遥感技术在农田水利工程建设及管护中的应用

2019-11-28马路遥

商品与质量 2019年44期

马路遥

宁波弘泰水利信息科技有限公司浙江宁波 315000

1 基于高分辨率遥感影像的农田水利工程信息提取

利用RS影像数据进行农田水利工程信息提取的方法主要有目视解译、面向对象法、监督分类、非监督分类（K均值聚类）、机器学习（支持向量机、随机森林）、数学形态学、hough变换等。农田水利工程信息的提取流程一般如下：①根据高分辨率RS影像与矢量电子地图的数学基础，对RS影像进行纠正、配准等进行预处理；②基于地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）平台将水系与水利图层叠加到RS影像上，形成农田水利工程数据内业采集的工作底图；③在工作底图上根据农田水利工程的类型分类采集农田水利工程信息；④基于农田水利工程专题图的制图标准，按点、线、面将农田水利工程信息符号化整理和属性赋值。目前，基于RS技术进行农田水利工程信息提取时，主要是提取农田水利工程的灌排水渠信息，对于泵站、闸门、水位计等无法通过遥感影像直接识别出来。渠系的最终提取结果的精度与渠系状态（有无水）、渠系等级、使用RS影像的分辨率、影像获取时间以及所使用的提取方法均有较大关系[1]。

2 基于遥感技术的农田水利工程建设应用

基于RS技术农田水利工程建设应用主要包括基于RS技术的农田水利工程规划设计、农田水利工程建设工程情况监测、农田水利工程辅助验收等方面，其中基于RS技术的农田水利工程规划设计又包括农田水利工程的规划底图制作和基于3S技术的农田水利灌排渠道选线。

2.1 基于3S技术的农田水利灌排渠道选线

RS具有宏观性、穿透性、真实性和全面性的特点，其可作为信息源，快速准确地获取工程区域的水文地质、土地利用、各级灌排渠道的控制范围、人口分布、交通条件等信息[2]。全球定位系统（GlobalPosi-tioningSystem，GPS）可实时、高效地提供高精度的定位信息，且操作简单、无需点间通视，因此，主要被用于灌排渠道的初测、定测以及对RS影像的定位校正等方面，为选择最优线路提供定位保障。GIS主要被用作渠道选线的分析工具，GIS将选线所需的RS、GPS等基础资料分层存储和管理，并利用其强大的数据综合、地理模拟和空间分析功能对各种信息进行叠加和分析，制作各种专题图像。利用3S技术进行农田水利灌排渠道的优化选线，使得难以到达地区（困难地区、危险地区等）的空间信息的获取变得便利可行。RS与GIS技术相结合制作遥感地质工程图，进行纵横断面和灌区控制范围分析，通过综合分析地形、地貌与工程地质条件之间的关系，可使灌排线路避开透水性强和易塌方的不良地质地段、居民区等。首先，快速科学地选定干支渠最优线路、渠系建筑物位置以及各支渠分水位等信息；其次，基于高分辨率RS影像、数字高程模型（DigitalElevationModel，DEM），利用GIS中的相关环境数据库生成真三维模型，进行工程建设区的地形和地质情况分析，并对所选线路进行三维透视，查看线形是否顺畅、水流是否无阻碍，以最终确定选线信息[3]。

2.2 农田水利工程建设进度监测和辅助验收

在农田水利工程建设中不定时地获取项目区RS影像，结合农田水利工程规划图，对比分析工程建设进展情况。

在此基础上，对发现问题较多、进展缓慢的项目建设区进行实地检查，以此提高检查效能，促进农田水利工程项目建设的顺利进行。在农田水利工程项目建设完成后，将农田水利工程竣工图与项目区农田水利工程建设完成后获取的高分辨率RS影像进行对比分析，宏观把握项目建设完成情况；并在此基础上有针对性地对农田水利工程进行验收，以节省验收时间并保证项目验收工作质量[4]。

3 基于遥感技术的农田水利工程管护

农田水利工程管护是指对农田水利工程设施进行管理保护和对农田灌溉水资源进行合理调配与运用，以促进农业稳产高产的同时节约水资源。农田水利工程管护的主要工作包括农田水利工程设施监测与保护、农田灌溉用水计划、灌溉水量调度与进度管理、灌溉效果与用水效率评价等。农田水利工程的管护工作需要大量农作物信息、农田水利、水资源等基础数据为支撑，如农田水利工程的分布、灌区作物种植结构、作物长势、作物灌溉定额、来水量、灌溉进度、灌溉面积、灌溉水量等信息。目前，应用于农田水利工程管护的相关信息的获取主要依赖于人工测量调查或逐级统计汇报等传统方式，但是传统方式又存在着监测站点少、耗时费力、更新周期长等不足。传统农田水利管护方法由于不能及时准确地获得大范围水、土、农作物等相关信息，农业灌溉用水调度多基于经验调度安排，使得灌区不能基于农情、水情的变化情况进行科学动态的用水管理。