龔宇承

江西省地質(zhì)局核地質(zhì)大隊(duì) 江西 鷹潭 335001

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的加快，水資源問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)峻，已經(jīng)成為世界普遍面臨的難題。我國(guó)是缺水嚴(yán)重的國(guó)家，盡管淡水資源總量是2.8萬(wàn)億m3，占世界水資源的6%，居世界第六位，但我國(guó)又是人口大國(guó)，人均水資源僅有2100m3，只有世界平均水平的28%，淡水資源問(wèn)題始終是社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，和大眾的生產(chǎn)生活息息相關(guān)。所以，國(guó)家一直致力于對(duì)水文與水資源工作的探索和研究，從而為水利工程建設(shè)提供重要保障。當(dāng)前，我國(guó)的水資源依舊是南北分布不均，存在東多西少的情況，國(guó)家也相繼出臺(tái)了一系列的政策、采取了一系列的措施來(lái)加速水資源的治理。通過(guò)調(diào)查和研究，在水資源研究工作中，遙感技術(shù)能夠發(fā)揮重要的推動(dòng)作用，可以有效增強(qiáng)我國(guó)水資源建設(shè)效果，提高水資源利用率。

1 遙感技術(shù)在水文與水資源中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前，水資源的重要性無(wú)可比擬，這是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展中的重要稀缺源之一，與以往的監(jiān)測(cè)技術(shù)相比，RS技術(shù)具有較強(qiáng)的適用性，并且監(jiān)測(cè)效率較高，一般在任一的水體中都能夠形成高質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，特別是某些難以利用人工展開(kāi)監(jiān)測(cè)的區(qū)域，此類區(qū)域是能夠通過(guò)RS技術(shù)來(lái)展開(kāi)監(jiān)測(cè)工作的。

第一，具有探測(cè)廣的優(yōu)勢(shì)。與以往的人工勘測(cè)技術(shù)相比，RS技術(shù)的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域更為廣泛，且收集到的信息種類更加齊全，此類數(shù)據(jù)展現(xiàn)到大眾的視野區(qū)域，極大的拓寬了大眾的視覺(jué)空間，憑借圖像的方式來(lái)輔助工作者宏觀認(rèn)知水文與水資源的情況。

第二，具有多樣化的信息獲取手段。RS技術(shù)獲取信息的手段很多，自早期的衛(wèi)星與航測(cè)飛機(jī)漸漸發(fā)展到現(xiàn)今的無(wú)人機(jī)、GEO衛(wèi)星與載人空間站等[2]。另外，所用的觀測(cè)器械也自攝影系統(tǒng)發(fā)展到各類先進(jìn)的掃描系統(tǒng)，尤其是憑借微波傳感裝置可以精準(zhǔn)的掃描生物群落，提升數(shù)據(jù)信息的獲取效率，提升數(shù)據(jù)信息質(zhì)量。

第三，具有很少的制約因素。因?yàn)镽S技術(shù)獲取信息數(shù)據(jù)的手段通常自高空中展開(kāi)掃描采集，因此該技術(shù)不會(huì)被地形因素所制約，在掃描和采集目標(biāo)對(duì)象時(shí)，能夠忽略惡劣的自然條件，同時(shí)能夠在有國(guó)際保護(hù)法的區(qū)域輕松的收集有關(guān)資料。

2 水文與水資源工程建設(shè)中存在的問(wèn)題

在水文與水資源工程建設(shè)中，工作人員的專業(yè)技術(shù)水平與監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備通常會(huì)對(duì)工作的展開(kāi)產(chǎn)生直接的影響，因上述因素的束縛，獲取的水文數(shù)據(jù)基本難以保持完整性與精準(zhǔn)性。由于數(shù)據(jù)采集過(guò)程中不管哪一項(xiàng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)問(wèn)題都可能直接的影響到水文與水資源工程建設(shè)的質(zhì)量。因此，建設(shè)單位在施工過(guò)程中也應(yīng)該高度重視如下方面的問(wèn)題：

第一，專業(yè)技術(shù)人才隊(duì)伍的建設(shè)問(wèn)題。水文與水資源工程建設(shè)中，工作人員能力不足，會(huì)影響到數(shù)據(jù)資源獲取的效率和質(zhì)量。所以應(yīng)該定期組織工作人員參加專業(yè)技能與知識(shí)的培訓(xùn)活動(dòng)，在工作人員專業(yè)素養(yǎng)與能力提升下，獲取更加全面的水文數(shù)據(jù)信息與資料。

第二，水文與水資源監(jiān)測(cè)設(shè)備的問(wèn)題。某些地區(qū)，水文與水資源監(jiān)測(cè)設(shè)備陳舊、老化，所以應(yīng)該加大資金的投入力度，更新和優(yōu)化傳統(tǒng)設(shè)備與技術(shù)，為水文與水資源監(jiān)測(cè)工作做好有力的鋪墊。

3 水文與水資源工程建設(shè)中遙感技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 監(jiān)測(cè)小流域的洪水災(zāi)害

相關(guān)工作者可憑借RS技術(shù)獲取區(qū)域內(nèi)的水文與水資源數(shù)據(jù)，把獲取的數(shù)據(jù)引入到水文模型之中，從而獲取徑流預(yù)報(bào)信息。利用RS技術(shù)獲取的水文數(shù)據(jù)具有較高的精準(zhǔn)性與可靠性，可以輔助工作者更為全面地了解區(qū)域內(nèi)的降水情況與土壤溫濕度等，為評(píng)估徑流量給予重要的數(shù)據(jù)參考?，F(xiàn)今用來(lái)監(jiān)測(cè)小流域洪水災(zāi)害的遙測(cè)儀已經(jīng)具有極為完善的功能（如圖1所示），水位遙測(cè)儀一般將太陽(yáng)能電池當(dāng)成動(dòng)力來(lái)源，根據(jù)水位傳感器、無(wú)線接收機(jī)、發(fā)射器以及數(shù)據(jù)采集儲(chǔ)存裝置等組成部分，完成了徑流量數(shù)據(jù)的收集與傳輸。

圖1 水位遙感儀工作原理

第一，布置水位遙感儀。基于不同的水位監(jiān)測(cè)方的，可把水位遙感儀劃分成2種，一為與水位接觸的浮子監(jiān)測(cè)方式，二為不與水位接觸的超聲波監(jiān)測(cè)方式。

首先，前者的監(jiān)測(cè)設(shè)備又可以細(xì)分成岸式水位監(jiān)測(cè)與島水位式監(jiān)測(cè)，第一種監(jiān)測(cè)屬于利用管道將河道與監(jiān)測(cè)井連接起來(lái)，確保其高度保持統(tǒng)一，憑借對(duì)監(jiān)測(cè)井中浮子高度的記錄獲取河道的水平面數(shù)據(jù)，該技術(shù)的安全性比較高，不用工作人員進(jìn)入河道或監(jiān)測(cè)井就可簡(jiǎn)單操作；第二種監(jiān)測(cè)是要監(jiān)測(cè)者在河道內(nèi)實(shí)施作業(yè)，憑借對(duì)豎井中浮子高度的記錄獲取河道水位的高度數(shù)據(jù)，作業(yè)中要確保井臺(tái)連接棧橋的質(zhì)量（如圖2所示）。

圖2 岸式水位監(jiān)測(cè)與島水位式監(jiān)測(cè)圖

其次，后者是借助探頭或雷達(dá)實(shí)現(xiàn)水位監(jiān)測(cè)的目標(biāo)，其中雷達(dá)發(fā)射信號(hào)到水面，結(jié)合信號(hào)往返的時(shí)間對(duì)水位的高度與變化情況進(jìn)行計(jì)算。此類技術(shù)必須在河道內(nèi)支設(shè)延伸支架（如圖3所示），在具體監(jiān)測(cè)小流域的洪水災(zāi)害過(guò)程中，工作人員可根據(jù)所屬部門的現(xiàn)實(shí)條件采用有針對(duì)性的水位監(jiān)測(cè)方式，在安裝并開(kāi)啟設(shè)備之后，會(huì)采集河道水位數(shù)據(jù)，然后借助數(shù)字傳輸技術(shù)把獲取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?，操作人員可憑借大數(shù)據(jù)處理程序分類、整合與處理獲得的所有數(shù)據(jù)，最后得到精準(zhǔn)的水資源變化數(shù)據(jù)。

圖3 不與水位接觸的超聲波監(jiān)測(cè)方式

第二，小流域洪水災(zāi)害的監(jiān)測(cè)流程。其實(shí)際應(yīng)用的監(jiān)測(cè)流程為：

首先，建立水位預(yù)警體系。這可以輔助有關(guān)部門對(duì)所屬轄區(qū)內(nèi)的降雨量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并測(cè)算預(yù)報(bào)、繪制電子圖，該體系能夠憑借先進(jìn)的數(shù)字軟件模型展開(kāi)建設(shè)，一次性達(dá)到對(duì)信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析目標(biāo)，對(duì)所屬轄區(qū)內(nèi)的所有流域的水資源變化情況展開(kāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警，并綜合預(yù)警等級(jí)設(shè)計(jì)行之有效的防控預(yù)案[3]。

其次，整合與保存監(jiān)測(cè)信息。即采集所需要的電子地圖信息，獲取前期的信息數(shù)據(jù)等，結(jié)合獲取的信息來(lái)分析所屬轄區(qū)內(nèi)的水資源實(shí)際分布情況，并有效預(yù)測(cè)雨水回流的情況。

最后，實(shí)現(xiàn)模型建設(shè)。憑借RS技術(shù)對(duì)區(qū)域內(nèi)的水資源、水文分布等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實(shí)現(xiàn)信息模型的建設(shè)。相關(guān)工作者可通過(guò)該模型全面深入的分析不同流域具有的分布特點(diǎn)，評(píng)估該流域各個(gè)地段可以承受的降水量的極限值。模型的不同，所發(fā)揮的功能也有很大差別，例如，流域模型能夠全方位地了解區(qū)域內(nèi)河道的徑流狀況，評(píng)估附近的水流情況，而水庫(kù)模型能夠?yàn)樗こ添?xiàng)目的選址與施工給予科學(xué)的參考數(shù)據(jù)，有關(guān)部門可以結(jié)合具體任務(wù)對(duì)相應(yīng)的模型進(jìn)行構(gòu)建。

3.2 監(jiān)測(cè)水文水資源的蒸發(fā)量

通過(guò)對(duì)蒸發(fā)情況的全面監(jiān)測(cè)，可以有效的掌握地表能量朝著質(zhì)量轉(zhuǎn)變的過(guò)程，并獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。但事實(shí)上對(duì)這種蒸發(fā)情況的監(jiān)測(cè)工作要通過(guò)極為繁瑣的操作程序，無(wú)法保證監(jiān)測(cè)的質(zhì)量。依靠RS技術(shù)建立相應(yīng)數(shù)據(jù)的模型獲取各層的蒸發(fā)數(shù)據(jù)，然后結(jié)合每個(gè)層面的數(shù)據(jù)差獲得可靠的蒸發(fā)量。首層主要監(jiān)測(cè)地表植被與土壤，下一層主要監(jiān)測(cè)地面上下與表層覆蓋物的熱量值，在蒸發(fā)量的計(jì)算時(shí)還要顧及到區(qū)域的水文情況。

3.3 監(jiān)測(cè)區(qū)域的降水量

在我國(guó)先進(jìn)技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)下，衛(wèi)星定位裝置與RS技術(shù)獲得了深層次的融合，這對(duì)信息傳輸速度的提升、遠(yuǎn)程調(diào)控效果的加強(qiáng)都有深遠(yuǎn)的意義，有關(guān)部門可憑借RS技術(shù)進(jìn)一步的了解所屬轄區(qū)的水資源分布情況。另外，利用雷達(dá)技術(shù)發(fā)射的電磁波可以獲得更加精準(zhǔn)的降水量數(shù)據(jù)。將RS技術(shù)合理的引入到水文與水資源領(lǐng)域中，能夠提升獲取水文與水資源的數(shù)據(jù)的效率以及準(zhǔn)確性，然而在監(jiān)測(cè)區(qū)域的降水量過(guò)程中還面臨著很多問(wèn)題，若獲取區(qū)域的云層資源受到一定的制約，卻能夠利用飛機(jī)幫助獲取有關(guān)的數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)的完整性與可靠性，提升區(qū)域降水量預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)性。

3.4 監(jiān)測(cè)地表水

在水文與水資源的管理中，地表水的監(jiān)測(cè)也是其重要的組成部分，因?yàn)榈乇硭哂械奶厥庑再|(zhì)，國(guó)內(nèi)很多地表水都遭到了不同程度的污染，又因?yàn)榈乇硭哂袑?shí)時(shí)變化性，利用早期的人工監(jiān)測(cè)方式已經(jīng)難以滿足正常的監(jiān)測(cè)需求。因此，通過(guò)RS技術(shù)的應(yīng)用，能夠及時(shí)、高效的收集信息數(shù)據(jù)，也就是利用航空雷達(dá)展開(kāi)監(jiān)測(cè)，全面有效的收集目標(biāo)點(diǎn)范圍內(nèi)的水資源信息，利用陸基雷達(dá)對(duì)信息進(jìn)行回收，如此就能夠構(gòu)建出健全的地表水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)某些被冰面覆蓋的水域，利用RS系統(tǒng)能夠大面積的掃描冰面，從而獲得精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)來(lái)為地表水的監(jiān)測(cè)工作提供重要參考。

3.5 應(yīng)用于水資源的保護(hù)

第一，針對(duì)水體中的懸浮物來(lái)說(shuō)，這是評(píng)價(jià)水資源質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。懸浮物的濃度現(xiàn)今是水資源保護(hù)工作中首要關(guān)注的目標(biāo)，通常在湖泊與水庫(kù)環(huán)境中，懸浮物的擴(kuò)散、沉降與分布等均會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。如果水體中懸浮物的濃度太高，就有很大可能在反射波段區(qū)間內(nèi)擴(kuò)大，而在水資源的保護(hù)中引入RS技術(shù)，通常是利用反演模型對(duì)水體中的懸浮物濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

第二，針對(duì)水質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)化程度來(lái)說(shuō)，通常水質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)化主要是將水體中的藻類富集程度當(dāng)成主要標(biāo)志。由于藻類進(jìn)行的光合作用多是通過(guò)葉綠素來(lái)展開(kāi)，這就代表其同地面的陸地制備特征類似。

第三，針對(duì)水體污染的監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，通常此類監(jiān)測(cè)的過(guò)程可劃分成2種，一為常規(guī)水污染的監(jiān)測(cè)，二為突然水污染的監(jiān)測(cè)。在第一種的監(jiān)測(cè)活動(dòng)中，如果水體出現(xiàn)污染的情況，那么水體中就會(huì)有多項(xiàng)指標(biāo)產(chǎn)生變化，比如，水體的溫度、密度、透明度以及顏色等[4]。此類指標(biāo)會(huì)使水體在RS技術(shù)監(jiān)測(cè)過(guò)程中通過(guò)反射率展示出來(lái)，獲得的遙感圖像中也會(huì)有灰階紋理、色調(diào)等形態(tài)變化的出現(xiàn)，因此通過(guò)RS技術(shù)的應(yīng)用，能夠清晰的了解水體的污染規(guī)模、污染濃度、污染范圍以及污染源等，并能夠利用RS技術(shù)來(lái)實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)其中異常的數(shù)據(jù)。

4 水文與水資源工程建設(shè)中遙感技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

RS技術(shù)屬于現(xiàn)今比較先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，將其引入到水文與水資源工程建設(shè)中，能夠進(jìn)一步提高工作效率與工作質(zhì)量，還應(yīng)該通過(guò)早期的勘察技術(shù)與方法來(lái)輔助，在RS技術(shù)采集信息的過(guò)程中還應(yīng)該利用人工來(lái)審核信息數(shù)據(jù)，保證獲取數(shù)據(jù)的可靠性，提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。從某種意義上而言，RS技術(shù)也屬于一種先進(jìn)的偵察技術(shù)，其實(shí)際的發(fā)展和利用都要依靠專業(yè)人才來(lái)實(shí)現(xiàn)[5]。

所以，有關(guān)部門還應(yīng)該加大對(duì)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，側(cè)重RS技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。比如，在水文與水資源的專業(yè)領(lǐng)域，要保證專業(yè)人才掌握統(tǒng)一的RS技術(shù)理論體系，能夠靈活的使用與RS技術(shù)有關(guān)的儀器和設(shè)備，提升RS技術(shù)的應(yīng)用效果與價(jià)值。RS技術(shù)的應(yīng)用有多種類型，比如，航空遙感以及地質(zhì)遙感等，技術(shù)類型不同，所勘測(cè)的范圍與對(duì)象也就存在差別，所以在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，充分發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，得到更為全面、精準(zhǔn)的水文與水資源資料，保證RS技術(shù)的實(shí)用價(jià)值得到充分的發(fā)揮。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，隨著科技發(fā)展的推動(dòng)，RS技術(shù)在水文與水資源工程建設(shè)中的應(yīng)用越發(fā)的深入，一些早期的水文與水資源建設(shè)中面臨的問(wèn)題也得到了很好的解決，為水文與水資源的探索和研究給予了更為全面、可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，較大程度的提升了水文模型構(gòu)建與預(yù)算的精準(zhǔn)性。另外，憑借RS技術(shù)可以進(jìn)一步監(jiān)測(cè)小流域的洪水情況、水資源的蒸發(fā)量、區(qū)域的降水量、地表水情況以及水污染程度等，為相關(guān)工作的開(kāi)展提供了重要保障。