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        遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用探索

        2017-10-17 18:52:12吳延明
        西部資源 2017年4期
        關(guān)鍵詞:遙感技術(shù)

        吳延明

        摘要:我國(guó)北方大部分地區(qū),地表水資源較為匱乏,人們生活生產(chǎn)用水大都由地下水資源提供。因此,提高地下水資源的勘察、開發(fā)利用是當(dāng)?shù)厣鐣?huì)發(fā)展的必要條件。本文以此為主要研究方向,希望通過對(duì)地區(qū)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分析,對(duì)一個(gè)地區(qū)的地下水位分布狀況進(jìn)行更為準(zhǔn)確合理的評(píng)價(jià)、判斷。本文全面論述了遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用原理,并對(duì)水文地質(zhì)的遙感技術(shù)勘察結(jié)果進(jìn)行細(xì)致的分析和解讀。

        關(guān)鍵詞:遙感技術(shù);水文地質(zhì);應(yīng)用探索

        本文利用新興的綜合性遙感技術(shù)作為探測(cè)數(shù)據(jù)來源,其原理主要是依據(jù)遙感器對(duì)地表物體進(jìn)行探測(cè),利用波譜的不同反應(yīng)來識(shí)別地面上的各類地物。利用遙感技術(shù)對(duì)地下水勘察相關(guān)因素信息進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)、判斷。通過對(duì)地表含水?dāng)鄬印⒕€性構(gòu)造、裂隙、地面濕度等信息,準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)一個(gè)地區(qū)的地下水資源。同時(shí),微波遙感還能夠直觀的對(duì)地下潛水層進(jìn)行探測(cè),使地下水資源的開發(fā)利用更為全面、科學(xué)。

        1.遙感技術(shù)應(yīng)用概述

        1.1遙感技術(shù)概念及特征

        目前,人們對(duì)于遙感技術(shù)的普遍定義為從遠(yuǎn)處探測(cè)和感知事物和物體的技術(shù)的統(tǒng)稱。因此遙感技術(shù)有以下幾個(gè)特征。首先,遙感技術(shù)相較于其他探測(cè)技術(shù)來說,探測(cè)的覆蓋范圍較大。其次,遙感技術(shù)獲取的探測(cè)數(shù)據(jù),信息種類眾多,手段多樣,技術(shù)也相對(duì)先進(jìn)。最后,探測(cè)信息表現(xiàn)大多是通過圖像的形式來表現(xiàn),獲取探測(cè)數(shù)據(jù)信息方式更為直接、快速。同時(shí)整個(gè)探測(cè)用時(shí)也相對(duì)較短。

        1.2遙感技術(shù)體系概述

        遙感技術(shù)的應(yīng)用體系一般為探測(cè)信息的獲取、傳輸、解譯和應(yīng)用。其中信息的獲取主要通過對(duì)地表物體波譜進(jìn)行探測(cè)。通過專業(yè)的遙感探測(cè)數(shù)據(jù)傳播設(shè)備和軟件對(duì)初步信息進(jìn)行傳輸,然后再對(duì)原始探測(cè)信息進(jìn)行對(duì)比統(tǒng)計(jì)處理。信息的解譯則是主要通過模式識(shí)別、模擬實(shí)驗(yàn)和地物分析等方法進(jìn)行信息的細(xì)化。最后對(duì)這些經(jīng)過解譯的系統(tǒng)性數(shù)據(jù)信息進(jìn)一步的應(yīng)用加工。

        1.3遙感技術(shù)水文勘察中具體應(yīng)用流程概述

        在水文勘察中,遙感技術(shù)的具體應(yīng)用重視對(duì)地下水位有關(guān)的環(huán)境因素的綜合分析,同時(shí)注重對(duì)遙感圖像數(shù)據(jù)的處理方法。具體應(yīng)用流程如下:

        首先,對(duì)勘察地區(qū)背景進(jìn)行必要了解,同時(shí),確立明確的水文勘察目標(biāo)。根據(jù)目標(biāo)收集相關(guān)原始資料。其次,圍繞勘察目標(biāo)對(duì)遙感技術(shù)的相關(guān)原始資料進(jìn)行分類。對(duì)各遙感資料信息進(jìn)行細(xì)致的遙感圖像信息處理。同時(shí),根據(jù)各類信息不同的遙感圖像波段,進(jìn)行合成波段的合理選擇。以此對(duì)各類遙感探測(cè)圖像信息進(jìn)行解譯。然后,再加工各類相關(guān)資料信息的解譯結(jié)果。綜合分析地下水位的分布情況,根據(jù)土壤的水分、反射率、像元關(guān)系等原理,構(gòu)建科學(xué)合理的地下水位分布模型。根據(jù)土壤水分以及地下水位分布模型,對(duì)單波段以及多波段地下水位進(jìn)行詳細(xì)估算。把估算結(jié)果和地區(qū)背景資料、歷史勘察資料等進(jìn)行對(duì)比,檢驗(yàn)勘察結(jié)果。最后,構(gòu)建更為全面合理的地下水位分布模型,進(jìn)行詳盡專業(yè)的勘察結(jié)論以及勘察土建制作。

        2.水文氣象條件概述

        水文氣候條件是影響地下水資源最為直接的環(huán)境條件。其主要包括地表水文條件以及氣象環(huán)境條件。地表水文條件包括地區(qū)的河流、湖泊等地表水系環(huán)境,以及這些地表水系分布位置地表蓄水量。地區(qū)地表水系條件的優(yōu)劣對(duì)判斷地下水資源有很好的參考價(jià)值。氣象環(huán)境條件包括地區(qū)降雨量、地區(qū)季節(jié)溫度、風(fēng)速等氣候條件。降雨量也是判斷地區(qū)地下水資源的重要參考依據(jù)。溫度包括日照時(shí)長(zhǎng)日照強(qiáng)度等,通過這些條件能夠準(zhǔn)確地判斷地區(qū)水分蒸發(fā)情況。同樣道理,也要對(duì)地區(qū)風(fēng)速進(jìn)行詳細(xì)定量偵測(cè)。這些氣候環(huán)境條件的數(shù)據(jù)獲取首先要以年為單位,判斷地區(qū)長(zhǎng)期所處的氣候環(huán)境。同時(shí)還要獲取地區(qū)短期的氣候環(huán)境數(shù)據(jù)。通過當(dāng)前氣候環(huán)境的變量來判斷地區(qū)所處的水文氣象條件。

        3.地下水資源遙感勘察具體應(yīng)用方法概述

        遙感技術(shù)對(duì)地下水資源的勘察主要依賴于衛(wèi)星拍攝的當(dāng)?shù)氐匦巫兓约皻夂蛱卣鞯纫蛩匦畔?,然后通過地質(zhì)學(xué)解譯標(biāo)志進(jìn)行處理。解譯標(biāo)志的方法大致可以分為兩種。一種是直接解譯標(biāo)志,一種為間接解譯標(biāo)志。本文采用的是人機(jī)交互式的間接解譯標(biāo)志中的人機(jī)交互式解譯方式。

        首先,應(yīng)該對(duì)地下水資源相關(guān)的地形地貌遙感圖像、以及巖性構(gòu)造、土壤植被、地表水系特征等進(jìn)行遙感特征分析。其次,通過對(duì)遙感圖像中光譜信息的提取分析,判斷地層巖性情況。確定地區(qū)是否存在潛水含水層以及易存水性地層巖性構(gòu)造。最后,通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)技巧以及模型學(xué)技巧等信息處理方法,對(duì)地下水位進(jìn)行單波段和多波段的評(píng)估模型構(gòu)建。同時(shí),對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步實(shí)測(cè)印證,確保遙感技術(shù)勘察數(shù)據(jù)能夠更加準(zhǔn)確的反映地區(qū)地下水資源分布情況。

        4.遙感信息分析方法概述

        本次所采用的信息數(shù)據(jù)分析方法主要通過對(duì)遙感圖像的解譯,再結(jié)合地區(qū)水質(zhì)氣象環(huán)境條件的探測(cè)以及對(duì)地區(qū)地形地貌的判斷,對(duì)地層巖性以及具體位置信息的判斷,最后,通過綜合多波段模型呈現(xiàn)的水文數(shù)據(jù)的變化規(guī)律等信息,分析地下含水層分布情況。從而能從多個(gè)角度對(duì)影響地下水資源分布的各個(gè)因素進(jìn)行具體判斷。更加準(zhǔn)確的對(duì)地區(qū)的地下水含水層數(shù)量、地下水儲(chǔ)存量、地下水深度、水質(zhì)、形成年代等進(jìn)行分析,為開發(fā)利用當(dāng)?shù)氐叵滤Y源提供更加全面、科學(xué)的勘察數(shù)據(jù)。

        5.遙感圖像數(shù)據(jù)處理以及水文地質(zhì)信息提取方法分析

        5.1遙感數(shù)據(jù)類型的選取

        由于不間斷的遙感影像成像方式以及獨(dú)特的對(duì)地物的表現(xiàn)方式,遙感圖像數(shù)據(jù)也有明顯的特征。因此,在進(jìn)行遙感圖像解析之前應(yīng)該選擇更為適合的遙感圖像類型,然后再根據(jù)不同圖像類型的地物波譜特性曲線來選擇合適的解譯波段。例如對(duì)于水體多采用TM1波段進(jìn)行解譯,巖性識(shí)別則一般會(huì)用TM5或TM1波段進(jìn)行,而對(duì)于植被則采用TM2波段進(jìn)行。影響遙感數(shù)據(jù)類型選擇的因素主要包括環(huán)境因素以及解譯目標(biāo)等影響。首先,環(huán)境因素包括,遙感探測(cè)時(shí)間以及地形特點(diǎn)等。如對(duì)于地質(zhì)、地貌等遙感數(shù)據(jù)的解譯一般選擇在冬天進(jìn)行遙感影像探測(cè)。而對(duì)于植被的遙感探測(cè)多選擇在春季和秋季。另外,考慮解譯目標(biāo)的面積大小以及時(shí)間跨度等因素的不同,所選擇的遙感影像尺寸以及波段變化組合等也要符合解譯目標(biāo)的實(shí)際需求。

        5.2遙感數(shù)據(jù)的處理

        在遙感數(shù)據(jù)處理中,由于遙感數(shù)據(jù)特殊的傳輸處理方式,很容易對(duì)遙感數(shù)據(jù)在傳輸過程中或軟件工具處理過程中出現(xiàn)對(duì)比度下降、幾何變形等失真現(xiàn)象。因此,首先要對(duì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象的遙感圖像進(jìn)行科學(xué)的誤差校正,而誤差校正要分兩個(gè)部分進(jìn)行。首先,對(duì)遙感數(shù)據(jù)輻射量的校正。遙感圖像的輻射量主要是指圖像的光譜輻射特征。光譜輻射特征會(huì)在經(jīng)過大氣層或傳感設(shè)備本身是受到一定的影響而出現(xiàn)輻射量誤差。因此,應(yīng)該根據(jù)具體的數(shù)據(jù)對(duì)比、數(shù)據(jù)分析等手段確定誤差的范圍。然后通過對(duì)傳感器的工作參數(shù)進(jìn)行微調(diào)來校正這種誤差。其次,遙感圖像幾何位置的誤差。對(duì)于遙感圖像像元位置的誤差,可以通過以一個(gè)典型的準(zhǔn)確的地物作為空間位置的控制點(diǎn),根據(jù)控制點(diǎn)對(duì)地表坐標(biāo)和遙感圖像坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一校正。

        5.3圖像合成波段的選擇

        大多數(shù)勘察對(duì)象的地物組成成分都較為復(fù)雜,不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的遙感波段參數(shù)也不同,其表現(xiàn)出的光譜特征也有差異。同時(shí),同樣的地物在不同波段上所表現(xiàn)出來的光譜特征也不一樣。因此,大多數(shù)情況下,都要選擇遙感圖像合成波段對(duì)地區(qū)地物組合進(jìn)行全面分析。我們可以依據(jù)地區(qū)水文地質(zhì)勘察結(jié)果以及圖像數(shù)據(jù)提取目標(biāo)、各種巖層光譜效應(yīng)以及各個(gè)波段光譜信息等因素,綜合考慮,選擇更為合適的遙感圖像合成波段。

        6.結(jié)論

        本文通過對(duì)遙感技術(shù)的應(yīng)用特征以及應(yīng)用技巧人手,對(duì)遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用流程進(jìn)行了進(jìn)一步說明。

        本文認(rèn)為在進(jìn)行復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的水文地質(zhì)勘察工作時(shí),可以應(yīng)用遙感技術(shù)把水文地質(zhì)勘察工作。通過對(duì)地物遙感圖像的定量分析,對(duì)影響水文地質(zhì)的各方面因素進(jìn)行科學(xué)評(píng)析。繼而更加準(zhǔn)確客觀的全面判定地區(qū)的地下水資源狀況。

        由于本人能力有限,缺乏遙感技術(shù)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),對(duì)于遙感技術(shù)的應(yīng)用知識(shí)系統(tǒng)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足??赡軙?huì)對(duì)遙感數(shù)據(jù)的解譯過程出現(xiàn)一些不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦斫狻?duì)于這方面的欠缺,希望能在今后的工作學(xué)習(xí)中得到補(bǔ)充。endprint

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