浅谈遥感技术在水文水资源领域中的应用

□卞英春 □周 俊 □朱文杰(江苏省水文水资源勘测局常州分局)

浅谈遥感技术在水文水资源领域中的应用

□卞英春 □周 俊 □朱文杰(江苏省水文水资源勘测局常州分局)

文章是针对遥感技术在水文水资源领域中应用的探讨。遥感技术自从20世纪60年代发展以来，因其高效率、高精度的特点在各个领域内都得到了广泛应用。笔者结合自身的工作经验和相应的理论知识，首先对遥感技术的特点，以及它在水文勘测领域内应用的优势进行了分析，而后详细论述了遥感技术在水文领域内的具体应用措施以及相关的注意事项。

水文水资源；遥感技术；应用

1 遥感技术概念及特点

遥感技术是20世纪60年代根据电磁波理论展起来的一种探测技术，它通过应用各种传感仪对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息进行收集和处理，从而形成图像，以达到对地面各景物目标进行识别和探测的目标。遥感技术是一项综合性较强的探测技术，可满足现实生活中不同的需求，如在气象观测、资源考察、地图测绘等方面都有应用。遥感技术的特点在于速度快、质量高，遥感技术应用在水文勘测领域中，不仅可以简化工作程序，节约人力资源，提高工作效率，而且其工作成本低，测量信息数据量大，可以给研究者提供全方位的可靠数据。我国1998年长江抗洪救险中，就是利用了卫星所提供的图形对水情进行的分析。具体来讲，遥感技术在水文领域应用的优势可以归纳为：

1.1 信息量大，可实现全天候监测

遥感技术不仅可以获得可见光波信息，而且可以获得可见光波以外的紫外线、红外线、微波波段等信息，从而通过成像来使肉眼所见不得的物体特征显现出来，全面扩展了水位工作中的观测信息量。另外，遥感技术在应用过程中不受植被、云雾、冰层等影响，可实现全天候监测，能扩充水文勘测的调查量，能更好的认识水文变化的规律。

1.2 没有地域局限性

在传统的人工作业采集水文勘测资料时，经常会受到恶劣天气、复杂地形的干扰，如冰雪、海洋、沙漠以及一些人烟稀少的地区，因地域存在一定的危险性从而给人工作业带来了极大的困难，使得数据收集也不完整。而当利用遥感技术时则可以避免这一问题，遥感技术不受地域和国界的限制，可以全方位的收集水文数据和资料，使水文工作中的资料与数据更加全面化，提高水文研究的科学性和精确度。

1.3 收集资料快捷

遥感技术中的陆地卫星实现全球覆盖成像周期仅为16d左右，而且如果是多颗卫星同时作业，还可以成倍的缩小探测周期。而在传统的人工勘测时周期通常较长，而且会经常受到其它因素的干扰而延长周期。因此，利用遥感卫星技术效率高，周期短。

1.4 可一次性获取大范围内的地物信息

遥感技术探测范围大，尤其是当陆地卫星的轨道高度达到910km左右时，通过遥感技术一次就能覆盖到地面34000km2左右的面积。这样宽阔的取相视域相对于人工实地勘测来讲有着巨大的优势。

2 遥感技术在水文水资源领域的应用

2.1 降水量监测

降水量的监测是指通过在云顶温度和降水点之间建立关系，并且利用卫星信息和地面雨量站之间的差值进行监测。而对于一些雨量站比较稀疏的地方，除了常规的雨量站监测之外，还可以利用雷达进行监测，从而获得相关降雨量的数据。雷达在降雨量估算处理中主要用于局部或者短缺的降雨量预报，它可以利用空间信号来处理相关的数据，并能采集相应的降水粒子，通过计算机对降水量进行计算。除雷达之外，还有气象卫星和航空飞机等都可以应用在降水量估算中。如果雷达不能很好的进行处理数据，例如云层比较厚的时候，可以采用卫星和雷达结合的方式对其进行计算。卫星通常用在大面积降水量预报的时候，利用卫星进行估算的主要有微波辐射法、综合方法等。目前经常利用航空飞机深入到云层中，对云层以及周围进行监测，这样可以从不同角度监测出云层和余地的分布状况，然后利用计算机技术对相关的监测数据进行分析和处理，从而为水文研究部门提供可靠的依据。

2.2 蒸发量监测

蒸发量监测是一种通过物理方法来对地表能量与质量转化的勘测手段。随着近年来遥感技术不断应用，对于蒸发量的估算也趋于成熟。蒸发量的计算主要通过卫星数据来实现，如统计经验法、能量余项法等，也可以用全遥感信息模型进行计算。根据这些模型各自的特点，还可以将这些模型分为多层模型，使其发挥各自优势。一层模型主要可以用在区别地表上土壤和植被方面，二层模型则主要用来计算地表植被或是地下土壤和地上热量之间的余热上。目前，也有使用多层模型将土壤分成很多层。近几年，我国利用遥感数据在地表特征参数的基础上，建立起了政务蒸腾计算模型，从而实现了对非均匀地面条件下的蒸散计算，给蒸发量的监测和计算带来了便捷的条件。

2.3 地下水遥感

在传统的水位勘测领域中，地下水观测一直是一个很复杂的环节，经常因为各种困难导致人工勘测数据不足，从而造成地下水观测数据不准确。而有了遥感技术应用，则可以通过对地表植被以及地貌形状来间接得到地下水的勘测数据。这是由于地下水虽然不能直接被观测到，但地下水反映在地表上及地表植被上的信息可以通过遥感图像技术破译出来，从而间接得到地下水文信息。

2.4 径流量预测、预报

净流量的勘测和预报主要是以卫星遥感系统的监测数据及水文气象站的数据为依据，通过将主要的信息输入到水文模型中来计算得到的相关信息。遥感技术不能直接针对河川径流进行估算，但是可以用遥感技术对植被、土壤、地貌及相关水系等进行研究，用降水量、蒸发量及土壤含水量等要素来进行估算。通过上述信息建立起相应的模型，经过计算以获得径流量的勘测和预报结果。最早的径流量预算方法就是以遥感技术为基础，然后利用了水文模型、卫星云图来对地表的植被和土壤进行分析，并使用雷达对降水量进行预测来进行辅助。近年来随着遥感技术在水资源勘测领域的应用，新型的以多种覆盖类型蒸发的计算方法逐渐被研究得以应用，为径流量的预测、预报提供了相应的科学依据。

3 遥感技术在水资源领域中应用的注意事项

3.1 对资料与数据的采用有选择性

遥感技术在水位勘测领域中的优势是毋庸置疑的，但针对遥感技术获取信息量大的特点，需要水文工作在资料以及数据的采用上有一定的选择性，如航天遥感资料中不同的资料来源有不同的数据特点，尤其是在地面分辨率以及覆盖区域上差异较大，但是也各自有不同的优势。因此，水文工作中要根据研究项目的目的来选取合适的遥感资料与数据以供其应用。

3.2 遥感技术与人工作业结合

遥感技术相对人工作业来讲尽管有着很大的优势，但在实践操作中不应当完全否定人工作业，而应该将二者进行完美的结合应用。究其原因，在于遥感技术并不能提供水文研究所需要的所有资料与数据，需要人工勘测进行补充。而且，就遥感技术取得的资料来讲，其中重要的内容需要人工作业来对其进行验证和审核，保证遥感技术所取得的资料与数据解译的准确性。

4 结语

随着遥感技术在水文水资源领域中的深入应用，它已经逐渐取代了许多传统的人工勘测手段。遥感技术不仅提高了工作的效率，缩短了勘测工作的周期，同时也提高了水文模型和预算的精确度。但目前遥感技术在该领域内仍有许多问题存在，如对于问题的解决程度、技术的实用化等，有待于遥感及相关水利专业人员在今后的应用中给予彻底的解决。

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1673-8853（2014）01-0051-02

2013-12-20

刘 青）