遥感技术在水文水资源领域中的应用与发展前景

贾海

（河北省承德水文水资源勘测局 承德市 067000）

遥感技术在水文水资源领域中的应用与发展前景

贾海

（河北省承德水文水资源勘测局 承德市 067000）

水文水资源勘测属于涉及我国民生的重大工程，水文水资源工作质量与效果对社会经济活动产生极大影响。伴随遥感技术的飞速发展与广泛应用，水文水资源工作取得了更大发展空间。文章通过分析遥感技术在水文水资源领域的应用，给出了技术应用时的相关注意事项，并阐述了遥感技术在该领域的发展前景，为今后相关研究提供理论与实践支持。

遥感技术 水文水资源领域 发展前景

遥感技术最早被发现且得到发展是在19世纪初期（1839年）的摄影术中。到1958年后，又在气球上完成了由空中至地面的首次摄影，1903年飞机问世后，航空遥感慢慢被应用到了军事领域中，用作工程建设、地形与地图制图、农业土地调查、地质调查等[1]。水资源紧张是当前我国与全球经济发展均重视的热点问题，如何借助遥感技术进行水文水资源探究，进而提高水文水资源勘测质量与效率，获取到更准确的第一手数据资料，实现资源的高效利用，有必要进行更深入的研究与分析。

1 遥感技术

1.1 遥感技术概述

遥感技术属于发展时间较长的功能性能强、复合型探测技术，主要借助物体所展现的电磁波反射、辐射等特征，利用遥感感测对物体特征进行记录与收集，再把电磁波信息有效处理成影像，为其它物体的探测提供准确依据。遥感技术实质即把电磁波技术应用到实际生活里的技术，在现代星官感应设备下能够增强遥感技术传播速度，确保遥感技术在使用时可得到更全面准确的信息。遥感技术主要环节如下附图所示。

遥感技术作为现代科技发展背景下的新型技术，应用效果极好，并被大力应用于气象观察与资源局势探查等方面。加上近两年科技的飞速发展，遥感技术在信息进度接受方面与过去相比也有了相应程度的提升，且使用范围逐渐拓展到军事、航空领域。把遥感技术应用于水文监测领域内，对提高水文监测工作质量及效率极有利，能节省人力、物力与时间，最大限度地缩短了工期，使工程程序更简单。

1.2 遥感技术优点

（1）遥感技术可在相当短的周期内收集到大量信息，并完成全天候监测，且不受云雾、植被、冰层等外在因素影响，拓展了水位工作观测信息量。

（2）利用遥感技术实施水文资源勘探不受地域限制，即便是受复杂地形、不良天气影响，对其的干扰也相当小，仍可收集更准确的信息。

（3）数据信息收集更便利，特别是遥感技术里的陆地卫星达到了全球覆盖成像周期仅16天的效率，同时多卫星联合作业能成倍缩小探测周期。

（4）能一次性收集到较大范围的地物信息。

附图 遥感技术主要环节

2 遥感技术在水文水资源领域中的应用

（1）降水量监测。遥感技术在降水量监测方面，主要结合卫星雷达来实现信息的收集传输与计算，还能够准确计算出区域降水量及其它数据。而雷达能够凭借降水里的粒子对电磁波的影响展开分析计算，准确评估出区域降水量[2]。对监测降雨量较少的地区，可增建遥感技术监测站，更好的对降水量实施全面监控。卫星在降水量监测上主要是在较厚云层产生时开展预报工作，不过在降水粒子较密集的情况下，则会降低降水量监测准确性。当前对降水量的监控多是采用航空飞机完成的，借助飞机飞入云层实施探测，对云层周围粒子进行分析，则能获取准确的降水量数据。

（2）径流量预测预报。径流量勘测与预报即在卫星遥感系统检测数据与水文气象站数据的基础上，把关键信息输入至水文模型里来计算得出相应信息。一般情况下，在水文水资源工程里，针对径流量的预测预报主要通过卫星遥感技术给予综合处理，在河川径流估算上，遥感技术根本无法直接实现[3]。遥感技术利用对土壤、地貌与植被与其它相应水系，并充分考虑蒸发量、降水量与土壤含水量等要素展开综合估算。遥感技术收集的所有信息利用计算机水文模型完成分析处理，进而得出径流量的预测结果。

（3）蒸发量监测。蒸发量的监测在维持水量平衡上非常重要，传统蒸发量测量方法即通过物理手段，实现能量与质量的相互转化，并取得需要的蒸发量数据。伴随遥感技术的产生，在蒸发量监测领域的应用也更广泛，且借助多层模型，把土壤分作若干个层次给予测量，结合地表特征给予全方位监测，建构计算模型，完成对不同区域蒸发量的监测，所测结果准确性较高。

（4）地下水遥感。水文水资源工程预测上，水下水位勘测环节相当繁杂，受地质环境因素的影响，人工勘测数据多不符合勘测需求，势必需要更先进的技术来达到辅助勘测的效果。在遥感技术备受关注与大力应用的同时，地下水位勘测方面也取得了前所未有的技术进展。地下水遥感技术可通过对地表植被与地貌形状等数据实施综合模型处理与计算，最终间接性取得地下水的勘测数据，主要在于地下水信息一般能够通过地表植被信息得以更真实的显现，地表植被显现出来的信息能够利用遥感技术被成功破译，再给予处理获得最终的地下水文信息。

（5）灾害预防。遥感技术还可被应用到洪水、旱情等的监测中[4]。如将其应用到水土流失情况的监测中，即能做到提前预防，在水土流失处栽种上不同种类的植被，即能减轻水土流失程度。当前的土壤侵蚀监控里，大多都是通过逐像元比较与分类比较的模式来实施监控的，而水土流失主要是依照水土流失定量计算模型展开分析的。在数据计算下获得监控区域土壤信息，实现自然灾害的提前预防。

（6）水污染监测。首先即常规水污染监测。一般而言，在水土受污染后，自身透明度、颜色、密度与温度等指标均可能会出现不同情况的改变，并引发水体反射率改变，此种改变在遥感图像上会展现出色调、形态、纹理等特征的差异。所以，通过遥感图像能完成水土污染源、面积、范围与浓度的识别。此外，通过遥感数据还可随时跟踪监督水体污染变化情况；其次，突然性水污染监测。现有的流域中绝大多数流域水资源均存在着不同程度的水污染问题，若要保证群众饮水安全，产生突发性水污染后，通过小型飞机或卫星等遥感影像数据，进一步追踪污染状态，对污染物拦截排放方案的制定更有利。

（7）悬浮物监测。水体里悬浮物浓度为凸显水质状况的重要性参数，悬浮物沉降、分布与扩散等状况均能对湖泊、水库的生态环境带来不利。若水体里悬浮物浓度不断增加，而反射率则会慢慢升高，且反射的波段范围也逐渐扩大。由此，通过悬浮物含量的反演模型也能对水体里的悬浮物浓度实施监测。

3 遥感技术监测小流域洪水状况的应用实例

（1）建构预报预警。借助DEM数字高程数据，初步建构小流域洪水预报系统，该系统需包含划分降雨场次、预报计算、电子地图查询、基础数据查询等。还应建构洪水预警系统，根据降雨数据，有效监测流量变化，预测未来降水量，提前做好防洪准备。

（2）收集勘测数据。应收集DEM数据与区域内电子地图信息等。针对固定流域而言，需结合地区地形，准确计算出水域流通与分布，根据降雨强度，评估同流时间，再计算出概率密度。

（3）建立模型。通过遥感技术，建构水库、雨量、流域模型。研究雨量模型即研究雨量站与子流域二者关系，计算出雨量蓄积数，以明确雨水承受力；流域模型即利用流域模型，探究径流形成状况、流域空间结构等；水库模型即研究水库周边流域情况，做好坝址演算，获取需要的数据。

（4）DEM处理。建构模型后，应给予DEM处理。先应充分填好凹陷点，做好堤防处理工作，并在图形里画出堤防，后在DEM处使堤防位置升高。后完成水库、河道的处理，于地形图下，无误地描述出平 原、河道，并降低DEM相应位置高程。

（5）演算河道洪水。可利用DEM明确水断面形状，并结合断面形状，准确计算出流速，可通过矩形、抛物线形式使用模型，模拟河段动态则通过实时方式进行预报，对水库流量、河段、河网节点等进行预报，便于提前做好防洪防涝。

4 需注意的问题

将遥感技术应用于水文水资源领域中，工作效率与工作质量均超过了传统作业模式，不过这并非完全对传统作业模式给予否定。在遥感技术应用期间，还需与人工勘测相结合，共同发挥作用，方可确保水文水资源资料与信息的完整性。同时，传统的人工勘测有效验证遥感监测数据准确性，使数据解译更准确。通过遥感技术可一次性获得更多、更全面的水文资料信息，不过在资料与数据采用方面，应结合工作实际合理选择。较典型的即航天遥感资料，信息相对更多，不同数据有着不同特征，应用时，需根据研究目的正确选择遥感资料，确保目标分析更准确、更有效。

5 结 语

随着遥感技术在水文水资源领域的进一步发展，在这方面的研究也将越来越深入，发展前景相当可观。当前多个时相、多个平台的遥感数据纷纷出现，怎样将收集到的大量数据应用于水文水资源领域中，为重点研究课题。专家与学者需将常规观测与遥感技术彼此结合，融合相互间的优点，进而有效解决水文问题。在未来，需致力于将遥感与GPS技术、GIS技术、CAD技术等多项高新技术相结合这一方向展开研究，为水文水资源勘测提供更多理论依据。

[1]宋树东.遥感技术在水文水资源领域中的应用研究进展[J].科技传播，2014，（05）：227-228.

[2]丁增扬平，斯郎泽仁.遥感技术在水文水资源领域中的应用研究进展[J].珠江水运，2014，（23）：68-69.

[3]杨一鹏，韩福丽，王桥，等.卫星遥感技术在环境保护中的应用：进展、问题及对策[J].地理与地理信息科学，2011，（06）：84-89.

[4]朱京海，梁婷，徐光，等.无人机遥感技术在环境保护领域中的应用进展[J].环境保护科学，2013，（04）：97-100.（收稿日期：2017-01-26）

贾海（1974-）男，河北承德人，大学本科，工程师，主要从事水能水资源勘测工作。