浅议应用遥感技术开展水资源评价

杨柳俊 张宇亮

（江苏省水文水资源勘测局南通分局 南通 226000 沂沭泗局嶂山闸管理局 宿迁 233800）

浅议应用遥感技术开展水资源评价

杨柳俊 张宇亮

（江苏省水文水资源勘测局南通分局 南通 226000 沂沭泗局嶂山闸管理局 宿迁 233800）

本文介绍了遥感信息获取途径与解译方法,阐述了遥感技术在水资源评价中的应用情况,指出集先进的感知技术、传输技术、信息处理技术与一体的遥感技术在水资源评价和保护方面的应用前景越来越广阔。

遥感技术 水资源评价 应用

遥感技术是从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线对目标进行探测和识别的技术，由遥感器、遥感平台、信息传输设备、接收装置以及图像处理设备等组成。随着一大批高清影像遥感卫星陆续商业化，集先进的感知技术、传输技术、信息处理技术与一体的遥感技术开始广泛用于地球资源普查、植被分类、土地利用规划等领域，在水资源评价方面的应用前景越来越广阔。

1 遥感信息获取与解译

1.1 遥感信息的获取

当前不同轨道高度的陆地卫星、气象卫星、海洋卫星、雷达卫星等各类商业卫星能提供像元大小从0.61m（Quick Bird）到4000m多空间分辨率的遥感影像以及从紫外，可见光、红外到微波的多光谱分辨率的遥感数据。

在水资源评价中采用的遥感信息通常可以从基于广播方式的MODIS数据中获取。MODIS数据是TERRA、AQUA卫星上的中分辨率成像光谱仪获取的数据。

MODIS数据主要有三个特点，其一，NASA对MODIS数据实行全世界免费接收的政策，这样的数据接收和使用政策对于目前我国大多数科研人员来说是不可多得的、廉价并且实用的数据资源；其二，MODIS数据涉及波段范围广（36个波段）、空间数据分辨率较大（250m、500m和1000m）。这些数据均对地球科学的综合研究和对陆地、大气和海洋进行分门别类的研究有较高的实用价值；其三，TERRA和AQUA卫星都是太阳同步极轨卫星，TERRA在地方时上午过境，AQUA将在地方时下午过境。TERRA与AQUA上的MODIS数据在时间更新频率上相配合，加上晚间过境数据，对于接收MODIS数据来说，可以得到每天最少2次白天和2次黑夜更新数据。这样的数据更新频率，对实时地球观测和应急处理有较大的实用价值。

其他可以免费获取的遥感数据还有LANDSAT TM数据、我国环境一号小卫星数据等。LANDSAT TM数据是美国陆地资源卫星上携带的专题扫描仪的遥感影像，它有7个波段，可对陆地资源作全方位的监测，其地面分辨率为30m，卫星每景影像对应的实际地面面积为185km×185km，16天即可覆盖全球一次。我国环境一号小卫星2008年9月发射成功，配备了宽覆盖CCD相机、红外相机、高光谱成像仪、合成孔径雷达（SAR）等多种类型传感器的先进对地观测系统，属中高分辨率卫星（分辨率为30m），48小时可对一地重复观测。

空间分辨率达到米级的卫星遥感影像数据有法国SPOT5、日本ALOS、俄罗斯SPIN、加拿大RadarSAR、美国IKONOS、QuickBird等，这些遥感数据需要通过商业途径获取。

1.2 遥感信息的解译

遥感信息（影像）处理是一项方兴未艾的工作。目前，除功能强大的PCI、ERDAS等软件可进行数字图像的校正、数据变换、增强、合成及镶嵌外，全球最新遥感图像处理软件ENVI还具有较好的像元光谱测量、分析、分类及矢量化功能。

以采用软件ENVI解译LANDSATTM遥感数据为例：

首先利用ENVI遥感软件的FLASH工具对LANDSAT TM影像进行大气校正处理，然后反演获得各类型地物的可见～近红外频段反射率数据，与数据库中陆生植被等地物的光谱反射率进行比较，分析研判后采用ENVI软件开展信息提取和制图，最后提交统计分析。

采用软件解译遥感信息十分简便，但为确保解译标志、光谱曲线的准确性、一致性，确保解译成果的可靠性，需要对疑难和代表性地物、河段进行实地调查，进一步完善修改解译成果。最好选择不同季节进行野外调查、光谱观测和验证工作，遵循一个原则：即整个解译过程是“解译—验证—再解译”的反复过程，此项工作一直贯穿解译工作的全过程，才能保证解译结果的精确可靠。

2 遥感技术在水资源调查评价与保护方面的应用

2.1 遥感分析评价水资源开发利用情况

通过对遥感影像的解译，获取不同地物（河流、植被、城市等）各波段的反射率，对同种地物同种波段的反射率作平均值统计，采用波谱间关系法分析不同地物在各个波段的相对关系，得到河流水系分布、水域面积以及水利工程中的大、中、小水库、堤防、拦河闸、渠系等分布状况；在遥感分析土地利用状况、地表温度、土壤温度的基础上，分析计算区域蒸发辐射量；根据水系结构、土壤类型、地形、土地利用方式综合研究计算区域地表水资源量，并对水资源开发利用现状进行评价，提出合理开发利用与保护水资源的对策和建议。

2.2 遥感分析水体质量变化情况

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，就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况，基于叶绿素a光谱指数，实现区别水华、水草与普通水体，从而完成对水华变化的监控。基于悬浮物浓度的高光谱和多光谱两类遥感反演模型，还可以对水体悬浮物浓度进行推算。

2.3 遥感技术在水污染监测方面的应用

利用红外扫描仪可以监视石油污染，利用多光谱航片可对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，可以更精密地判断和解译污染信息。

应用红外扫描仪监测水体热污染，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。根据少量的同步实测水温数据结合遥感影像解译，就可以分析画出水体等温线。

根据各行业废水“污染光谱指纹”，采用遥感技术可有效监控重点污染源废水排放量和排放浓度。通过高光谱遥感监测，能更全面及时反映污染导致的生态破坏情况。

2.4 遥感技术在饮用水源区保护方面的应用

在建立饮水安全保障监测机制方面，利用卫星遥感技术可以更科学地划定饮用水源保护区范围。采用遥感技术开展饮用水源地环境状况调查监控，能够及时发现饮用水源保护区周边土地利用变更情况、岸线开发利用变化情况和饮用水源地水体变化趋势，以便快速制止违规建设项目，迅速启动应急预案，确保饮用水源地供水安全。

3 结语

利用遥感技术、先进计算机技术、图像处理技术和地理信息系统等综合的高新技术能够快速完成调查评价水资源，不仅评价精度高，同时可节省大量时间、人力、物力，具有传统方法不可替代的优越性。

随着遥感技术理论的不断完善和遥感图像空间分辨率、时间分辨率与波谱分辨率的不断提高，遥感技术必将成为水资源调查、监测、预警、评估中不可缺少的手段之一，其所发挥的作用也会越来越大