遙感在水利行業中的應用探究

張珍珍，曹利軍，韓立新

（山東省淮河流域水利管理局規劃設計院，山東 濟南 250000）

遙感屬于一種全新的探測技術，通過遠程傳感器對物體信息進行接收。隨著技術的不斷發展，遙測信息類型越來越多，成本也相繼降低，并且逐漸提高了遙測影像分辨率，在這一基礎上遙測技術在水利工程應用的領域也不斷擴大。現如今，生態環境問題是各個行業發展所關注的主要內容，地表侵蝕速度的提升導致河流地形、集水區出現變化，并且對水利設施、水力發電計劃運行造成嚴重影響。圍繞上述問題，本文對遙感技術在水利行業中的應用展開分析。

1 遙感概述

遙感通過分類器實施土地利用類型劃分，推導之后可以總結平原區、山區土地利用類型分類的規律，并將這一規則在水利規劃項目中加以使用，可以縮短外業調查時間，最大程度的提升工作效率。此外，充分結合光譜特征、紋理特征、指數特征、地形特征，構建針對不同特征集的分類測試，獲得分類模型，該模型具有極高的精度。研究發現，指數特征、紋理特征、地形特征結合之后，能夠將分類精度提升至92%；同時，遙感技術還可以通過植被指數模型實現植被覆蓋度信息的提取；利用dem數據構建數字高程模型，獲取坡度圖，并以此為依據提取地形坡度；對行政區劃圖、子流域、土地利用分布圖以及地貌類型疊加之后的信息進行分析，可以得到更加完善的空間分布情況，具體流程見圖1。

2 遙感技術研究現狀與問題

2.1 現狀

遙感技術可以采集植被覆蓋度、土地利用分類、土壤墑情與蒸發量等相關數據，并以此為依據制定水土保持治理對策。除此之外，在水土流失監測、退耕還林、退牧還草遙感監測等作業中也得到廣泛應用。

圖1 遙感應用成果

2.2 問題

遙感技術在水利工程中的應用已經十分普遍，但由于缺乏對遙感技術的深入了解，水利工程施工中還存在一些問題，導致遙感優勢不能得以充分發揮。

（1）遙感技術認知。遙感屬于一項新技術，操作水平受限，無法真正利用遙感技術提高工作效率。

（2）遙感技術操作。遙感技術在實際應用的過程中對于操作人員的專業性有較高要求，操作不當會對最終結果造成影響。

3 遙感在水利行業中的應用

3.1 遙測影像處理

3.1.1 正射處理

衛星影像、航照影像并不具備與地圖坐標有關的信息，一旦出現規模較大的災害，為了獲取相關信息，必須要實施影像正射評估，此時就需要利用遙感中的快速影像正射技術，得到GIS可套迭正射地圖[2]。

3.1.2 擬真色衛星圖像

藍光波段具有散射的特點，針對識別到的物體并沒有顯著效果，衛星不會對這一波段鏡頭進行掛載，后期對數據展示、交付數據時，便會運用到擬真色影像。擬真色衛星圖像處理技術可以獲取視覺效果，實際操作中多利用紅、綠光這類波段的關系將藍光波段轉換出來，從而達到獲取擬真色圖像的目的。

3.1.3 災害自動識別

水利工程中的部分地區由于地形、地質條件會引發自然災害，需要應用遙測影像對自然災害進行識別，構建事件型災害數據庫，為之后水利工程災害預防提供數據支持。為此，建議使用衛星影像中的自動識別技術，當集水區范圍時間消耗較大時，便可以運用計算機自動識別功能，按照識別流程識別自然災害，減少人為識別存在的誤差。

3.2 潛在災害分析

3.2.1 集水區單元潛在災害分析

通過潛在危害溪流相關的數據，可以對集水區潛在災害進行分析，構建分析模型。提取集水區內災害因素，其中主要包含整體面積、形狀系數、平均坡向-X與Y方向向量、環性比以及高度變異系數等。針對潛在危害溪流中涉及到的敏感溪流、非敏感溪流信息，可以應用羅吉斯回歸分析法，獲得回歸方程式，在該方程中帶入相關數據。羅吉斯回歸值范圍是0～1，需要將0～1所有數據進行分級，劃分為低、中、中高、高四個等級，以便得到潛在危害等級分布圖。

3.2.2 斜坡潛在災害統計

按照水土保持規劃項目所在地區環境地質信息、數值地形，可以總結強風、洪水、暴雨的聯系，將水土保持災害分類，對斜坡潛在災害影響因素進行提取，其中主要包含高程、坡度、坡向等。所有因素進行歸一化處理，利用統計法的判別分析法，將所有災害數據、斜坡提取因素結合之后進行判斷，獲得包括判斷分數、因子、權重在內的關系方程式，將判斷分數設置為潛在危害分析值，并且劃分為由低到高的4個等級，通過分析便可以獲得斜坡潛在災害，以此為依據繪制潛在危害分布圖[3]。

3.2.3 基于類神經網絡構建潛在危害網格單元

針對水土保持規劃項目所在地區潛在危害進行分析，明確集水區范圍，利用遙感技術采集歷史災害遙測影像數據，將災害數值進行處理。隨后再通過衛星影像數值繪制地形網格，將其與災害判釋數化結果相結合，運用類神經網絡分析法構建危害網格單元，并展開潛在危害分析，明確水利工程項目施工過程中的潛在危害。

3.3 灌溉面積分析

水利工程是農業的核心，灌溉之后的農作物產量比沒有灌溉的農作物產量高4倍左右[4]。為了確保糧食產量以及質量，農業灌溉非常重要。灌溉的前提是了解灌溉面積以及空間分布情況，建議使用遙感技術，監測灌溉區內土壤含水量以及化學成分含量，以便獲得需水量、需施肥量等信息，在滴灌環節將肥料與水相融合，進而實現農業精細化的目標[5]。

4 應用展望

4.1 數據來源渠道增多

現如今，遙感在水利工程中的應用已有了一定成果，數據獲取方面，也逐漸朝著多平臺、多角度以及多傳感器的趨勢發展，今后水利行業遙感技術的運用，數據來源渠道也將不斷增多[6]。

4.2 空間定位與地物識別定量化

遙感技術的運用，逐漸體現出定量化的特點，同時這也是今后水利行業發展遙感使用的一項重要趨勢。遙感信息和觀測目標參量相結合，使遙感信息定量反演作為水利工程觀測的目標參量[7]。

4.3 智能化水平提升

遙感具有智能化特點，可以利用遙感傳感器進行編程，也可以按照需求進行地面控制，為用戶提供更多角度以及時間密度的水利工程數據。

4.4 賦予動態化特點

現如今小衛星技術的顯著發展，使衛星造價相繼降低，為衛星網絡方案的實現賦予了可行性。與小衛星的發展趨勢相似，遙感技術也將朝著動態化的方向不斷發展，被廣泛應用，幫助用戶采集到分辨率更高的水利工程數據。

5 結語

隨著科學的進步，遙感技術得到了不斷地開發和創新，加大遙感技術在水利行業的應用，成為行業發展的必然舉措。在信息時代的到來，遙感技術必將成為解決一切水問題不可或缺的手段和工具，不僅可以獲取更加全面的信息，還能夠提前預防自然災害，避免對水利行業造成嚴重的損失，推動我國水利行業發展。