遥感技术在水文地质中的应用

刘 涛，陈 锋，康 剑，郑 勇

（新疆地矿局第二水文工程地质大队，新疆昌吉831100）

遥感技术在水文地质中的应用

刘 涛*，陈 锋，康 剑，郑 勇

（新疆地矿局第二水文工程地质大队，新疆昌吉831100）

随着科技的发展，越来越多的现代化技术手段与工具被运用到水文地质工作当中，在水文研究方面发挥着重要的作用，尤其是遥感技术在水文工作中的应用，很大程度上促进了水文地质解译工作，为解决一些水文地质问题起到了推动作用。对遥感技术的概念、在地质学科中的发展以及遥感技术在水文地质勘查工作中运用进行了阐述。

遥感技术；地质；水文地质勘查；应用

遥感技术是一种新兴的综合性探测技术；而遥感地质学是由遥感技术广泛应用于地质工作而发展起来的一门新兴的边缘学科。随着航天事业的飞跃发展,遥感地质学也得到迅速发展。目前,遥感地质学已成为许多地质工作中不可缺少的新技术手段,并为地质学的发展提供了许多新的信息和资料。

1 遥感技术在地质学科中的发展

1.1 遥感技术概述

遥感的意思是指在遥远的地方能够感知物体的基本特征，而遥感技术也正是通过遥感器的使用，在太空中实现远距离的检测与探查地球地表物体的特征，并对这些特征进行分类和利用的技术。遥感技术的出现伴随着光学技术、计算机技术、电子技术和空间科学技术的发展，由20世纪30年代的航空摄影技术为基础发展起来并在20世纪60年兴起而被应用于各个领域。现代遥感技术的支撑为电磁波理论，由遥感平台、遥感仪器、信息处理、接收与分析应用等组成。地球上的各种物体都具有不同的波谱特性，遥感技术中的遥感仪器也正是依据这一特点，根据不同物体所发射和反射的不同电磁波来达到感知与探测其性质、状态和数量的目的。

1.2 遥感地质学的发展

遥感地质工作开始于航空摄影刚刚问世的年代。1913年在利比亚曾用航空摄影镶嵌图编制了本戈逊地区的油田地质图。20世纪50～60年代世界各国大量应用了航空地质工作方法。航空地质在区域地质调查中发挥了很大作用。

我国早在20世纪50年代就普遍进行了以地形制图为主要目的黑白航空摄影,并在区域地质调查、水文地质调查、水库和铁路工程地质调查等工作中使用了航空相片。20世纪70年代后期,地质部建立了遥感地质中心；其后各省先后成立了遥感地质队；石油、铁道、水利等系统也相继成立了以遥感地质为主的遥感中心。目前,遥感地质的发展和推广,已经使常规地质调查工作发生了深刻的变化。近年来,随着卫星遥感技术的发展和遥感图像处理软件的开发,遥感地质学得到高速发展。

2 遥感技术在水文地质工作中的应用

任何生产建设工程项目的安排,都应首先查明该地区的水文地质条件。在水文地质勘查的各个阶段,充分运用航空相片、卫星图像的解译和其它遥感手段,使我们能更准确地掌握该地区地下水形成、贮存、运动特征、水质、水量的变化规律,为地下水利用和排除措施的制订,提供水文地质依据。

2.1 水文地质测绘

水文地质测绘是一项综合性较强的工作。利用遥感图像解译地貌、水体和含水岩体,具有效果明显的特点。通过对遥感图像的解译,能够迅速地总结出该地区的水文地质规律。1981年,地矿部就提出要求:在区域水文地质普查工作中,应用遥感技术主要是对卫星相片和航空相片进行水文地质解译,解决某些地质和水文地质问题。这个工作必须贯穿整个水文地质普查的全过程,作为设计、野外工作、室内资料整理和报告编写的一个组成部分。在水文地质测绘工作中应用遥感技术,效果是很突出的。首先是勾绘的地质界线(特别是第四纪地质界线)准确可靠,地貌研究比较深入透彻,还可以得到隐伏断裂和活动断裂的较为准确的资料；其次是由于遥感图像能清楚地反映水系、水体、湿地、地下水浅埋带、泉水和泉水溢出带等与水文地质密切有关的现象,能比较准确地判断地下水补给、径流、排泄等水文地质条件；另外,用遥感技术可以大大加快水文地质普查速度,特别是在自然条件复杂、交通困难地区的普查工作中,更能显其优越性。

2.2 地下水资源的调查

用遥感地质方法寻找地下水及估算地下水资源,在我国开展得很普遍,不论是在基岩山区还是在松散堆积区,都能取得很好的效果。在这项工作中,首先对航空、航天图像进行地质解译,找到富水的含水层分布区或富水构造；然后根据水文地质钻探的试验资料、已有的各种开采井的资料和水文物探资料,进行综合分析及水资源的计算和评价。由于遥感图像解译得到的含水层和含水构造的边界相当准确,所以用遥感技术进行地下水资源调查,可以取得非常好的效果。

2.3 矿区水文地质勘查

近年来,发生了多起矿井透水事故,造成了很大的人员伤亡和财产损失。当然这与矿主为了经济利益而盲目、不合理开采有关,但一个很主要的原因就是没有查明矿区的水文地质条件,没有查明矿区的含水层的分布和地质构造。

利用遥感图像的解译,就可以有效地查明含水层的分布和地质构造,能够做到合理布置矿井,进行有计划开采。这对于有效地减少矿井透水事故的发生,减少人员伤亡和财产损失具有重大意义。

2.4 水利工程的水文地质勘查

水库区的水文地质勘查主要解决水库向邻谷或库底的渗漏情况和渗透量问题。在水文地质调查的各阶段,通过对库区航天图像、航空相片的地质解译,结合地面调查和钻探工作,能够快速并准确地查明库内及库岸的岩层透水性、透水岩层的走向、泉水的出露点及水库与邻谷地带岩层透水性可能渗漏的方向。

根据这些水文地质条件,可做出河谷区到分水岭地段内各不同时期的地下水等水位线图,并为绘制综合工程地质图提供条件。在我国三峡水利枢纽、二滩水电站、飞来峡水利枢纽等许多大型工程都应用了遥感技术,并取得重要成果。

2.5 其它水文地质工作

遥感技术在海岛淡水水源调查、地热水文地质调查、环境水文地质调查等方面都能发挥较好的作用。利用红外遥感技术在寻找古河道和河漫滩中的富水地段,可准确地看出各种地表水体的形状和分布,找出地下水露头的位置、大小和数量；在沿海及岛屿上寻找淡水；研究岩溶区水文地质条件(探测隐伏溶洞、岩溶水运动方向等)；还可探测地下热水的埋藏条件。

3 水文遥感技术的优势

3.1 可一次性获取大范围内的地物信息

遥感技术具有探测范围大的特点，尤其是陆地卫星的轨道高度可以到达910km左右，一次取相就能覆盖到实际的地面范围约34225km2左右。这种宽阔的取相视域与水文工作中人工实地勘测相比具有很大的优势，从而也突显出人工实地调查的局限性如由于视域阻碍而造成勘测效率低等。

3.2 信息量大，全天候监测

遥感技术在获得可见光波信息的同时也可以获得可见光波以外的信息如红外线、紫外线、微波波段的信息，从而能够通过成像来使肉眼看不到的物体特征表现出来，很大程度的扩展了在水文工作中的观测信息量。同时遥感技术可以不受植被、冰层、云雾的影响达到观测的目的，从而实现全天候观测，能够扩充水文勘测的调查量，也能够更好地认识水文变化的规律。

3.3 收集资料方便，没有地域局限性

在水文工作中，人工作业受到很多地面条件的限制，如高山冰雪地区、海洋地区、沙漠地区和一些人烟稀少的地区，在这些地区中工作人员因为存在一定的安全风险导致数据不能收集完整，而遥感技术在水文工作中的应用很好地化解了这一问题，遥感技术不受地域的限制，不受国界限制，能够全方位的实现资料与数据的收集，使水文工作中的资料与数据更加全面化，使水文研究能够更加科学与准确。

3.4 收集资料快捷

遥感技术中的陆地卫星实现全球覆盖成像的周期仅仅为16～18d，如果多颗卫星同时工作，能够使探测周期成倍缩小，而水文工作中的人工作业实地勘测的时间则比较长，而且要受到很多因素的干扰，所以遥感卫星与人工作业相比更加便捷，能够在较短时间内掌握最全的资料，有利于水文工作者掌握不同地区水文的变化规律。

4 结语

水文地质勘查在任何生产建设工程项目中都具有很重要的作用。通过遥感技术在水文地质工作中的应用,可以有效、快速、准确地查明该地区的水文地质条件,提供各种水文地质资料。近年来,遥感技术的快速发展,特别是我国航天技术的发展和应用卫星的开发,以及计算机技术的飞速发展,都给水文地质工作提供了良好的条件。这些先进的遥感技术在水文地质勘查中的应用,对促进水文地质勘查工作的发展,具有重大意义。

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1004-5716(2015)04-0179-03

2014-05-05

2014-05-05

刘涛（1982-），男（汉族），山东肥城人，工程师，现从事水文地质、工程地质和环境地质方面的工作。