遥感技术在水文地质勘察中的应用

河北省地质测绘院，河北 廊坊 065000

1 遥感技术的概述

遥感技术是20世纪60年代兴起的一种探测技术，最初常被用来帮助卫星、飞机等飞行器探测目标。又因为它能得到周期性的实时信息，逐渐被用于气象观测、地图测绘、资源考察和军事侦察等。随着遥感技术的发展，衍生了遥感地质学学科。通过大力开发遥感图像处理软件，将目标物体的本质、特征以及变化规律进行更加准确的表达，从而应用于水文地质的研究[1]。遥感技术的引进对水文地质勘察工作有极大的促进作用，通过分析遥感技术提取的图像，可以推测出地下土层的一些基本构造信息，进而推断出最有优势的储水结构。这种先进的技术不仅可以提升勘察的工作效率和准确度，还可以减少勘察人员的工作量，从而更好地进行水文地质勘察。

在水文地质勘察域领，遥感技术具有如下应用优势：（1）获取资料的周期短、速度快。遥感技术能及时地获取各个地区的有效信息，以便更新原有资料，或根据新旧资料变化进行动态监测，这是人工实地勘测和航空摄影测量所无法比拟的。（2）获取的方法多、信息量大。通过不同的波段和不同的遥感仪器可以获取所需信息。采用紫外线等可见光探测时，根据不同波段的可见光对物体不同的穿透性，获取地面物体的相关信息。（3）受地质条件影响小。遥感技术在进行勘察时不受高山、冰川等特殊地质条件的影响，从而更好地完成勘察工作。

2 遥感技术在水文地质勘探中的应用方法

2.1 热红外监测法

热红外监测法是通过测量地面温度得到热红外遥感图像，进而判断有无地下水的一种技术方法。通过地表湿度和温度的变化情况来判断地下是否有水资源。白天太阳照射地物，温度随之升高，地物湿度越大，图像因增温慢、热容量大会表现出冷异常，反之则是热异常[2]。通常情况下还会应用此方法绘制出相应的地下图并做好标记。对于某些干旱和半干旱地区，地下水尤为重要，它是维持人类生活的最低指标；对于非干旱地区，地下水和农业等密切相连，因此，热红外监测法可以非常有效地对地下水进行勘察。

2.2 遥感模型法

遥感模型法是将遥感、数学和模型相融合，对地下水进行分析的一种方法。应用遥感技术获得遥感图像后，结合根据水文情况建成定量评价模型，对地下水关系进行探索、分析、监测，进而评估地下水资源信息，并根据不同程度的波长和数据绘制相关信息图表。

2.3 环境遥感信息分析法

环境遥感信息分析法是根据与地下水相关的环境信息，如湖泊、植被等，对地下水资源情况进行推测的一种方法。因为这些环境信息都体现在遥感图像上，所以使用时需要剔除相关环境信息。环境遥感信息分析法和热红外监测法的原理相同，都是通过从遥感图像提取关于植被、地形、环境的信息，分析湿度、温度等因素，从而确定有无地下水。在非干旱地区，环境信息通常和地下水资源没有太大的相关性，这是因为该地区的环境信息会受到多方面因素的影响，如人类活动、气候等，所以遥感图像上的绝大多数信息都是不准确且没有参考意义的。在干旱地区，由于人工灌溉和大气降水较少，环境信息往往不会有太大的影响，因此干旱地区的环境遥感图像可以作为地下水信息判断的依据。在半干旱地区，只要外部环境变化不大，通过对植物和动物的生存情况进行分析，也可以获取地下水信息。

3 遥感技术在水文地质勘察中的应用步骤

3.1 数据获得及选取

遥感技术对水文地质图像的获取主要采用对地物成像波长的不同来解读图像特征[3]。由于遥感资料的种类繁多、信息量大，因此需要结合自身勘察的部分波长形态对信息进行有效的提取，以此获得准确、适合的信息。在遥感技术的应用分析中，环境因素的影响是非常大的，并且随着时节的变更，获得的影像资料也会随之变化，如果时节选取得不准确，便会对后续信息造成不同程度的影响。另外，由于目标具有多样性的特点，因此不同的目标有不同的要求，而合理的比例尺对图像物体分析更为有利。数据的获得与选取只是遥感技术信息勘察中的第一步，做好这一步，才能为其他研究打下坚实的基础。

3.2 数据处理

当受到天气、气候等外界环境的影响时，传输回的图像信息便会出现畸变现象，进而影响解读结果。因此，当出现此类现象时，必须立即处理遥感图像信息，处理方法包括几何校正处理法和辐射校正处理法。几何校正处理法是通过建立地面数学坐标，对图像出现明显变化、行列分布不均和地面大小不符等发生畸形的每个位置进行分析，再一一校正。辐射校正处理法主要是针对大气中存在的一些物质和传感器的辐射，为了对其进行有效的解决，通常是采用传感器的参数来校正遥感图像的畸形位置，而判断辐射校正位置的方法是观察图像，受到电磁辐射的地方会发生明显的变化，校正这些变化的地方，便可以得到准确、有效的图像。

3.3 地貌信息解读

在数据获得和处理后，得到地表的处理图像，然后解读处理图像，得出地貌信息。地貌信息在遥感图像上是非常直观的，可以通过颜色不同以及颜色深浅不同来得到水资源分布、植被资源分布以及山丘、沟壑、平原等不同的地貌特征，这样有利于更直观地解读地貌信息。

4 遥感技术在水文地质勘察中的实际应用

4.1 监测降水量

现在通常将遥感技术和卫星、雷达结合在一起，收集降水量的空间与分布等数据，并根据这些数据获得当地降水量的具体信息。卫星通常被用来监测大范围的降水量，而雷达的监测范围比较小，但是更为准确。雷达通过监测空气中降水粒子对电磁波产生的影响，从而实现对降水量的监测，但是当天气严峻，即降水粒子密集时，雷达监测就无法给出准确的降水量数据，因此通常会采用卫星与雷达同时进行监测的方法。

4.2 监测地表和土壤水分

地表上有很多重要的信息，这些信息对地表上存在的生物和环境都会产生影响，也和人们的生活息息相关，因此对地表和土壤水分的监测显得尤为必要。遥感技术在监测地表信息的最大优势在于能直观地表现地表的复杂特征，地表特征通常包括地表发射率、地面温度等，而遥感技术对识别水体、提高土地利用率和覆盖率等方面都有着重要的意义。土壤水分又被称为土壤湿度，它是地下水和地表水交换的中间元素，由此可见，对土壤水分的监测也是非常必要的。

4.3 监测蒸发量

蒸发量包括水面、土壤和植被等元素的蒸发，蒸发作用在不同环境中的表现是不一样的，而蒸发量的多少直接影响水量、能量的平衡。遥感技术在监测蒸发量上是“行家”，包括众多监测方法，而且运用卫星收集数据的方法也多种多样。

4.4 监测径流量

某一时段内通过河流某一过水断面的水量被称为径流量。水循环的主要环节就是径流，径流量是平衡水量的一个基本且重要的因素。但是径流量的测量比较复杂，之前只能通过建立水文模型来估算径流量，而随着遥感技术的发展，应用遥感技术收集径流量更为便捷、即时以及全面。因此在测量径流量时，通常将遥感技术与水文模型结合起来，以此实现对径流量的监测。

4.5 预防灾害

遥感技术不仅可以收集水文地质方面的数据，监测降水量、蒸发量、径流量和地表土壤水分，当发生旱灾、洪涝等极端天气时，通过监测可以预防灾害、减少财产损失。

4.6 保持水土平衡

水土平衡又称为农田用水供需平衡，指一个地区在一定种植制度下所需水量与水资源供水量之间的平衡状况。我国水土流失严重、水土不平衡等问题严重制约着社会的可持续发展。遥感技术作为水土研究工作中的重要手段，对于监测土壤水分流失、保持水土平衡至关重要。

5 结束语

根据水文地质勘察研究工作，遥感技术有效地提高了地质调查工作的质量与效率。遥感技术不仅可以加快勘察的进度，还可以提升的水文地质勘察能力，从而推动我国水文地质的快速发展。但是现阶段的遥感技术仍然一些不足之处，应该不断对该技术进行完善和更新，解决现有问题，提高地质勘查的准确度。