基于DEM的遥感技术在水利工程中的运用

敖文斌

（新余市水利电力建筑工程有限公司，江西新余 338000）

基于DEM的遥感技术在水利工程中的运用

敖文斌

（新余市水利电力建筑工程有限公司，江西新余 338000）

水利工程是一项关乎民生的重要工程，对国家经济和人民生活质量的提高起着积极作用。随着遥感技术的发展与应用，许多大型水利工程及河流治理建设都开始运用遥感技术进行建设，为各项水利工程提供了极大的便利。本文从DEM的生成与应用角度入手，分析了基于DEM的遥感技术在水利规划、水库工程和河流治理的应用。

数字高程模型；遥感技术；水利勘测；DEM技术

随着时代的发展，通讯技术、计算机技术、传感器技术和数字化技术已经得到很大的提高，卫星遥感水平也上升到了一个新的水平。遥感水平的提升为水利工程的地质勘测提供了极大便利，并逐渐往高时空分辨率、多光谱和高精度的方向发展。数字高程模型（DEM）是通过数值阵列所表示的一组实地模型，为数字地形模型中的一个分支，主要描述各种地貌因子，例如地面的坡度、坡向等非线性或线性组合而成的空间分布。

1 DEM的生成与应用

1.1 提取方法和数据源

DEM是以二维平面为载体，建立其规则格网，格网点用“z”坐标表示每个点的高程。DEM可通过以下方式提取：①产生于等高线、高程点或高程数据的矢量数据，其内插方法主要有曲面拟合法、三角网法及人工网络法；②提取于立体像中的图像，其数据来源于SPOT、RADASAT卫星图像。

1.2 生成步骤

选择DataPrep模块中的子模块，在Create Surface函数中选择含有高程数据点的文件并输入数据，采用Elevation字段代表Z方向的属性。文件的分辨率与网格大小呈反比，输出文件选择正方形网格，网格边长为20m，数据类型采用单精度浮点数。经分析，非线性插值方式较线性插值而言产生的等高线平滑，故文件的插值方式采用非线性rubber sheeting。完成以上步骤后选择Data Prep模块中的Mosaic函数拼接小块网格，得到完整的大图。

1.3 有限单元法应用

DEM数据需在配准建立地理坐标和投影参考的情况下方可使用，配准则将格网系统数据通过几何变换的方式转换至另一个格网系统，包括投影转变和几何纠正。为了获取更为准确的高精度图像，可采用有限单元法进行数值分析。有限单元法可将分析对象分解为较小的单元，并建立起简单函数组合得到集合代数方程。有限单元法是从局部到整体进行的数据分析方法，可矫正部分图像控制点，以提高整体图像的准确性。为获取局部图像所对应的变换方程，可通过三角形分割图片内的地面分割点，每个基本单元均为独立三角形，以此为基础进行几何变换。Delauuay是三角形单元划分方法中的一种，其配准格网的角度变化较小。图1为Delauuay单元划分图表（11个控制点），通过五次多项式插值三角形单元，变换方程见表2。

图1 Delauuay单元划分图表

图2 五次多项式的变换方程

2 基于DEM的遥感技术应用

2.1 在水利规划的应用

目前，遥感技术可应用在水利规划方面，由于地形对水利规划产生了较大的影响，在地形图较为陈旧的情况下需重新测绘地形图，要花费较多的时间和物力。而遥感技术的运用可有效避免此类情况发生，并具有现实性强、获取时间短、资料准确的特点。水利部门可通过遥感技术探测受到污染的河流，然后根据监测数据对水环境进行评估，进而确定出该河流的水容量和污染程度。运用遥感技术可简化水利勘察工作，且可准确的规划得出不同时期的河流水域容量等资料。

2.2 在水库工程的应用

水库建设是我国水利工程的重点内容，关系到供水、灌溉和发电等民生内容。遥感技术可运用在水库的移民规划和淹没范围等方面，具有较为准确和精细的运用价值。传统的小比例地图需要较长更新时间，未能准确的反映现实地形，需要耗费人力物力方可对水库建设进行规划。而遥感技术的运用可将纸质信息转化至计算机信息，切实提高了规划工作的工作效率。在水库的规划过程中，卫星遥感图片的运用可宏观科学的调查水库的淹没区域，且具有较强的权威性。

2.3 在河流治理的应用

有效的河流治理可保护人们的生命财产安全和国家生态环境，故水利部门需稳定河滩及河床，确保河道排洪排沙的通畅性。全方位的河岸及水底立体地形是保证河流治理的关键，遥感技术可有效勘测河道内的水质、水文及河道地貌，通过波段运用，符合处理得到的相关图像，再用计算机加强对图像的光学处理，屏蔽次要信息后便可得到水下地形地貌及泥沙分布资料。经过相应的技术处理后得出的图片信息具有客观性和清晰性特点，可有效帮助水利部门对河流的治理工作。

3 结语

DEM是单项的数字地貌模型，可派生坡向、坡度和坡度变化率等相关地貌特征。遥感技术是获取大范围遥感数据的关键性技术，可展现地面人文现象及自然地貌，对地球内事物的形态分布具有宏观展现功能。此外，基于DEM的遥感技术还具有信息综合性强、获取信息快、所受影响小和勘察范围大等特点，可有效运用在水利工程的建设和发展中，是水利规划、河流治理及水库工程的主要技术，具有较高的发展前景。

[1]陈燕.基于DEM的水利三维可视化系统的研究[J].数字社区&智能家居,2010(2):450-452.

[2]彭军.谈遥感技术在水利水电工程勘测中的应用[J].中国新技术新产品,2012(3):55.

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1003-5168(2014)04-0029-01