遥感技术在水利行业的应用

乔群博 苏佳凯

（东北林业大学，黑龙江 哈尔滨150040）

遥感技术是利用地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上的遥感器，从远处探测和接收来自目标物体的信息收集地面数据资料，对地球表面的电磁波辐射进行探测并从中获取信息，经记录、传送、分析和判读，来识别物体的属性及其分布等特征的综合技术。遥感技术作为对地观测，提取地表现实状况的最有利工具，被广泛应用在各行各业，包括测绘，自然资源广利，林业，水利，交通，环境保护，电力电信，城市规划，国防军事等领域。

我国人口众多，地域辽阔，时空分布差异较大，水源紧缺，水环境污染等问题越来越受到各级政府的重视，在传统调查、规划、管理技术的基础上引进遥感技术，将更有助于加快信息的获取、更新，促进水利行业的发展。根据水利工作的性质将可以直接使用遥感、地理信息系统的行业可分为水文与水资源、水利工程、防洪抗旱和农村水利、水土保持等几类。

水文与水资源：分析人员可以收集在某一时段的气象信息（如降雨量），人文信息（人口数量等），利用遥感相应软件的图像处理方法获得当地的岩性及土壤信息、植被类型以及面积信息等，再次基础上可以建立相关模型计算降雨渗漏量、植被蒸发量，生活、工业用水量，将降雨的总量减去消耗量就可以获得补充道河流水库的水量。由于此项分析牵涉的分析面积会很大，因此可以利用多分辨率的卫星影像获得高精度的信息。

江、河、湖、海等的水质监测：经济的发展、人口的增加、以及洪涝、干旱等的影响不但水资源总量越显紧张，水的质量也受到影响，为了有效地保护、使用紧缺的水资源需要对江、河、湖、海的水质进行必要的检测。对高光谱分辨率遥感图像进行分析，进行子像素分类可以很好的完成此项工作，利用这些方法和所获得相关区域的图像可以监测有害物质的分布和含量并可以追踪分析污染物的来源，为污染的治理提供必要的信息。

遥感技术在水污染监测方面的应用主要包括利用红外扫描仪监视石油污染，监测水体富营养化，调查废水污染和泥沙污染，监测水体热污染等几个方面。

监视石油污染：利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析，将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较，更精密地判断和解译信息，参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像，特别是数字密度分割图，可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来，这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。

监测水体富营养化：浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用，当水体出现富营养化时，可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱，另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光，影响水体的透明度。

调查废水污染和泥沙污染：废水的颜色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样，可以用多光谱合成图像进行监测。

监测水体热污染：应用红外扫描仪记录水体的热辐射能量，真实反映其温度差异。在热红外图像上，热水温度高，辐射能量多，呈浅色调。冷水和冰辐射能量少，呈深色调。热排水口处通常呈白色羽流，利用光学技术和计算机对热图像作密度分割，根据少量的同步实测水温，画出水体等温线。

水资源调查、管理：充分、合理地使用水资源的前提是对水资源的分布、睡资源量、睡资源的消耗信息掌握充分。而这都是遥感技术可以完成的任务。对于人迹罕至的地区，利用遥感图像提供的直接、简介信息对寻找水源非常有帮助。对于水资源的消耗除自然蒸发、渗漏外就是工业、农业、生活用水，而农业用水又占有很大的比重，可以通过遥感调查查清楚农作物种类、面积进而确定其必须的水量，为合理分配水资源提供信息。

水利工程：此项工作中需要遥感辅助完成的工作主要是工程前期的现状调查，工程中进程监测，工程后的效益评估。工作人员可以提取工程区域的地形、地貌、岩性、土壤、植被信息，利用遥感的相关软件建立决策库，对项目可选的位置、路线进行可行性分析评估进而选择最佳的位置、线路。对水利工程对环境的影响进行预评估。这些基础信息可以为项目实施不同阶段的工程人员服务。对牵涉到移民，土地征用等需要补偿的问题可以利用监督或非监督分类方法调查面积。

进行工程规划如果需要大比例尺成图，可以利用大比例尺航片构建立体，在立体环境中提取需要的信息，建立3D信息图，利用高分辨率的图像或航片，可以试试对工程进展进行监测。

对于修建水库等水流相对静态的工程，如果评估不同拔高、水位高影响上有的范围，可以利用遥感软件中对水层功能分析的模块快速获得坝高、水位高影响范围，并可以输出为矢量图，进而与其他信息叠加和分析获得其他需要的信息。

防洪抗旱：自遥感技术应用依赖，遥感技术就在防洪、抗旱中发挥了重大作用。灾害发生后可以根据水体与其他第五光谱明显不同的特点，利用多光谱图像或合成孔径雷达图像快速确定守财范围。在此基础上根据已有的或实时提取的社会信息，利用遥感图像分析功能进行叠加分析，可以快速对灾情进行快速评估。为救灾、建在、在后重建提供信息基础。在此方面，水利行业已做了大量工作并取得了成熟的经验。

农田水利：随着越来越多高分辨率图像的商业化，在遥感图像上可以清楚地看清农田的细节，这位遥感在农田水利基本建设中发挥作用提供了基础。可以通过高分辨率正射影像直接规划渠道、管道的分布，测量渠道管道的长度，再与本地的数字地形模型或实际测量的高程数据结合，进而确定水源的高度。这些工作可以极大降低野外工作量，而且成图快速直观，适合多部门使用。

水土保持:调查人员可以利用遥感资料，通过图像处理方法提取必须的如岩性、土壤、植被信息、土地利用、大型开发建设工程、居民点等信息。利用现有的数字地形高程模型生成数字地形模型，以确定水土流失状况。而水土流失监测在调查的基础上可以利用动态监测的工具，对两个时期的结果进行分析以反映水土流失的变化方向。

在对水土流失调查与监测的基础上，对需要智力的地区可以利用高分辨率图像对流域进行规划，在堵上标注治理措施和面积，进行水土保持综合规划。此外，还可以利用遥感图像实时调查、监测治理工程的进展、实施以及完成情况。

总之，水利遥感应用的前景是十分广阔的，资源卫星作为一种高新技术在农、林、水利、地矿、海洋等国民经济各部门的应用成绩是毋庸置疑的，随着科学的进步，遥感技术的不断开发和创新，遥感技术会越来越先进，如果能解决困扰遥感技术应用的难题，加上我国自己的资源卫星早日投入运行，我们深信，我国的遥感应用水平一定能够不断地深入发展和提高，在国民经济建设中发挥更大的作用。

[1]杨积成.水利遥感技术在水利上的应用[C].中国农业年鉴，1984-01-01.