賈海

（河北省承德水文水資源勘測局 承德市 067000）

遙感技術在水文水資源領域中的應用與發(fā)展前景

賈海

（河北省承德水文水資源勘測局 承德市 067000）

水文水資源勘測屬于涉及我國民生的重大工程，水文水資源工作質量與效果對社會經濟活動產生極大影響。伴隨遙感技術的飛速發(fā)展與廣泛應用，水文水資源工作取得了更大發(fā)展空間。文章通過分析遙感技術在水文水資源領域的應用，給出了技術應用時的相關注意事項，并闡述了遙感技術在該領域的發(fā)展前景，為今后相關研究提供理論與實踐支持。

遙感技術 水文水資源領域 發(fā)展前景

遙感技術最早被發(fā)現(xiàn)且得到發(fā)展是在19世紀初期（1839年）的攝影術中。到1958年后，又在氣球上完成了由空中至地面的首次攝影，1903年飛機問世后，航空遙感慢慢被應用到了軍事領域中，用作工程建設、地形與地圖制圖、農業(yè)土地調查、地質調查等[1]。水資源緊張是當前我國與全球經濟發(fā)展均重視的熱點問題，如何借助遙感技術進行水文水資源探究，進而提高水文水資源勘測質量與效率，獲取到更準確的第一手數(shù)據(jù)資料，實現(xiàn)資源的高效利用，有必要進行更深入的研究與分析。

1 遙感技術

1.1 遙感技術概述

遙感技術屬于發(fā)展時間較長的功能性能強、復合型探測技術，主要借助物體所展現(xiàn)的電磁波反射、輻射等特征，利用遙感感測對物體特征進行記錄與收集，再把電磁波信息有效處理成影像，為其它物體的探測提供準確依據(jù)。遙感技術實質即把電磁波技術應用到實際生活里的技術，在現(xiàn)代星官感應設備下能夠增強遙感技術傳播速度，確保遙感技術在使用時可得到更全面準確的信息。遙感技術主要環(huán)節(jié)如下附圖所示。

遙感技術作為現(xiàn)代科技發(fā)展背景下的新型技術，應用效果極好，并被大力應用于氣象觀察與資源局勢探查等方面。加上近兩年科技的飛速發(fā)展，遙感技術在信息進度接受方面與過去相比也有了相應程度的提升，且使用范圍逐漸拓展到軍事、航空領域。把遙感技術應用于水文監(jiān)測領域內，對提高水文監(jiān)測工作質量及效率極有利，能節(jié)省人力、物力與時間，最大限度地縮短了工期，使工程程序更簡單。

1.2 遙感技術優(yōu)點

（1）遙感技術可在相當短的周期內收集到大量信息，并完成全天候監(jiān)測，且不受云霧、植被、冰層等外在因素影響，拓展了水位工作觀測信息量。

（2）利用遙感技術實施水文資源勘探不受地域限制，即便是受復雜地形、不良天氣影響，對其的干擾也相當小，仍可收集更準確的信息。

（3）數(shù)據(jù)信息收集更便利，特別是遙感技術里的陸地衛(wèi)星達到了全球覆蓋成像周期僅16天的效率，同時多衛(wèi)星聯(lián)合作業(yè)能成倍縮小探測周期。

（4）能一次性收集到較大范圍的地物信息。

附圖 遙感技術主要環(huán)節(jié)

2 遙感技術在水文水資源領域中的應用

（1）降水量監(jiān)測。遙感技術在降水量監(jiān)測方面，主要結合衛(wèi)星雷達來實現(xiàn)信息的收集傳輸與計算，還能夠準確計算出區(qū)域降水量及其它數(shù)據(jù)。而雷達能夠憑借降水里的粒子對電磁波的影響展開分析計算，準確評估出區(qū)域降水量[2]。對監(jiān)測降雨量較少的地區(qū)，可增建遙感技術監(jiān)測站，更好的對降水量實施全面監(jiān)控。衛(wèi)星在降水量監(jiān)測上主要是在較厚云層產生時開展預報工作，不過在降水粒子較密集的情況下，則會降低降水量監(jiān)測準確性。當前對降水量的監(jiān)控多是采用航空飛機完成的，借助飛機飛入云層實施探測，對云層周圍粒子進行分析，則能獲取準確的降水量數(shù)據(jù)。

（2）徑流量預測預報。徑流量勘測與預報即在衛(wèi)星遙感系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)與水文氣象站數(shù)據(jù)的基礎上，把關鍵信息輸入至水文模型里來計算得出相應信息。一般情況下，在水文水資源工程里，針對徑流量的預測預報主要通過衛(wèi)星遙感技術給予綜合處理，在河川徑流估算上，遙感技術根本無法直接實現(xiàn)[3]。遙感技術利用對土壤、地貌與植被與其它相應水系，并充分考慮蒸發(fā)量、降水量與土壤含水量等要素展開綜合估算。遙感技術收集的所有信息利用計算機水文模型完成分析處理，進而得出徑流量的預測結果。

（3）蒸發(fā)量監(jiān)測。蒸發(fā)量的監(jiān)測在維持水量平衡上非常重要，傳統(tǒng)蒸發(fā)量測量方法即通過物理手段，實現(xiàn)能量與質量的相互轉化，并取得需要的蒸發(fā)量數(shù)據(jù)。伴隨遙感技術的產生，在蒸發(fā)量監(jiān)測領域的應用也更廣泛，且借助多層模型，把土壤分作若干個層次給予測量，結合地表特征給予全方位監(jiān)測，建構計算模型，完成對不同區(qū)域蒸發(fā)量的監(jiān)測，所測結果準確性較高。

（4）地下水遙感。水文水資源工程預測上，水下水位勘測環(huán)節(jié)相當繁雜，受地質環(huán)境因素的影響，人工勘測數(shù)據(jù)多不符合勘測需求，勢必需要更先進的技術來達到輔助勘測的效果。在遙感技術備受關注與大力應用的同時，地下水位勘測方面也取得了前所未有的技術進展。地下水遙感技術可通過對地表植被與地貌形狀等數(shù)據(jù)實施綜合模型處理與計算，最終間接性取得地下水的勘測數(shù)據(jù)，主要在于地下水信息一般能夠通過地表植被信息得以更真實的顯現(xiàn)，地表植被顯現(xiàn)出來的信息能夠利用遙感技術被成功破譯，再給予處理獲得最終的地下水文信息。

（5）災害預防。遙感技術還可被應用到洪水、旱情等的監(jiān)測中[4]。如將其應用到水土流失情況的監(jiān)測中，即能做到提前預防，在水土流失處栽種上不同種類的植被，即能減輕水土流失程度。當前的土壤侵蝕監(jiān)控里，大多都是通過逐像元比較與分類比較的模式來實施監(jiān)控的，而水土流失主要是依照水土流失定量計算模型展開分析的。在數(shù)據(jù)計算下獲得監(jiān)控區(qū)域土壤信息，實現(xiàn)自然災害的提前預防。

（6）水污染監(jiān)測。首先即常規(guī)水污染監(jiān)測。一般而言，在水土受污染后，自身透明度、顏色、密度與溫度等指標均可能會出現(xiàn)不同情況的改變，并引發(fā)水體反射率改變，此種改變在遙感圖像上會展現(xiàn)出色調、形態(tài)、紋理等特征的差異。所以，通過遙感圖像能完成水土污染源、面積、范圍與濃度的識別。此外，通過遙感數(shù)據(jù)還可隨時跟蹤監(jiān)督水體污染變化情況；其次，突然性水污染監(jiān)測?，F(xiàn)有的流域中絕大多數(shù)流域水資源均存在著不同程度的水污染問題，若要保證群眾飲水安全，產生突發(fā)性水污染后，通過小型飛機或衛(wèi)星等遙感影像數(shù)據(jù)，進一步追蹤污染狀態(tài)，對污染物攔截排放方案的制定更有利。

（7）懸浮物監(jiān)測。水體里懸浮物濃度為凸顯水質狀況的重要性參數(shù)，懸浮物沉降、分布與擴散等狀況均能對湖泊、水庫的生態(tài)環(huán)境帶來不利。若水體里懸浮物濃度不斷增加，而反射率則會慢慢升高，且反射的波段范圍也逐漸擴大。由此，通過懸浮物含量的反演模型也能對水體里的懸浮物濃度實施監(jiān)測。

3 遙感技術監(jiān)測小流域洪水狀況的應用實例

（1）建構預報預警。借助DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)，初步建構小流域洪水預報系統(tǒng)，該系統(tǒng)需包含劃分降雨場次、預報計算、電子地圖查詢、基礎數(shù)據(jù)查詢等。還應建構洪水預警系統(tǒng)，根據(jù)降雨數(shù)據(jù)，有效監(jiān)測流量變化，預測未來降水量，提前做好防洪準備。

（2）收集勘測數(shù)據(jù)。應收集DEM數(shù)據(jù)與區(qū)域內電子地圖信息等。針對固定流域而言，需結合地區(qū)地形，準確計算出水域流通與分布，根據(jù)降雨強度，評估同流時間，再計算出概率密度。

（3）建立模型。通過遙感技術，建構水庫、雨量、流域模型。研究雨量模型即研究雨量站與子流域二者關系，計算出雨量蓄積數(shù)，以明確雨水承受力；流域模型即利用流域模型，探究徑流形成狀況、流域空間結構等；水庫模型即研究水庫周邊流域情況，做好壩址演算，獲取需要的數(shù)據(jù)。

（4）DEM處理。建構模型后，應給予DEM處理。先應充分填好凹陷點，做好堤防處理工作，并在圖形里畫出堤防，后在DEM處使堤防位置升高。后完成水庫、河道的處理，于地形圖下，無誤地描述出平 原、河道，并降低DEM相應位置高程。

（5）演算河道洪水?？衫肈EM明確水斷面形狀，并結合斷面形狀，準確計算出流速，可通過矩形、拋物線形式使用模型，模擬河段動態(tài)則通過實時方式進行預報，對水庫流量、河段、河網節(jié)點等進行預報，便于提前做好防洪防澇。

4 需注意的問題

將遙感技術應用于水文水資源領域中，工作效率與工作質量均超過了傳統(tǒng)作業(yè)模式，不過這并非完全對傳統(tǒng)作業(yè)模式給予否定。在遙感技術應用期間，還需與人工勘測相結合，共同發(fā)揮作用，方可確保水文水資源資料與信息的完整性。同時，傳統(tǒng)的人工勘測有效驗證遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)準確性，使數(shù)據(jù)解譯更準確。通過遙感技術可一次性獲得更多、更全面的水文資料信息，不過在資料與數(shù)據(jù)采用方面，應結合工作實際合理選擇。較典型的即航天遙感資料，信息相對更多，不同數(shù)據(jù)有著不同特征，應用時，需根據(jù)研究目的正確選擇遙感資料，確保目標分析更準確、更有效。

5 結 語

隨著遙感技術在水文水資源領域的進一步發(fā)展，在這方面的研究也將越來越深入，發(fā)展前景相當可觀。當前多個時相、多個平臺的遙感數(shù)據(jù)紛紛出現(xiàn)，怎樣將收集到的大量數(shù)據(jù)應用于水文水資源領域中，為重點研究課題。專家與學者需將常規(guī)觀測與遙感技術彼此結合，融合相互間的優(yōu)點，進而有效解決水文問題。在未來，需致力于將遙感與GPS技術、GIS技術、CAD技術等多項高新技術相結合這一方向展開研究，為水文水資源勘測提供更多理論依據(jù)。

[1]宋樹東.遙感技術在水文水資源領域中的應用研究進展[J].科技傳播，2014，（05）：227-228.

[2]丁增揚平，斯郎澤仁.遙感技術在水文水資源領域中的應用研究進展[J].珠江水運，2014，（23）：68-69.

[3]楊一鵬，韓福麗，王橋，等.衛(wèi)星遙感技術在環(huán)境保護中的應用：進展、問題及對策[J].地理與地理信息科學，2011，（06）：84-89.

[4]朱京海，梁婷，徐光，等.無人機遙感技術在環(huán)境保護領域中的應用進展[J].環(huán)境保護科學，2013，（04）：97-100.（收稿日期：2017-01-26）

賈海（1974-）男，河北承德人，大學本科，工程師，主要從事水能水資源勘測工作。