遙感技術在水利行業的應用

喬群博 蘇佳凱

（東北林業大學，黑龍江 哈爾濱150040）

遙感技術是利用地面上空的飛機、飛船、衛星等飛行物上的遙感器，從遠處探測和接收來自目標物體的信息收集地面數據資料，對地球表面的電磁波輻射進行探測并從中獲取信息，經記錄、傳送、分析和判讀，來識別物體的屬性及其分布等特征的綜合技術。遙感技術作為對地觀測，提取地表現實狀況的最有利工具，被廣泛應用在各行各業，包括測繪，自然資源廣利，林業，水利，交通，環境保護，電力電信，城市規劃，國防軍事等領域。

我國人口眾多，地域遼闊，時空分布差異較大，水源緊缺，水環境污染等問題越來越受到各級政府的重視，在傳統調查、規劃、管理技術的基礎上引進遙感技術，將更有助于加快信息的獲取、更新，促進水利行業的發展。根據水利工作的性質將可以直接使用遙感、地理信息系統的行業可分為水文與水資源、水利工程、防洪抗旱和農村水利、水土保持等幾類。

水文與水資源：分析人員可以收集在某一時段的氣象信息（如降雨量），人文信息（人口數量等），利用遙感相應軟件的圖像處理方法獲得當地的巖性及土壤信息、植被類型以及面積信息等，再次基礎上可以建立相關模型計算降雨滲漏量、植被蒸發量，生活、工業用水量，將降雨的總量減去消耗量就可以獲得補充道河流水庫的水量。由于此項分析牽涉的分析面積會很大，因此可以利用多分辨率的衛星影像獲得高精度的信息。

江、河、湖、海等的水質監測：經濟的發展、人口的增加、以及洪澇、干旱等的影響不但水資源總量越顯緊張，水的質量也受到影響，為了有效地保護、使用緊缺的水資源需要對江、河、湖、海的水質進行必要的檢測。對高光譜分辨率遙感圖像進行分析，進行子像素分類可以很好的完成此項工作，利用這些方法和所獲得相關區域的圖像可以監測有害物質的分布和含量并可以追蹤分析污染物的來源，為污染的治理提供必要的信息。

遙感技術在水污染監測方面的應用主要包括利用紅外掃描儀監視石油污染，監測水體富營養化，調查廢水污染和泥沙污染，監測水體熱污染等幾個方面。

監視石油污染：利用多光譜航片可對海面石油污染進行半定量分析，將彩色航片同步拍照與近紅外片做的彩色密度分割圖相比較，更精密地判斷和解譯信息，參照圖片畫出不同油膜厚度的大致分級圖。通過彩色密度分割圖像，特別是數字密度分割圖，可以更準確地判斷油量的分布情況。通過彩色密度分割可把相差零點零幾厚度的海面油膜區分出層次來，這有利于用航空遙感對海面油的擴散分布和半定量研究。

監測水體富營養化：浮游植物中的葉綠素對藍紫光和紅橙光有較強的吸收作用，當水體出現富營養化時，可以利用遙感技術推算出水體中的葉綠素分布情況。赤潮區的海水光譜特征是藻類、泥沙和海水的復合光譜，另外有機或無機顆粒物也會吸收入射光，影響水體的透明度。

調查廢水污染和泥沙污染：廢水的顏色與懸浮物性狀千差萬別，特征曲線上的反射峰位置和強度也不大一樣，可以用多光譜合成圖像進行監測。

監測水體熱污染：應用紅外掃描儀記錄水體的熱輻射能量，真實反映其溫度差異。在熱紅外圖像上，熱水溫度高，輻射能量多，呈淺色調。冷水和冰輻射能量少，呈深色調。熱排水口處通常呈白色羽流，利用光學技術和計算機對熱圖像作密度分割，根據少量的同步實測水溫，畫出水體等溫線。

水資源調查、管理：充分、合理地使用水資源的前提是對水資源的分布、睡資源量、睡資源的消耗信息掌握充分。而這都是遙感技術可以完成的任務。對于人跡罕至的地區，利用遙感圖像提供的直接、簡介信息對尋找水源非常有幫助。對于水資源的消耗除自然蒸發、滲漏外就是工業、農業、生活用水，而農業用水又占有很大的比重，可以通過遙感調查查清楚農作物種類、面積進而確定其必須的水量，為合理分配水資源提供信息。

水利工程：此項工作中需要遙感輔助完成的工作主要是工程前期的現狀調查，工程中進程監測，工程后的效益評估。工作人員可以提取工程區域的地形、地貌、巖性、土壤、植被信息，利用遙感的相關軟件建立決策庫，對項目可選的位置、路線進行可行性分析評估進而選擇最佳的位置、線路。對水利工程對環境的影響進行預評估。這些基礎信息可以為項目實施不同階段的工程人員服務。對牽涉到移民，土地征用等需要補償的問題可以利用監督或非監督分類方法調查面積。

進行工程規劃如果需要大比例尺成圖，可以利用大比例尺航片構建立體，在立體環境中提取需要的信息，建立3D信息圖，利用高分辨率的圖像或航片，可以試試對工程進展進行監測。

對于修建水庫等水流相對靜態的工程，如果評估不同拔高、水位高影響上有的范圍，可以利用遙感軟件中對水層功能分析的模塊快速獲得壩高、水位高影響范圍，并可以輸出為矢量圖，進而與其他信息疊加和分析獲得其他需要的信息。

防洪抗旱：自遙感技術應用依賴，遙感技術就在防洪、抗旱中發揮了重大作用。災害發生后可以根據水體與其他第五光譜明顯不同的特點，利用多光譜圖像或合成孔徑雷達圖像快速確定守財范圍。在此基礎上根據已有的或實時提取的社會信息，利用遙感圖像分析功能進行疊加分析，可以快速對災情進行快速評估。為救災、建在、在后重建提供信息基礎。在此方面，水利行業已做了大量工作并取得了成熟的經驗。

農田水利：隨著越來越多高分辨率圖像的商業化，在遙感圖像上可以清楚地看清農田的細節，這位遙感在農田水利基本建設中發揮作用提供了基礎。可以通過高分辨率正射影像直接規劃渠道、管道的分布，測量渠道管道的長度，再與本地的數字地形模型或實際測量的高程數據結合，進而確定水源的高度。這些工作可以極大降低野外工作量，而且成圖快速直觀，適合多部門使用。

水土保持:調查人員可以利用遙感資料，通過圖像處理方法提取必須的如巖性、土壤、植被信息、土地利用、大型開發建設工程、居民點等信息。利用現有的數字地形高程模型生成數字地形模型，以確定水土流失狀況。而水土流失監測在調查的基礎上可以利用動態監測的工具，對兩個時期的結果進行分析以反映水土流失的變化方向。

在對水土流失調查與監測的基礎上，對需要智力的地區可以利用高分辨率圖像對流域進行規劃，在堵上標注治理措施和面積，進行水土保持綜合規劃。此外，還可以利用遙感圖像實時調查、監測治理工程的進展、實施以及完成情況。

總之，水利遙感應用的前景是十分廣闊的，資源衛星作為一種高新技術在農、林、水利、地礦、海洋等國民經濟各部門的應用成績是毋庸置疑的，隨著科學的進步，遙感技術的不斷開發和創新，遙感技術會越來越先進，如果能解決困擾遙感技術應用的難題，加上我國自己的資源衛星早日投入運行，我們深信，我國的遙感應用水平一定能夠不斷地深入發展和提高，在國民經濟建設中發揮更大的作用。

[1]楊積成.水利遙感技術在水利上的應用[C].中國農業年鑒，1984-01-01.