淺談遙感技術在水文水資源領域中的應用

□卞英春 □周 俊 □朱文杰(江蘇省水文水資源勘測局常州分局)

淺談遙感技術在水文水資源領域中的應用

□卞英春 □周 俊 □朱文杰(江蘇省水文水資源勘測局常州分局)

文章是針對遙感技術在水文水資源領域中應用的探討。遙感技術自從20世紀60年代發展以來，因其高效率、高精度的特點在各個領域內都得到了廣泛應用。筆者結合自身的工作經驗和相應的理論知識，首先對遙感技術的特點，以及它在水文勘測領域內應用的優勢進行了分析，而后詳細論述了遙感技術在水文領域內的具體應用措施以及相關的注意事項。

水文水資源；遙感技術；應用

1 遙感技術概念及特點

遙感技術是20世紀60年代根據電磁波理論展起來的一種探測技術，它通過應用各種傳感儀對遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息進行收集和處理，從而形成圖像，以達到對地面各景物目標進行識別和探測的目標。遙感技術是一項綜合性較強的探測技術，可滿足現實生活中不同的需求，如在氣象觀測、資源考察、地圖測繪等方面都有應用。遙感技術的特點在于速度快、質量高，遙感技術應用在水文勘測領域中，不僅可以簡化工作程序，節約人力資源，提高工作效率，而且其工作成本低，測量信息數據量大，可以給研究者提供全方位的可靠數據。我國1998年長江抗洪救險中，就是利用了衛星所提供的圖形對水情進行的分析。具體來講，遙感技術在水文領域應用的優勢可以歸納為：

1.1 信息量大，可實現全天候監測

遙感技術不僅可以獲得可見光波信息，而且可以獲得可見光波以外的紫外線、紅外線、微波波段等信息，從而通過成像來使肉眼所見不得的物體特征顯現出來，全面擴展了水位工作中的觀測信息量。另外，遙感技術在應用過程中不受植被、云霧、冰層等影響，可實現全天候監測，能擴充水文勘測的調查量，能更好的認識水文變化的規律。

1.2 沒有地域局限性

在傳統的人工作業采集水文勘測資料時，經常會受到惡劣天氣、復雜地形的干擾，如冰雪、海洋、沙漠以及一些人煙稀少的地區，因地域存在一定的危險性從而給人工作業帶來了極大的困難，使得數據收集也不完整。而當利用遙感技術時則可以避免這一問題，遙感技術不受地域和國界的限制，可以全方位的收集水文數據和資料，使水文工作中的資料與數據更加全面化，提高水文研究的科學性和精確度。

1.3 收集資料快捷

遙感技術中的陸地衛星實現全球覆蓋成像周期僅為16d左右，而且如果是多顆衛星同時作業，還可以成倍的縮小探測周期。而在傳統的人工勘測時周期通常較長，而且會經常受到其它因素的干擾而延長周期。因此，利用遙感衛星技術效率高，周期短。

1.4 可一次性獲取大范圍內的地物信息

遙感技術探測范圍大，尤其是當陸地衛星的軌道高度達到910km左右時，通過遙感技術一次就能覆蓋到地面34000km2左右的面積。這樣寬闊的取相視域相對于人工實地勘測來講有著巨大的優勢。

2 遙感技術在水文水資源領域的應用

2.1 降水量監測

降水量的監測是指通過在云頂溫度和降水點之間建立關系，并且利用衛星信息和地面雨量站之間的差值進行監測。而對于一些雨量站比較稀疏的地方，除了常規的雨量站監測之外，還可以利用雷達進行監測，從而獲得相關降雨量的數據。雷達在降雨量估算處理中主要用于局部或者短缺的降雨量預報，它可以利用空間信號來處理相關的數據，并能采集相應的降水粒子，通過計算機對降水量進行計算。除雷達之外，還有氣象衛星和航空飛機等都可以應用在降水量估算中。如果雷達不能很好的進行處理數據，例如云層比較厚的時候，可以采用衛星和雷達結合的方式對其進行計算。衛星通常用在大面積降水量預報的時候，利用衛星進行估算的主要有微波輻射法、綜合方法等。目前經常利用航空飛機深入到云層中，對云層以及周圍進行監測，這樣可以從不同角度監測出云層和余地的分布狀況，然后利用計算機技術對相關的監測數據進行分析和處理，從而為水文研究部門提供可靠的依據。

2.2 蒸發量監測

蒸發量監測是一種通過物理方法來對地表能量與質量轉化的勘測手段。隨著近年來遙感技術不斷應用，對于蒸發量的估算也趨于成熟。蒸發量的計算主要通過衛星數據來實現，如統計經驗法、能量余項法等，也可以用全遙感信息模型進行計算。根據這些模型各自的特點，還可以將這些模型分為多層模型，使其發揮各自優勢。一層模型主要可以用在區別地表上土壤和植被方面，二層模型則主要用來計算地表植被或是地下土壤和地上熱量之間的余熱上。目前，也有使用多層模型將土壤分成很多層。近幾年，我國利用遙感數據在地表特征參數的基礎上，建立起了政務蒸騰計算模型，從而實現了對非均勻地面條件下的蒸散計算，給蒸發量的監測和計算帶來了便捷的條件。

2.3 地下水遙感

在傳統的水位勘測領域中，地下水觀測一直是一個很復雜的環節，經常因為各種困難導致人工勘測數據不足，從而造成地下水觀測數據不準確。而有了遙感技術應用，則可以通過對地表植被以及地貌形狀來間接得到地下水的勘測數據。這是由于地下水雖然不能直接被觀測到，但地下水反映在地表上及地表植被上的信息可以通過遙感圖像技術破譯出來，從而間接得到地下水文信息。

2.4 徑流量預測、預報

凈流量的勘測和預報主要是以衛星遙感系統的監測數據及水文氣象站的數據為依據，通過將主要的信息輸入到水文模型中來計算得到的相關信息。遙感技術不能直接針對河川徑流進行估算，但是可以用遙感技術對植被、土壤、地貌及相關水系等進行研究，用降水量、蒸發量及土壤含水量等要素來進行估算。通過上述信息建立起相應的模型，經過計算以獲得徑流量的勘測和預報結果。最早的徑流量預算方法就是以遙感技術為基礎，然后利用了水文模型、衛星云圖來對地表的植被和土壤進行分析，并使用雷達對降水量進行預測來進行輔助。近年來隨著遙感技術在水資源勘測領域的應用，新型的以多種覆蓋類型蒸發的計算方法逐漸被研究得以應用，為徑流量的預測、預報提供了相應的科學依據。

3 遙感技術在水資源領域中應用的注意事項

3.1 對資料與數據的采用有選擇性

遙感技術在水位勘測領域中的優勢是毋庸置疑的，但針對遙感技術獲取信息量大的特點，需要水文工作在資料以及數據的采用上有一定的選擇性，如航天遙感資料中不同的資料來源有不同的數據特點，尤其是在地面分辨率以及覆蓋區域上差異較大，但是也各自有不同的優勢。因此，水文工作中要根據研究項目的目的來選取合適的遙感資料與數據以供其應用。

3.2 遙感技術與人工作業結合

遙感技術相對人工作業來講盡管有著很大的優勢，但在實踐操作中不應當完全否定人工作業，而應該將二者進行完美的結合應用。究其原因，在于遙感技術并不能提供水文研究所需要的所有資料與數據，需要人工勘測進行補充。而且，就遙感技術取得的資料來講，其中重要的內容需要人工作業來對其進行驗證和審核，保證遙感技術所取得的資料與數據解譯的準確性。

4 結語

隨著遙感技術在水文水資源領域中的深入應用，它已經逐漸取代了許多傳統的人工勘測手段。遙感技術不僅提高了工作的效率，縮短了勘測工作的周期，同時也提高了水文模型和預算的精確度。但目前遙感技術在該領域內仍有許多問題存在，如對于問題的解決程度、技術的實用化等，有待于遙感及相關水利專業人員在今后的應用中給予徹底的解決。

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1673-8853（2014）01-0051-02

2013-12-20

劉 青）