淺談遙感技術(shù)在水資源領(lǐng)域研究中的應(yīng)用

張　鵬

（新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局　新疆　伊犁　835000）

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淺談遙感技術(shù)在水資源領(lǐng)域研究中的應(yīng)用

張鵬

（新疆伊犁河流域開(kāi)發(fā)建設(shè)管理局新疆伊犁835000）

摘要水資源開(kāi)發(fā)利用必須建立在可靠的水文信息和對(duì)流域水文規(guī)律的正確認(rèn)識(shí)之上，因此，研究水資源時(shí)也需要對(duì)水資源利用工程的水文效應(yīng)進(jìn)行分析，遙感技術(shù)可廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)、節(jié)水灌溉工程效果評(píng)價(jià)、跨流域調(diào)水前期研究、生態(tài)補(bǔ)水效果評(píng)價(jià)、水利工程建設(shè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞遙感技術(shù)；水資源與生態(tài)環(huán)境；遙感技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)研究報(bào)告，所謂遙感，實(shí)質(zhì)上是一種傳感裝置。遙感技術(shù)主要是對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行感應(yīng)、調(diào)查、分析，但是在這一過(guò)程當(dāng)中并不與實(shí)際的研究對(duì)象直接接觸，其主要的研究方法為遙遠(yuǎn)感知，明確研究對(duì)象的相關(guān)特點(diǎn)，并且結(jié)合實(shí)際情況將感知信息進(jìn)行處理，就此形成相應(yīng)的研究數(shù)據(jù)。就目前而言，遙感技術(shù)屬于一門(mén)比較復(fù)雜的學(xué)科同時(shí)也是一項(xiàng)現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)，是衡量國(guó)家科技發(fā)展水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。

遙感技術(shù)始于19世紀(jì)初期（1839年）的攝影術(shù)。19世紀(jì)中葉（1858年）利用氣球從空中對(duì)地面進(jìn)行攝影，1903年飛機(jī)問(wèn)世后，航空遙感開(kāi)始應(yīng)用于軍事，后廣泛應(yīng)用于地形和地圖制圖、地質(zhì)調(diào)查、工程建設(shè)、農(nóng)業(yè)土地調(diào)查等方面。

遙感技術(shù)與傳統(tǒng)的技術(shù)存在較大差別，其主要是運(yùn)用遙感器來(lái)完成所有的遙感任務(wù)，通過(guò)對(duì)地面的遙感對(duì)象進(jìn)行測(cè)探。其具體特征主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）探測(cè)效率高：現(xiàn)代科技遙測(cè)高度已達(dá)10km以上；陸地衛(wèi)星采用900km近圓形軌道。每張遙測(cè)圖像的地表范圍達(dá)183km×98km。我國(guó)最大的長(zhǎng)江流域約為100萬(wàn)km2，采用陸地衛(wèi)星遙感技術(shù)只需200左右張遙測(cè)圖。

（2）獲取信息的成本低、速度快、周期短。

（3）在進(jìn)行遙感探測(cè)的過(guò)程中，該遙感器受到地形環(huán)境影響微乎其微，其中比較普遍的地形環(huán)境為高山、同時(shí)還有沙漠，在此基礎(chǔ)上甚至還有冰川等。

（4）遙感技術(shù)最為重要的一項(xiàng)特征即為：獲取遙感信息的途徑較多。根據(jù)相關(guān)研究調(diào)查顯示，應(yīng)用最為廣泛的信息獲取手段是利用光譜波段，在對(duì)探測(cè)對(duì)象進(jìn)行探測(cè)研究工作的過(guò)程中，運(yùn)用該波段能夠準(zhǔn)確高效的探測(cè)出相應(yīng)信息數(shù)據(jù)。同時(shí)，對(duì)于同一遙感對(duì)象可以采取不同的遙感儀器，這一方法能夠最大程度的保證遙感信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。除了上述的兩種方法以外，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，近年來(lái)還可以運(yùn)用紫外線、微波波段，在此基礎(chǔ)上還有紅外線等進(jìn)行研究對(duì)象的探測(cè)工作，這一遙感技術(shù)具有一定的先進(jìn)性，其不但能夠?qū)ρ芯繉?duì)象的地表情況進(jìn)行詳細(xì)的探測(cè)，甚至能夠探測(cè)出研究對(duì)象的相應(yīng)實(shí)際深度，這為對(duì)象研究的精確性與高效性提供了保障[1]。

通過(guò)上文對(duì)遙感技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行闡述分析發(fā)現(xiàn)，遙感技術(shù)在我國(guó)的各個(gè)研究領(lǐng)域都扮演了重要角色，起到至關(guān)重要的作用。特別是我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展、氣象探測(cè)、地質(zhì)研究以及環(huán)境保護(hù)等等各方面，合理應(yīng)用遙感技術(shù)能夠在一定程度上提高我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平，對(duì)我國(guó)科學(xué)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展起到促進(jìn)作用。

就目前而言，遙感技術(shù)應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣泛，已經(jīng)與地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)越來(lái)越緊密結(jié)合在一起，形成通常所稱的3S技術(shù)，在水資源管理的各個(gè)方面都獲得廣泛應(yīng)用，成為數(shù)字流域以及各種基于計(jì)算機(jī)的水資源管理系統(tǒng)的核心。可以從以下幾方面進(jìn)行嘗試性研究。

1　遙感技術(shù)在水資源與生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

（1）土地利用狀況分析

所謂土地利用情況分析，主要是對(duì)我國(guó)的水資源、土地資源以及我國(guó)的生態(tài)環(huán)境等方面進(jìn)行實(shí)際評(píng)價(jià)分析，這一工作主要運(yùn)用遙感技術(shù)來(lái)完成。通過(guò)不同流域土地利用狀況的比較可分析其水資源及其利用條件的差異，通過(guò)同一流域不同時(shí)期土地利用狀況的變化可分析其水資源利用的演變過(guò)程及其對(duì)今后流域水資源利用潛在影響。

（2）生態(tài)環(huán)境變遷分析

土地利用情況分析之后可以進(jìn)行相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境變遷分析工作，兩者具有一定的關(guān)聯(lián)性。生態(tài)環(huán)境變遷分析主要是根據(jù)土地利用情況的分析研究數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，就此形成相應(yīng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。隨即相關(guān)研究人員運(yùn)用地理信息系統(tǒng)地形分析模塊對(duì)其動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行研究分析，從而生成相應(yīng)的遙感影像，將每一模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)數(shù)據(jù)的差異性能夠分析生態(tài)環(huán)境變遷情況。具體而言，基于遙感的生態(tài)環(huán)境變化分析既可以包括綠洲、水庫(kù)湖泊水面、冰川積雪、濕地、森林、草場(chǎng)等在內(nèi)的眾多因子的范圍和面積時(shí)間變化，也可以包括利用遙感直接提取植被指數(shù)與生物量等因子來(lái)分析植被狀況及其變化趨勢(shì)。

（3）生態(tài)耗水（需水）分析

除了上述的土地、生態(tài)環(huán)境兩方面以外，生態(tài)耗水（需水）分析也比較重要，該數(shù)據(jù)分析對(duì)我國(guó)水資源的利用情況以及相應(yīng)規(guī)劃具有重要作用，在西北干旱缺水的內(nèi)陸河流域尤其重要[2]。目前，對(duì)于生態(tài)耗水（需水）分析主要利用遙感技術(shù)來(lái)完成，遙感技術(shù)首先對(duì)土地利用情況進(jìn)行分析，同時(shí)再進(jìn)行生態(tài)環(huán)境變遷分析，根據(jù)這兩方面的相關(guān)探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比研究，形成生態(tài)耗水（需水）分析動(dòng)態(tài)規(guī)律，并且根據(jù)其規(guī)律研究出其與水資源的關(guān)系，最終計(jì)算出生態(tài)耗水（需水）。應(yīng)該說(shuō)，這一方法使生態(tài)耗水（需水）向定量化計(jì)算邁出一大步，因此在水文水資源評(píng)價(jià)與規(guī)劃管理中有很現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用意義。

（4）土地利用與覆被變化水文響應(yīng)

大規(guī)模的水土資源開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)成為流域水文水資源規(guī)律發(fā)生變化的最重要因素，有關(guān)土地利用與覆蓋變化對(duì)流域尺度水文循環(huán)的影響研究是當(dāng)前國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，也是水文科學(xué)的前沿領(lǐng)域[3]。針對(duì)水資源變化特點(diǎn)和開(kāi)發(fā)利用中存在的問(wèn)題，以水循環(huán)與水資源演變規(guī)律為基礎(chǔ)，以流域水資源評(píng)價(jià)為主線，對(duì)流域水資源變化過(guò)程的影響機(jī)理及流域水循環(huán)演變規(guī)律進(jìn)行研究，對(duì)于水資源的可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用具有一定的指導(dǎo)意義。

（5）3S技術(shù)在水資源評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

利用遙感可以獲取土地利用、植被覆蓋信息以及降雨、ET、土壤水分、地面水體等水文因子，并在GIS平臺(tái)下，對(duì)遙感信息以及常規(guī)地面觀測(cè)信息進(jìn)行綜合分析，可為水資源評(píng)價(jià)與規(guī)劃提供有力支持。

2　遙感在融雪徑流中的應(yīng)用

利用遙感技術(shù)實(shí)施雪蓋范圍、雪的狀態(tài)以及積雪消融程度的監(jiān)測(cè)，具有分辨率高、監(jiān)測(cè)范圍廣的特點(diǎn)。

采用遙感技術(shù)估算大尺度積雪時(shí)空變化是目前唯一有效的方法。利用遙感資料提取區(qū)域歷年雪蓋信息，對(duì)研究區(qū)雪蓋變化趨勢(shì)及融雪徑流進(jìn)行定性分析，在此基礎(chǔ)上，利用衛(wèi)星遙感與地面觀測(cè)資料相結(jié)合反演雪深，建立融雪徑流預(yù)報(bào)模型，量化研究區(qū)域融雪徑流變化規(guī)律，提高融雪徑流預(yù)報(bào)精度，為區(qū)域防洪減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。

3　遙感在水資源利用中的應(yīng)用

水資源開(kāi)發(fā)利用必須建立在可靠的水文信息和對(duì)流域水文規(guī)律的正確認(rèn)識(shí)之上，但隨著開(kāi)發(fā)利用規(guī)模的擴(kuò)大，也會(huì)使流域水文規(guī)律發(fā)生變化。因此，研究水資源時(shí)也需要對(duì)水資源利用工程的水文效應(yīng)進(jìn)行分析，遙感可廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)環(huán)境影響評(píng)價(jià)、節(jié)水灌溉工程效果評(píng)價(jià)、跨流域調(diào)水前期研究、生態(tài)補(bǔ)水效果評(píng)價(jià)、水利工程建設(shè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

4　水資源領(lǐng)域應(yīng)用遙感技術(shù)的注意事項(xiàng)

近年來(lái)，我國(guó)水資源領(lǐng)域應(yīng)用遙感技術(shù)越來(lái)越廣泛，其在應(yīng)用的過(guò)程中保證了我國(guó)水資源探測(cè)的高效性和準(zhǔn)確性。但是遙感技術(shù)的應(yīng)用需要注意研究資料的選擇。通常情況下，不同的資料其所記載的數(shù)據(jù)是不相同的，選擇合理正確的資料能夠保證探測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。其中比較典型的就是航空遙感資料，該資料具有一定的差異性，就此其資料當(dāng)中所記錄的數(shù)據(jù)就不相同，特別是航天遙感資料當(dāng)中的地面分辨率數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上還有航天遙感資料當(dāng)中的地面覆蓋區(qū)域的數(shù)據(jù)，這兩類數(shù)據(jù)具有不同的特點(diǎn)，所以，對(duì)于水資源領(lǐng)域應(yīng)用遙感技術(shù)要特別注意資料的選擇性與差異性。

其次，與傳統(tǒng)的人工探測(cè)水資源相比，遙感技術(shù)能夠更加便捷高效，但是其離不開(kāi)人工作業(yè)，這兩者不能夠分開(kāi)單獨(dú)工作，將兩者相互結(jié)合能夠最大程度的提高探測(cè)工作的工作效率，并且通過(guò)人工的實(shí)際測(cè)量能夠在根本上保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與科學(xué)性。

5　結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，遙感技術(shù)被應(yīng)用到越來(lái)越廣泛的領(lǐng)域，作為一項(xiàng)新的科學(xué)技術(shù)手段，其在農(nóng)業(yè)發(fā)展、地質(zhì)研究等方面逐漸取代傳統(tǒng)探測(cè)手段，其不但使我國(guó)探測(cè)技術(shù)高效化，同時(shí)也使探測(cè)數(shù)據(jù)越來(lái)越準(zhǔn)確全面，其為我國(guó)科學(xué)事業(yè)的發(fā)展進(jìn)步起到一定的促進(jìn)作用。陜西水利

參考文獻(xiàn)：

[1]葉成名.基于數(shù)字地球平臺(tái)的地學(xué)信息資源整合初步研究[D].成都理工大學(xué),2007.

[2]田偉.遙感技術(shù)在土壤水中的應(yīng)用研究[J].太原科技,2005(6):64.65.

[3]張文明,董增川,錢蔚等.遙感技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].節(jié)水灌溉,2007 (8):24.28,32.

（責(zé)任編輯：暢妮）

中圖分類號(hào)：P332

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B