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        水利信息化中遙感技術的運用

        2022-04-03 13:08:06徐子凱
        黑龍江科學 2022年6期
        關鍵詞:遙感技術水利水體

        徐子凱

        (山東天成水利建設有限公司,山東 濰坊 261100)

        水利信息化涉及非常多的內容,包含許多信息數(shù)據(jù)和資源,這些信息與數(shù)據(jù)會頻頻發(fā)生各種變化。對水利工程而言,數(shù)據(jù)信息十分重要,能夠促進水利工程的高效建設。在水利信息化中使用遙感技術,能夠捕捉和獲取大量的數(shù)據(jù)信息,推動水利行業(yè)的信息化發(fā)展與建設。水利信息化在遙感技術中的應用已有數(shù)十年,越來越多的人意識到水利信息化中遙感技術的重要性。但目前仍存在較多問題,無法保障遙感技術的使用效果。指出了水利信息化中遙感技術的使用問題,以提高水利信息化的應用質量。

        1 遙感技術

        遙感技術是使用特定的設備輔助,使用遙感設備傳輸掃描與拍照勘測目標,以獲得有用信息數(shù)據(jù),傳遞、處理和保存信息,分析搜集到的信息資源,從中提煉有用的內容,將信息發(fā)送給地面接收站,接收站按照獲取信息的重要性進行分析與判斷,得出相關結論。該技術不斷發(fā)展,已應用于航天航空與地面檢測中[1]。除此之外,在氣候、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等領域中也廣泛的應用與發(fā)展。使用遙感技術可以安全獲取各種數(shù)據(jù)信息,深度發(fā)揮數(shù)據(jù)信息作用,保障決策更加科學。

        遙感技術功能突出,其使用了安全的方式獲取信息,從多維度、多角度對信息進行了精細化、精準化的處理,不論是數(shù)據(jù)處理速度還是數(shù)據(jù)獲取速度,都較為突出。遙感技術能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化處理,只要按照規(guī)定程序處理,就不會受其他因素的干擾,可提高數(shù)據(jù)處理效率與獲取能力。遙感技術能夠自動校正與計算數(shù)據(jù),保障數(shù)據(jù)準確性。由于具有眾多優(yōu)勢,因此使用范圍較廣[2]。

        2 水利信息化中存在的遙感技術問題

        在水利信息化建設中,遙感技術雖然發(fā)揮了重要的作用,但是隨著科學技術發(fā)展,其應用過程中也凸顯了一些問題,這在很大程度上限制了水利信息化的發(fā)展,其具體表現(xiàn)為以下三個方面:

        一是遙感技術在水利信息化中的具體操作,整體水平相對較低。在信息化工作開展和實施中,遙感技術應用較為普遍,但是由于技術人員操作水平不高,導致水利信息化建設很難充分發(fā)揮遙感技術的全部優(yōu)勢,這影響了水利信息化的發(fā)展。例如:將遙感技術應用與水利信息化建設融合時,沒有對操作人員進行培訓和再教育,很多操作人員憑借以往的工作經(jīng)驗對遙感技術進行操作,影響了使用效果。由于受到各方面條件的限制,工作人員自身能力、水平有限,人才流失較為嚴重。遙感技術應用水平不高,無法真正發(fā)揮人才優(yōu)勢,實現(xiàn)水利工程信息化建設的最佳效果。

        二是缺乏遙感數(shù)據(jù)庫。在水利工程信息化建設中,涉及的內容較多,編寫復雜程度較高,很容易受到各種因素的影響。對目標進行實時監(jiān)測能夠獲取重要數(shù)據(jù)信息,使用過程對于數(shù)據(jù)庫的要求較高,但目前還沒有建立完善的遙感數(shù)據(jù)庫,導致水利信息化建設中的數(shù)據(jù)處于零散分布狀態(tài),未來還需要對其進行不斷完善,建立完整的遙感數(shù)據(jù)庫,避免影響監(jiān)測工作的有力開展。

        三是遙感技術自身存在缺陷。水利信息化建設工作實施過程中,使用遙感技術雖然能夠實現(xiàn)應用效果的最大化,但是技術使用過程中存在一定的缺陷,如遙感技術的簡易方法,整體水平不高,在混合光譜研究中,遙感技術的翻譯水平還處于初步發(fā)展階段,整體翻譯效果和水平并不理想。為了最大程度地提高水利信息化中遙感技術的使用效果,需要不斷促進技術發(fā)展。

        3 遙感技術在水利信息化中的應用

        遙感技術在水利事業(yè)中發(fā)揮了重要作用,能夠推動水利信息化發(fā)展與進步,幫助我國水利工程積累大量資源,依靠大量的信息,推動水利工程的進步發(fā)展[3]。我國水利是龐大的工程,很多領域都需要應用遙感技術,其具有十分重要的作用,具備勘察和監(jiān)測功能。

        3.1 遙感技術監(jiān)測

        使用遙感技術絕不能忽視其監(jiān)測功能。水利信息化中,遙感技術監(jiān)測作用十分顯著,可以完成地表水及水環(huán)境、水旱災害監(jiān)測工作。

        3.1.1 地表水

        在水利信息化中,地表水的監(jiān)測工作是非常重要的。監(jiān)測期間,按照地表水性質,使用各種方法獲得準確的數(shù)據(jù)信息。濕地水體中,水底有大量土壤和植被,會在放射光譜作用下發(fā)生像數(shù)值變化。使用雷達及光學技術可獲得地表水資源,但信息并不精準[4]。使用形態(tài)學、水體指數(shù)法提取數(shù)據(jù),則能夠準確獲得信息資源。要對各個地區(qū)的地表水監(jiān)測,前提是各種時間段配準遙感圖像,這樣才能動態(tài)監(jiān)測水資源,了解水資源變化,獲得地表水資源信息。此外,使用多時遙感圖像,如果有水資源變化情況,就可以提取其中的變化數(shù)據(jù)。使用激光雷達能夠定量估算變化數(shù)據(jù),為后續(xù)深入了解地表水情況提供幫助,完成實時監(jiān)測,獲得有用的信息。

        3.1.2 水環(huán)境

        監(jiān)測水環(huán)境是水利信息化的重點內容,水環(huán)境評估的目的是了解水體信息,尤其是污染物及葉綠素狀況,這些信息的獲取可以充分利用遙感技術。遙感技術的使用能夠動態(tài)地對水環(huán)境水體信息進行監(jiān)測,掌握信息,從而深入了解水環(huán)境狀況。有研究顯示,水中葉綠素濃度反映的是水體浮游生物數(shù)量情況,因此需要精準檢測。方法是應用遙感數(shù)據(jù)和水體光譜模型,計算葉綠素濃度。圖1為水資源遙感監(jiān)測。

        圖1 水資源遙感監(jiān)測Fig.1 Remote sensing monitoring of water resource

        從研究結果可以看到,水體懸浮泥沙含量表現(xiàn)的是水體的生態(tài)環(huán)境是否健康,因此需要監(jiān)測懸浮的泥沙含量,用遙感反演技術精準獲得水體固態(tài)懸浮物的含量。該方法成本不高,還能同時監(jiān)測水環(huán)境的其他污染物情況。

        水體中含有各類污染,包括油污染、熱污染。不同污染需要使用不同方式監(jiān)測,才能保障效果。如油污染需要使用水體光譜和表面散射信息,熱污染則要用到熱紅外傳感。遙感技術的使用可以準確判斷水體污染物質情況,如分布狀況,了解污染物來源,監(jiān)測污染物變化。

        監(jiān)測水環(huán)境時,遙感技術作用十分顯著,可使人們充分了解了水環(huán)境,從水環(huán)境中獲得有用信息,對水環(huán)境的管理具有重要作用,可提供廣泛、準確的數(shù)據(jù)信息。

        3.1.3 水旱災害

        水旱災害會導致嚴重的經(jīng)濟損失,圖2為遙感技術在水旱災害檢測中的應用。遙感技術大多被用于河流的實時監(jiān)測,可及時監(jiān)測洪水災害。使用遙感技術能夠了解水災,進行提前預防和處理,降低水害危害。使用遙感技術可創(chuàng)建水體淹沒模型,了解淹沒區(qū)域和降水量關系,作用十分突出。

        圖2 遙感技術在水旱災害檢測中的應用Fig.2 Application of remote sensing technology in floods and droughts test

        3.2 遙感技術勘察

        遙感技術勘察效果非常好,水利信息化中有很多勘察內容,如勘察水文地質。規(guī)劃水利時也需要進行勘測調查,因此勘察工作十分重要。遙感技術的使用能夠令水利信息化工作變得十分順利。

        勘察水文地質時,需要做好地下水資源信息的獲取,圈定和查找水資源。使用遙感技術勘察數(shù)據(jù)信息,提取有用的內容。地下水查找中,可以利用該技術判斷地下有沒有水源,了解土壤濕度、地質構造,判斷信息,了解地下水源情況。水文地質勘察對遙感技術的使用,可獲得地區(qū)遙感圖像。

        3.3 規(guī)劃水利項目

        水利工程建設需要重視遙感技術的使用。遙感技術的合理使用對調查工程地點、了解水資源狀況具有極大的作用。水利項目大多數(shù)的工地點是交通受阻、地處偏遠的山區(qū),所以勘測難度非常大。使用無人機遙感能夠打破限制。配合使用近地無人機和衛(wèi)星高清圖像,能夠實現(xiàn)圖像的高精度生成和傳輸,為水利工程的科學規(guī)劃與系統(tǒng)規(guī)劃提供充足資料。水庫一類的靜態(tài)工程使用遙感技術分析水層功能,可以了解水位的影響范圍,輔助決策水庫的防洪調度項目。工作人員使用遙感技術對工程區(qū)域的植被、地形地貌和交通信息進行提取,能夠令后續(xù)的水利工程設計與施工變得十分輕松。

        4 遙感技術的未來發(fā)展趨勢

        4.1 多樣化精細化獲取數(shù)據(jù)

        在科技全面創(chuàng)新發(fā)展中,航空遙感為基礎的遙感技術,配合現(xiàn)代信息技術和計算機技術,實現(xiàn)了精細化、多樣化獲取信息的能力。采集數(shù)據(jù)信息中,遙感技術能夠從光譜維、角度維、空間維及時間維層面,獲得密集化數(shù)據(jù)信息。今后遙感數(shù)據(jù)的獲取,必然會呈現(xiàn)出精細化特征,使用遙感技術能夠獲得完整且精細的數(shù)據(jù)資源。

        4.2 自動化處理數(shù)據(jù)

        遙感數(shù)據(jù)的處理是由眾多環(huán)節(jié)組成的,包括創(chuàng)建模型、算法、矯正幾何等內容。處理期間有許多程序,不同的數(shù)據(jù)有著不同的模型和算法。研究人員需要使用多源異構的遙感數(shù)據(jù),創(chuàng)建統(tǒng)一標準,使用數(shù)據(jù)自動化處理和反演算法,才能獲得精準的數(shù)據(jù)參數(shù),為創(chuàng)建普適性出眾的遙感模型奠定基礎,確保模型、算法及數(shù)據(jù)資源的共享,推動遙感技術自動化處理數(shù)據(jù)。自動化處理最大的優(yōu)點是效率高、速度快,不易受到人為因素的干擾。遙感技術可以準確、快速獲得地表信息,自動化處理數(shù)據(jù),提高數(shù)據(jù)的獲取效率。

        4.3 定量化參數(shù)反演

        過去的數(shù)據(jù)獲得能力有限,數(shù)據(jù)獲取方式與手段缺陷較為突出,沒有足夠的數(shù)據(jù),困擾著人們。高光譜遙感技術的出現(xiàn),可以從多角度使用傳感器獲得數(shù)據(jù),更加方便和快捷,質量大幅度提高。使用中,參數(shù)定量轉化為高精度參數(shù),可有效使用數(shù)據(jù)。遙感技術的發(fā)展,實現(xiàn)了理論的深化研究,創(chuàng)新了技術模型,對今后的定量化使用技術來說,具有重大意義。

        5 結語

        水利信息化中,遙感技術的應用作用突出,能夠實現(xiàn)不同方向的水利信息勘察與監(jiān)測,保障水利信息化數(shù)據(jù)的質量和效率。目前,水利信息還沒有充分發(fā)揮遙感技術的價值和效果,需要不斷完善遙感技術,提高技術效果,進行針對性的研究,推動技術穩(wěn)步發(fā)展。

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