遥感技术在农田水利工程建设及管护中的应用研究

陈俊松

（毕节市逢源工程监理有限公司，贵州毕节 551700）

0 引言

随着科技的快速发展和应用，使人们意识到遥感技术在人们生活和工作中扮演的角色越来越重要，合理应用遥感技术，可以大幅度提高作业效率。目前，遥感技术经过多年发展，成为一种实用性强、成本低、机动性强等的技术，在农田水利工程中应用取得了不错效果。

1 遥感技术应用的优势

农田水利工程规模大，而且经常会建设在地质恶劣区域，建设与管护难度大，采用遥感技术的优势主要体现在以下3 个方面。

（1）探测范围大，能够快速获取资料信息。

（2）受地面条件约束影响小，不受高山等各种恶劣因素影响。

（3）获取信息方法多，信息量大。具体作业开展时，工作人员可采用不同遥感仪器和波动得到各项信息。

2 遥感技术在水利领域内的应用成果

2.1 采用遥感技术监测洪水

洪涝是我国较为频繁的一种灾害，监测洪涝灾害是遥感技术在水利领域内最早应用的一项内容。监测洪涝灾害对时效性的要求较高，而采用航空遥感实时传输技术，能够及时、准确监测洪涝灾害信息，能够实时打印显示洪涝遥感图像。目前，遥感技术被合理应用在预报、洪水预警、监测等不同领域内，确保发生洪水后，能够精准预测洪水和径流过程，一旦发生洪水后，可以实现对洪水淹没区域和影响区域的动态监测，而且能够实现对整个过程中的动态监测[1]。抗洪人员在实际作业开展时，采用遥感技术，可以精准预测受灾和淹没区域，快速救援人员，减少人员伤亡和经济损失。将遥感技术与水文模型合理结合在一起，能够提前精准预测洪水发生范围，提前转移区域内人员，及时修补水利工程中的薄弱区域，构建临时防御措施，抵抗洪水[2]。

2.2 采用遥感技术监测旱情

随着遥感技术的快速发展与应用，其应用领域不断扩大，被合理应用在了监测旱情中。我国构建了旱情遥感监测系统，通过对该系统进行应用，能够动态监测区域内的重大干旱情况，从而为抗旱工作开展提高大量、精准数据支持。

2.3 采用遥感技术监管水土保持

将遥感技术应用在监管水体保持中，能够实现对水土保持情况的精准判断，从而为后续相应治理工作提供数据支持。监管水土时，可以将遥感技术推送给相关部门，这为各地水土保持工作对遥感技术的应用营造了良好条件，也为后续遥感技术在农田水利工程中的应用打下了一个坚持基础[3]。

3 遥感技术在农田水利工程建设中的应用

3.1 采用3S 技术进行农田水利灌排渠道线路选择

RS 技术在具体应用时具有真实、全面、宏观等特点，可以将其作信息源，通过对这一技术进行应用，能精准、快速获取农田水利工程所在区域的土地利用、水文地质、人口情况、灌排渠道等各项内容。采用GPS 技术能高效、实时提供高精度定位信息，而且在具体应用时，整体操作开展起来较为简单。目前，该项技术主要被应用在灌排渠道初测、定测，而且能够及时定位、校正RS 影像，从而为后续水利灌排渠线路选择，以及定位提供支持，保证定位精准[4]。GIS 主要用于渠道选线与分析，采用GIS 可以分层存储和管理RS、GPS 等各项基础资料，其具有的强度综合数据、分析空间、模拟地理等功能，实现对各项信息的叠合和分析，完成对各种专题图像的制作，从而为后续相应工作开展提供支持[5]。

农田水利灌排渠道选线时采用3R 技术能够实现对线路的优化，这也就使危险、困难区域的空间信息获取起来更加便捷。融合RS 技术和GIS 技术，能够制作高质量遥感地质工程图，实现对灌区和纵横断面范围的分析，全面分析地貌、地形、地质之间具体关系，做好农田水利灌排渠道选线与优化，避开居民区、不良地质地段。将3S 技术应用在农田水利灌排渠道线路选择中，为了做好该项工作，应当从以下两个方面入手。

（1）快速精准选定渠系建筑物位置、干支渠最佳路线、各个分支渠数位等各项信息内容，从而为后续相应工作开展提供数据支持。

（2）以数字高程模型（digital elevation model, DEM）和RS 影像为基础，通过对GIS 中相关环境数据库进行应用，形成仿真三维模型，开展农田水利工程建设时，能够实现对区域内地质和地形情况的分析，而且可以采取三维透视方式对选线线路情况进行检查，通过这一方式能够确定排渠道线是否顺畅，水流是否存在阻碍等，最终选择一个合理线路。

3.2 监测农田水利工程建设进度与辅助验收

建设农田水利工程期间会不定时获取工程区域内RS 影像，全面结合农田水利工程规划图，对比分析工程建设过程。实际作业开展时，对于建设进程相对缓慢、问题较多的农田水利工程，需要指派专人进入实地，做好相应检查工作，大幅度提高检查效能，从而保证我国农田水利工程建设作业顺利进行。完成农田水利工程建设后，对比分析最终得到高分辨率RS 影像与农田项目水利工程情况，从宏观入手，控制好农田水利工程竣工情况[6]。同时，要在这一基础上，具有针对性完成相应验收工作，达到节约验收时间，保证工程质量的目的。

3.3 水库建设作业中的应用

农田水利工程由多个部分共同构成，水库建设是其中重要的一项构成内容，水库建设质量对农业灌溉、供水、发电等各个方面都会产生直接影响，可见，做好该项工作意义重大。水库建设中合理应用遥感技术，对水库移民规划，确定淹没范围等各个方面都发挥着重要作用。传统小比例地图在实际应用时，更新周期长，因此，采用传统小比例地图无法精准体现真实地形情况，而且在具体作业开展时会消耗大量精力、人力[7]。将遥感技术应用在水库建设中，可以将纸质信息转变为计算机信息，能够大幅度提高水库建设时的规划效率。另外，调查水库淹没区也具有权威性和宏观性，可以更好完成水库建设，保证最终建设的水库能够满足应用需求。

3.4 治理河流方面的应用

治理河流也是农田水利工程建设中一项重要内容，治理河流过程中需要工作人员探讨的内容有很多，做好河流治理工作，一方面可以实现对人们财产安全和生存环境的保护，另一方面，也能够实现对当地生态环境的保护，避免由于建设农田水利工程而破坏当地生态环境。由此可见，在农田水利工程建设时，水利部门需要稳定河床和河滩，保证河岸水底立体性和全方位性，这也是做好河道治理和保证河道排洪排沙，确保河道畅通的关键[8]。采用遥感技术，可以实现对河道内水文、水质、河道地貌形态的观察，在这一基础上，利用波段，相应处理图像和计算机处理图片，对于其中的次要信息，能够屏蔽掉，甚至可以得到水下泥沙、地形分布信息。对于获取到图片信息，采用新进技术处理后，图片具有清晰、客观等特点，治理河流部门在工作开展期间通过对获取到的图片进行应用，能够实现对河流情况的全面治理。

4 遥感技术在农田水利工程管护中的应用

农田水利工程管护指的就是管理保护农田水利工程，调配与运用灌溉农田的水资源，提高农作物产量，避免由于灌溉水源不足而发生减产等不良现象，同时，也能够节约水源，以免发生浪费水源情况。农田水利工程管护工作是一项复杂工作，该项工作主要包括检测与保护农田水利工程情况、调度灌水量、农田灌溉用水计划、进度管理等多项内容。农田水利工程管护期间，为了做好该项工作，需要收集大量农田水利、农作物信息、水资源信息等各项信息，以此为依据，做好相应管护工作。例如，农田水利工程具体分布情况、种植的农作物的长势、灌区内农作物结构、灌区内涌水量、灌溉面积等。传统农田水利工程管护相关信息主要采取人工方式进行测量调查，或者采取逐级统计汇报等方式，但是，从实际情况来看，传统方式在具体应用期间存在一定缺点，主要体现在耗时费力、监测站点少、更新周期长等多个方面。传统农田水利工程管护方法在具体应用时，无法及时、准确得到大范围土、水、农作物等各项信息内容，调度农业灌溉用水主要是依据经验进行，无法依据灌区水情、农情变化动态管理用水情况，这对农业发展会造成一定阻碍，采用遥感技术可以解决上述问题。遥感技术在农田水利工程管护中的应用主要体现在以下3 个方面。

4.1 以遥感技术为基础确定农田用水计划

农田用水计划指的就是的依据灌区内种植的农作物的结构、旱涝情况、农作物长势、灌溉定额等各项内容，制定农田灌溉用水安排计划。我国多数地区农作物分布具有广泛性和多样性等特点，这就导致信息获取差异性和空间范围都较大，如果在实际作业开展时，采用传统技术手段，难以及时、精准得到灌渠内用水信息，在这一背景下，通过对RS 技术进行应用，能够得到农作物种植信息结构、农作物生长情况、农作物旱涝等各种情况的全面监测，从而科学安排用水计划，保证农作物健康生长，避免发生严重浪费水资源现象。

4.2 以3S 技术为基础优化配置灌溉水资源

优化配置灌溉水渠通常指的是对灌渠内水资源进行空间和时间的优化，做好相应配置工作。优化配置灌溉水资源涉及农田水利学、气象学、水文学、管理学等不同学科，优化配置灌溉水资源，实现对种植区域内农作物的灌溉，提高农作物产量和水资源利用率，促进农业发展和经济发展。以3S 技术为基础优化配置灌溉水资源的流程如下。

（1）收集区域内的气象、水利等各项空间信息和属性资料，然后进行处理。

（2）全面分析各个灌溉渠道情况，控制好灌渠面积，以及不同级别渠系间的关联与隶属关系，同时，还要对影响灌溉增长效益的各项因素进行分析，明确约束条件与优化目标，在此基础上，构建灌溉水量，优化分配模型，通过智能算法求解模型，寻求最优配水流量和灌溉面积，从而实现对灌溉配水的优化。

（3）优化配置灌渠尺度灌溉用水量后，应当依据灌渠种植农作物的具体分布情况，优化配送渠系尺度灌溉用水情况。优化配置渠系尺度灌溉水资源与轮灌进行结合，具体作业开展时，首先，实际情况入手，做好配水和被配渠道清理工作，清洗必须彻底，不得有残留杂物；其次，依据灌渠内农作物分布与渠道系具体情况，在灌渠内建设最佳轮灌模型，采用智能算法，确定选型的渠系灌溉水资源优化配置模型；最后，编制灌区内渠系尺度轮灌作业制度，将其应用在后续工作中。

4.3 利用遥感技术评价灌溉效果与用水情况

农业的生产与发展离不开水的支持，尤其是在天然降水量较少，常年干旱区域，农行生产活动主要依赖于灌溉，如果不做好灌溉工作，不仅会导致农作物减产，而且可能会发生绝产现象。由此可见，在干旱区域内，灌溉水资源对于这一类区域十分重要，在农业实际发展期间，灌溉效果与用水效率评价对于优化水资源配置来说意义重大。农田灌溉效果与用水效率评价是一项复杂，且对技术要求较高的工作，该项工作具体开展时，需要灌溉用水量、农作物种植面积、灌溉引水量等各项信息内容的支持。从我国农业的整体发展情况来看，多数干渠只是针对灌溉渠道内的水分情况进行监测，而且容易获取到相应监测信息，但是针对农作物生长情况、农作物生产耗水量、实际产量等，无法实现大规模监测，难以获取到全面、准确数据。随着对RS 技术的应用，以及人们对该项技术研究的不断深入，使得RS 技术在区域内蒸散发计算模型、农作物产量估算、农作物类型识别等方面得到了广泛应用，且该项技术的应用也越发成熟，这为灌渠尺度农业灌溉效果和评价水资源利用效率提供了精准数据支持。以RS 技术为基础上评价农田灌溉效果和农作物水分利用的流程如下。

（1）以RS 技术为基础，采用蒸散发模型，实现对灌区内蒸散发量的精准估算，利用蒸发量除去以降水量获取的灌渠水的有效消耗量，最终能够估算出灌溉水的有效利用率。

（2）通过对RS 技术的应用，能够得到灌溉区域内种植的关键农作物的空间分布信息，同时，通过对RS技术进行应用，可以精准制作农作物产量估算模型，利用其完成对农作物产量的精准估算，依据农作物产量和蒸散发量，精准估算水分的实际利用率。

5 结语

农田水利工程建设是国民经济建设的关键构成内容，其在调动水源、促进农业和经济发展等方面都发挥着关键作用。在农田水利工程建设与管理中采用遥感技术，能够转变原有监管模式，从而进一步提高监管效率。通过对遥感技术的应用，可以为农田水利工程监管作业提供一个空间分布图，大幅度缩短监管时间间隔，为农新建农田水利工程和管护作业开展提供支持，使监管模式由过去被动方式转变为主动方式，做好农田水利工程建设及管护作业。