浅谈遥感技术在水资源领域研究中的应用

2016-04-10张鹏

陕西水利 2016年1期

关键词：遥感技术

张　鹏

（新疆伊犁河流域开发建设管理局　新疆　伊犁　835000）

浅谈遥感技术在水资源领域研究中的应用

张鹏

（新疆伊犁河流域开发建设管理局新疆伊犁835000）

摘要水资源开发利用必须建立在可靠的水文信息和对流域水文规律的正确认识之上，因此，研究水资源时也需要对水资源利用工程的水文效应进行分析，遥感技术可广泛应用于工程建设环境影响评价、节水灌溉工程效果评价、跨流域调水前期研究、生态补水效果评价、水利工程建设动态监测等领域。

关键词遥感技术；水资源与生态环境；遥感技术的应用

根据相关研究报告，所谓遥感，实质上是一种传感装置。遥感技术主要是对研究对象进行感应、调查、分析，但是在这一过程当中并不与实际的研究对象直接接触，其主要的研究方法为遥远感知，明确研究对象的相关特点，并且结合实际情况将感知信息进行处理，就此形成相应的研究数据。就目前而言，遥感技术属于一门比较复杂的学科同时也是一项现代先进技术，是衡量国家科技发展水平的重要标准。

遥感技术始于19世纪初期（1839年）的摄影术。19世纪中叶（1858年）利用气球从空中对地面进行摄影，1903年飞机问世后，航空遥感开始应用于军事，后广泛应用于地形和地图制图、地质调查、工程建设、农业土地调查等方面。

遥感技术与传统的技术存在较大差别，其主要是运用遥感器来完成所有的遥感任务，通过对地面的遥感对象进行测探。其具体特征主要体现在以下几方面：

（1）探测效率高：现代科技遥测高度已达10km以上；陆地卫星采用900km近圆形轨道。每张遥测图像的地表范围达183km×98km。我国最大的长江流域约为100万km2，采用陆地卫星遥感技术只需200左右张遥测图。

（2）获取信息的成本低、速度快、周期短。

（3）在进行遥感探测的过程中，该遥感器受到地形环境影响微乎其微，其中比较普遍的地形环境为高山、同时还有沙漠，在此基础上甚至还有冰川等。

（4）遥感技术最为重要的一项特征即为：获取遥感信息的途径较多。根据相关研究调查显示，应用最为广泛的信息获取手段是利用光谱波段，在对探测对象进行探测研究工作的过程中，运用该波段能够准确高效的探测出相应信息数据。同时，对于同一遥感对象可以采取不同的遥感仪器，这一方法能够最大程度的保证遥感信息数据的准确性。除了上述的两种方法以外，随着我国科学技术的不断发展与进步，近年来还可以运用紫外线、微波波段，在此基础上还有红外线等进行研究对象的探测工作，这一遥感技术具有一定的先进性，其不但能够对研究对象的地表情况进行详细的探测，甚至能够探测出研究对象的相应实际深度，这为对象研究的精确性与高效性提供了保障[1]。

通过上文对遥感技术特点进行阐述分析发现，遥感技术在我国的各个研究领域都扮演了重要角色，起到至关重要的作用。特别是我国的农业发展、气象探测、地质研究以及环境保护等等各方面，合理应用遥感技术能够在一定程度上提高我国科学技术发展水平，对我国科学技术的可持续发展起到促进作用。

就目前而言，遥感技术应用范围愈来愈广泛，已经与地理信息系统、全球定位系统越来越紧密结合在一起，形成通常所称的3S技术，在水资源管理的各个方面都获得广泛应用，成为数字流域以及各种基于计算机的水资源管理系统的核心。可以从以下几方面进行尝试性研究。

1　遥感技术在水资源与生态环境评价中的应用

（1）土地利用状况分析

所谓土地利用情况分析，主要是对我国的水资源、土地资源以及我国的生态环境等方面进行实际评价分析，这一工作主要运用遥感技术来完成。通过不同流域土地利用状况的比较可分析其水资源及其利用条件的差异，通过同一流域不同时期土地利用状况的变化可分析其水资源利用的演变过程及其对今后流域水资源利用潜在影响。

（2）生态环境变迁分析

土地利用情况分析之后可以进行相应的生态环境变迁分析工作，两者具有一定的关联性。生态环境变迁分析主要是根据土地利用情况的分析研究数据为基础，就此形成相应的动态监测系统。随即相关研究人员运用地理信息系统地形分析模块对其动态监测系统进行研究分析，从而生成相应的遥感影像，将每一模块的数据进行对比分析，通过数据的差异性能够分析生态环境变迁情况。具体而言，基于遥感的生态环境变化分析既可以包括绿洲、水库湖泊水面、冰川积雪、湿地、森林、草场等在内的众多因子的范围和面积时间变化，也可以包括利用遥感直接提取植被指数与生物量等因子来分析植被状况及其变化趋势。

（3）生态耗水（需水）分析

除了上述的土地、生态环境两方面以外，生态耗水（需水）分析也比较重要，该数据分析对我国水资源的利用情况以及相应规划具有重要作用，在西北干旱缺水的内陆河流域尤其重要[2]。目前，对于生态耗水（需水）分析主要利用遥感技术来完成，遥感技术首先对土地利用情况进行分析，同时再进行生态环境变迁分析，根据这两方面的相关探测数据进行对比研究，形成生态耗水（需水）分析动态规律，并且根据其规律研究出其与水资源的关系，最终计算出生态耗水（需水）。应该说，这一方法使生态耗水（需水）向定量化计算迈出一大步，因此在水文水资源评价与规划管理中有很现实的应用意义。

（4）土地利用与覆被变化水文响应

大规模的水土资源开发利用已经成为流域水文水资源规律发生变化的最重要因素，有关土地利用与覆盖变化对流域尺度水文循环的影响研究是当前国际社会普遍关注的热点问题，也是水文科学的前沿领域[3]。针对水资源变化特点和开发利用中存在的问题，以水循环与水资源演变规律为基础，以流域水资源评价为主线，对流域水资源变化过程的影响机理及流域水循环演变规律进行研究，对于水资源的可持续开发利用具有一定的指导意义。

（5）3S技术在水资源评价中的应用

利用遥感可以获取土地利用、植被覆盖信息以及降雨、ET、土壤水分、地面水体等水文因子，并在GIS平台下，对遥感信息以及常规地面观测信息进行综合分析，可为水资源评价与规划提供有力支持。

2　遥感在融雪径流中的应用

利用遥感技术实施雪盖范围、雪的状态以及积雪消融程度的监测，具有分辨率高、监测范围广的特点。

采用遥感技术估算大尺度积雪时空变化是目前唯一有效的方法。利用遥感资料提取区域历年雪盖信息，对研究区雪盖变化趋势及融雪径流进行定性分析，在此基础上，利用卫星遥感与地面观测资料相结合反演雪深，建立融雪径流预报模型，量化研究区域融雪径流变化规律，提高融雪径流预报精度，为区域防洪减灾提供科学依据。

3　遥感在水资源利用中的应用

水资源开发利用必须建立在可靠的水文信息和对流域水文规律的正确认识之上，但随着开发利用规模的扩大，也会使流域水文规律发生变化。因此，研究水资源时也需要对水资源利用工程的水文效应进行分析，遥感可广泛应用于工程建设环境影响评价、节水灌溉工程效果评价、跨流域调水前期研究、生态补水效果评价、水利工程建设动态监测等领域。

4　水资源领域应用遥感技术的注意事项

近年来，我国水资源领域应用遥感技术越来越广泛，其在应用的过程中保证了我国水资源探测的高效性和准确性。但是遥感技术的应用需要注意研究资料的选择。通常情况下，不同的资料其所记载的数据是不相同的，选择合理正确的资料能够保证探测数据的准确性。其中比较典型的就是航空遥感资料，该资料具有一定的差异性，就此其资料当中所记录的数据就不相同，特别是航天遥感资料当中的地面分辨率数据，在此基础上还有航天遥感资料当中的地面覆盖区域的数据，这两类数据具有不同的特点，所以，对于水资源领域应用遥感技术要特别注意资料的选择性与差异性。

其次，与传统的人工探测水资源相比，遥感技术能够更加便捷高效，但是其离不开人工作业，这两者不能够分开单独工作，将两者相互结合能够最大程度的提高探测工作的工作效率，并且通过人工的实际测量能够在根本上保证数据的准确性与科学性。