅規(guī)律及特征進行系統(tǒng)性分析，最終客觀評定地質(zhì)分布狀況以及屬性?，F(xiàn)階段，地質(zhì)雷達屬于一種物理方式，在地質(zhì)勘查中分辨率及精度具有良好的成效。

3.2 TEM技術

TEM技術即瞬變電磁法，其初期應用于航空物探測中，特別是金屬礦勘察中，具有良好的應用優(yōu)勢，伴隨其不斷發(fā)展，應用領域持續(xù)性擴展，近年來在環(huán)境勘測、工程勘測、災害勘測等推廣實踐。TEM技術應用原理是，依托電磁設備，通過回線將脈沖電磁波傳輸?shù)叵拢趯嶋H傳輸過程中，對二次渦流進行系統(tǒng)性觀察及檢測，若觀察發(fā)現(xiàn)異常的二次場，可判定地下具有不均勻的電性地質(zhì)體滯留。此外，TEM技術應用于地質(zhì)勘查中，電磁場在不同介質(zhì)下傳輸時間不一，向深層次地質(zhì)下予以擴展，會出現(xiàn)一定的煙圈效應，地質(zhì)工作人員對其進行系統(tǒng)性開展，掌握瞬變場變化實際規(guī)律，為地質(zhì)形態(tài)問題處理提供參考依據(jù)。

3.3 GPS技術

GPS技術全稱是全球定位系統(tǒng)，該技術在水工環(huán)地質(zhì)勘查中應用頻次較高，核心優(yōu)勢突破傳統(tǒng)工作模式，無需在地面上開展相應勘察工作。充分借助各類先進技術，實現(xiàn)對衛(wèi)星導航準確定位目標，相關人員根據(jù)實際所需，有計劃、有目標開展無線信號發(fā)射方向，應用3顆以上的衛(wèi)星達到定位地面接收具體位置，在地面基準站點中增設一臺高性能GPS接收機，其可實現(xiàn)對多顆衛(wèi)星進行觀測，并依托傳輸設備及時將觀測信息轉(zhuǎn)化為無線信號，傳輸至地面接收器，接收設備對其無線信號進行轉(zhuǎn)化處理，準確獲取基準站基線向量，以及基準站實際坐標，為地質(zhì)工作人員操作提供便捷[3]。

4 遙感技術在水工環(huán)地質(zhì)勘查中應用

4.1 地下水勘查

地下水勘察是水工環(huán)地質(zhì)勘查核心內(nèi)容，對水資源利用開發(fā)具有重要作用，傳統(tǒng)地下水勘察過程中，受多方面因素影響，影響勘察區(qū)域內(nèi)實際數(shù)據(jù)缺乏可靠性，以及數(shù)據(jù)缺乏完整性，整體工作效率低下。地下水勘察中應用遙感技術，有助于提升地質(zhì)勘查效率及質(zhì)量，選用混合比圖像方式，對陸地衛(wèi)星MISS影像數(shù)據(jù)進行處理，可直觀獲取清晰地下水影像信息，為后續(xù)地質(zhì)工作開展提供便捷。水下水勘查圖像具有良好的清晰度，核心因素是陸地衛(wèi)星反束光道影響數(shù)據(jù)與MISS有效融合，圖像實現(xiàn)具體化，多數(shù)細節(jié)可直觀展示。通過應用遙感技術，可精準確定富水區(qū)域，通過實踐調(diào)查可確定地下水存儲位置，有助于解決水資源匱乏問題。譬如塔薩克斯坦政府科學、合理應用遙感技術，可對深度為100m~300m地下水進行勘測，以及數(shù)字圖像處理軟件聯(lián)合應用，對勘查最終數(shù)據(jù)及圖像進行深層次處理。依托此種方式，不僅可獲取相應的濕度分量，而且確保數(shù)據(jù)具有精準性，針對濕度分量實際分析過程中，呈現(xiàn)方式是可見光、近紅外波等，數(shù)值間存在一定的差異性，所以應用此種技術可準確確定圖像中水源位置。

4.2 調(diào)查水土流失

經(jīng)濟高速發(fā)展，人類對各項資源開采力度增加，導致生態(tài)環(huán)境失去平衡，部分區(qū)域內(nèi)水土流失狀況較為嚴重，不利于人民群眾正常發(fā)展及生活，與我國倡導可持續(xù)發(fā)展理念相悖。因此，為進一步掌握我國區(qū)域內(nèi)水土流失實際狀況，需收集全面數(shù)據(jù)信息，便于為后續(xù)質(zhì)量針對性防治措施提供助力。將遙感技術應用于水土流失地質(zhì)勘查中，可提升勘查實際效率，確保調(diào)查數(shù)據(jù)全面性、準確性，同時可明確水土流失實際區(qū)域內(nèi)，為后續(xù)區(qū)域間開展水土流失防治工作奠定良好基礎。譬如2013年我國應用遙感技術，對全國范圍內(nèi)對水土流失狀況進行調(diào)查及研究，并將調(diào)查結(jié)果與之前數(shù)據(jù)進行比較，確定水土流失工作控制成效，為后續(xù)進一步采取有效措施奠定良好基礎。需特別注意的是，應交由專業(yè)人員進行實施，掌握其應用規(guī)范要求，加強獲取信息準確性和代表性，保證調(diào)查結(jié)果可靠性，促進我國生態(tài)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。工作人員需不斷提升自身勘察技能，掌握先進遙感技術，并將其應用于實際工作中，促進遙感技術在水土流失中應用。針對不同區(qū)域內(nèi)采取合適的勘察方式，為后續(xù)治理提供數(shù)據(jù)支撐[4]。

4.3 宏觀觀測

水工環(huán)地質(zhì)勘查工作實際開展過程中，需立足實際狀況，科學、合理將遙感技術予以應用，如此保證對整個區(qū)域內(nèi)狀況進行觀測。宏觀觀測方面，遙感技術多用于宏觀普查和動態(tài)監(jiān)測，專業(yè)人員從多維度進行勘察觀測，系統(tǒng)性掌握觀測點地質(zhì)狀況；對當?shù)貐^(qū)域環(huán)境及資源開發(fā)實際狀況進行監(jiān)測，以此了解當?shù)氐刭|(zhì)狀況，為地質(zhì)勘查及地質(zhì)開發(fā)奠定良好基礎。利用遙感技術獲取地質(zhì)圖像，更具清晰性及完整性，有助于專業(yè)人員直觀掌握細節(jié)地質(zhì)狀況，為后續(xù)針對性開展地質(zhì)工作提供便捷。遙感技術應用范圍不斷擴展，逐漸從單一信息源分析逐漸趨于多個信息分析方向發(fā)展，具體過程中人員通過相應的模型，對目標對象進行多源性分析，生成各類專題圖，為地質(zhì)工作開展做以參考。譬如，環(huán)境部門應用遙感技術，并將其與IRS、TM圖像聯(lián)合應用，對周圍省市綠化狀況進行調(diào)查，對其進行多源性分析，最終為綠化城市評定提供可靠數(shù)據(jù)支撐[5]。

5 遙感技術在水工環(huán)地質(zhì)中應用前景分析

科學技術高速發(fā)展，光譜信息成像化、雷達成像多極化，地學分析趨于智能化，提升遙感技術實時性及運行性，促使其趨于全天候、高精度及高效目標發(fā)展。首先，遙感影像獲取及時越先進。高空間及高分辨率是遙感影像未來發(fā)展主趨，對地質(zhì)勘查具有良好成效。雷達遙感具有權(quán)全天候獲取影像能力，對地觀測領域優(yōu)勢較為凸顯，提升環(huán)境動態(tài)監(jiān)測能力。高分辨率促使遙感信息量爆發(fā)式增長，對數(shù)據(jù)傳輸具有較高的要求，設備儀器逐漸趨于智能化。小型化等發(fā)展，確保傳感器圖像更具清晰性，數(shù)據(jù)豐富性得以保證。其次，遙感信息處理方法和模型愈發(fā)具有科學性。神經(jīng)網(wǎng)絡、認知模式、地學專家知識等信息模型技術，有助于將多方面信息集成融合，分類識別及提取的可靠性。多角度和多空間分辨率融合應用，是遙感技術重要發(fā)展方向，為水工環(huán)地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)準確性做以保障。最后，促進3S技術有效融合。計算機和空間技術良好發(fā)展，信息共享實際需求以及生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)空間分布特征，僅有效促進3S實現(xiàn)一體化，三者有效集成應用，為水工環(huán)地質(zhì)勘查數(shù)據(jù)全面性、時效性提供便捷。

6 結(jié)語

我國科技水平不斷提升，對水工環(huán)地質(zhì)勘查技術要求愈發(fā)嚴格，應用遙感技術，有助于提升地質(zhì)勘查質(zhì)量及成效，數(shù)據(jù)精準性越來越高，專業(yè)人員系統(tǒng)性掌握地質(zhì)狀況，促使地質(zhì)工作良好開展。因此，需不斷完善遙感技術，強化其在水工環(huán)地質(zhì)中應用成效，促進地質(zhì)工作不斷發(fā)展。