遥感技术在水文水资源领域中的应用分析

曹晓彬 河北省邯郸水文勘测研究中心

我国属严重缺水国家，提高水资源的利用率对保障民生、促进国家发展都具有重要意义。随着遥感技术在水文水资源领域中的应用不断深入，研究人员能依托先进设备更高效地采集水文数据，提高水文水资源领域的研究水平，并且能依托该技术进行洪水监测，加强对人民的生命财产安全的保护力度，对水文资源的蒸发和降水量进行监测，提高相关部门对水资源的利用率。

1.遥感技术概述

遥感技术是以电磁波理论为基础，利用传感设备从远距离感知目标反射出的电磁波、可见光、红外线等，以此实现探测和识别目标的目的。远程操控是遥感技术的最大优势，利用遥感技术这一技术优势能在短时间内对大面积内的信息资料进行采集，将其应用到水文资源领域中，可对水文资源信息进行有效的监测和采集，帮助相关人员更好的掌握地区内的水文资源情况。用于监测水文资源信息的遥感技术主要是在红外波段的辅助下对地下水图像信息进行感知，了解地下水的温度值，进而全面地了解地下水整体情况。通常情况下，在气候干燥地区中，地下水会与土壤的缝隙发生毛细管作用，进而对地面温度和湿度产生影响，利用遥感技术对地面温度进行监测，还可辅助完成对地下水资源的测评。当某地区出现干旱缺水的情况后，可利用红外遥感技术对地区内土壤的温度和湿度变化进行监测，进而获取准确的水文信息，深入了解地区内水资源的排布情况，为规划水资源的应用方案提供必要的数据支持，提高水资源的利用率。

遥感技术利用人造卫星或其他飞行器对地面对象信息进行采集，将信息资源以图片形式进行直观地展示，具有非常高效的工作效率，并且对工作环境的适应能力较强，即使在恶劣的天气环境中也能得到准确度较高的监测结果。

2.遥感技术在水文水资源领域中的具体应用

2.1 小流域洪水监测

工作人员可利用遥感技术采集地区内的水文资源数据，将采集到的数据录入到水文模型中，以此得到径流预报信息。利用遥感技术采集到的水文数据准确性和可靠性较高，能帮助工作人员更加全面地掌握地区内的降水情况、土壤湿润度等，为径流量评估工作提供数据参考。当前用于小流域洪水监测的遥感仪功能已经非常全面，作业原理示意图如图1所示，水位遥感仪通常以太阳能环保电池作为源动力，结合水位传感装置、无线接收和发射装置、数据采集储存器等共同构成，实现对径流量数据的采集和传输。

图1 水位遥感仪作业原理示意图

2.1.1 水位仪布设分析

根据水位检测方式的不同，可将水位遥感仪分为接触水位检测的浮子检测式和不接触水位的超声波检测式两种。接触水位监测的浮子检测设备还可进一步细分为岸式监测和岛式监测量量两种，其中岸式水位监测是利用管道连接河道和监测井，使二者在水平高度上保持一致，通过记录监测井内浮子的高度得到河道的水平面数据，该种检测技术具有较高的安全性，无需操作人员进入河道或监测井中，操作简便。岛式水位监测需要监测人员在河道内开展作业，通过记录竖井内浮子的高度得到河道水位的高度数据，操作中需保证井台和栈桥的连接质量。两种监测方式如图2和图3所示。

图2 岸式水位监测示意图

图3 岛式水位监测示意图

不接触水位的超声波监测方式是利用探头或雷达完成水位监测，雷达向水面发射信号，根据信号返回时间计算水位的高度和变化情况。该技术需要在河道中架设延伸支架，监测方式示意图如图4所示。

图4 非接触式水位监测示意图

在实际开展的小流域洪水监测工作中，相关部门可结合自身的实际条件选择合适的水位监测模式，在设备完成安装并启动后，会对河道水位数据进行采集，并利用数字传输技术将采集数据传输给控制中心，工作人员可利用大数据处理软件对所有数据进行分类、整合和处理，最终得到准确的水资源变化数据。

2.1.2 作业流程

对小流域洪水进行监测的作业流程具体包含以下四点：第一，构建预警体系。建设洪水预警体系能使相关部门更高效地开展统计所辖地区内的降雨量、测算预报、组建电子图等工作，预警体系可依托先进的数字程序模型进行建设，一次实现自动分析采集数据的目的，对所辖地区内各个流域的水资源变化情况进行监控和预警，并根据预警等级制定针对性的防范预案。第二，监测信息整理储存。该作业流程主要是采集电子地图信息、获取前期数据等，根据采集信息对所辖地区内水资源的分布情

况进行分析，对雨水回流情况进行预测。第三，模型建设完成。依托遥感技术采集地区内的水资源数据和水文分布数据，完成模型的建设。工作人员可利用该模型对不同流域的分布特征进行深入分析，预测该流域不同地段能承受的最高降水量。不同模型具有不同的针对性功能，如流域模型可全面地掌握地区内河道的径流情况，判断周边的水流情况；水库模型可对水利工程的选址和建设提供的科学的参考依据，相关部门应根据实际工作任务的不同建设不同模型。

2.2 在蒸发量监测中的应用

通过监测水文水资源的蒸发情况，能更好地掌握地表能量向质量转变的过程，并得出相应的数据信息。但实际对水文水资源的蒸发情况进行监测需要经过非常繁琐的操作，且难以保障监测质量。利用遥感技术构建相应数据模型采集不同层次的政法数据，最终根据每层的数据差得出准确的蒸发量。第一层检测地表植被和土壤，第二层检测地面上下和表层覆盖物的热量值，在计算蒸发量时还应充分考虑地区的水文情况。

2.3 在降水量检测中的应用

随着我国科技水平的不断提升，卫星定位设备和遥感技术得到进一步融合的，这一进步对提高信息的传输速度、远程调控的效果都具有重要意义，相关部门可依托遥感技术更加深入地掌握水资源的分布情况。同时，结合雷达技术发射电磁波，能得到较为准确的降水量数据。通过在水文水资源领域中科学的应用遥感技术，有效提高了对水文水资源数据的采集效率和采集数据的准确性，但在对地区降水量进行检测时还存在一定不足，如对云层资源的获取存在一定限制，但可结合飞机辅助采集相关数据，进而保证数据的完整性，提高对地区降水量预测的准确性。

3.结语

综上所述，随着遥感技术在水文水资源中的应用不断深入，很多传统水文水资源研究中存在的问题得到了有效解决，并且为水文研究工作提供了更加精确、全面的数据参考，大幅提高水文模型和预算的准确性，为水文水资源研究行业的发展提供了必要的技术支持。同时，依托遥感技术能对流域洪水情况进行有效监测，为防洪救灾工作的开展提供更加准确的数据参考，对保证人民群众的生命财产安全具有重要意义。