水利信息化中遥感技术的运用

2022-04-03徐子凯

黑龙江科学 2022年6期

徐子凯

(山东天成水利建设有限公司，山东潍坊 261100)

水利信息化涉及非常多的内容，包含许多信息数据和资源，这些信息与数据会频频发生各种变化。对水利工程而言，数据信息十分重要，能够促进水利工程的高效建设。在水利信息化中使用遥感技术，能够捕捉和获取大量的数据信息，推动水利行业的信息化发展与建设。水利信息化在遥感技术中的应用已有数十年，越来越多的人意识到水利信息化中遥感技术的重要性。但目前仍存在较多问题，无法保障遥感技术的使用效果。指出了水利信息化中遥感技术的使用问题，以提高水利信息化的应用质量。

1 遥感技术

遥感技术是使用特定的设备辅助，使用遥感设备传输扫描与拍照勘测目标，以获得有用信息数据，传递、处理和保存信息，分析搜集到的信息资源，从中提炼有用的内容，将信息发送给地面接收站，接收站按照获取信息的重要性进行分析与判断，得出相关结论。该技术不断发展，已应用于航天航空与地面检测中[1]。除此之外，在气候、环境、农业等领域中也广泛的应用与发展。使用遥感技术可以安全获取各种数据信息，深度发挥数据信息作用，保障决策更加科学。

遥感技术功能突出，其使用了安全的方式获取信息，从多维度、多角度对信息进行了精细化、精准化的处理，不论是数据处理速度还是数据获取速度，都较为突出。遥感技术能够实现数据的自动化处理，只要按照规定程序处理，就不会受其他因素的干扰，可提高数据处理效率与获取能力。遥感技术能够自动校正与计算数据，保障数据准确性。由于具有众多优势，因此使用范围较广[2]。

2 水利信息化中存在的遥感技术问题

在水利信息化建设中，遥感技术虽然发挥了重要的作用，但是随着科学技术发展，其应用过程中也凸显了一些问题，这在很大程度上限制了水利信息化的发展，其具体表现为以下三个方面：

一是遥感技术在水利信息化中的具体操作，整体水平相对较低。在信息化工作开展和实施中，遥感技术应用较为普遍，但是由于技术人员操作水平不高，导致水利信息化建设很难充分发挥遥感技术的全部优势，这影响了水利信息化的发展。例如：将遥感技术应用与水利信息化建设融合时，没有对操作人员进行培训和再教育，很多操作人员凭借以往的工作经验对遥感技术进行操作，影响了使用效果。由于受到各方面条件的限制，工作人员自身能力、水平有限，人才流失较为严重。遥感技术应用水平不高，无法真正发挥人才优势，实现水利工程信息化建设的最佳效果。

二是缺乏遥感数据库。在水利工程信息化建设中，涉及的内容较多，编写复杂程度较高，很容易受到各种因素的影响。对目标进行实时监测能够获取重要数据信息，使用过程对于数据库的要求较高，但目前还没有建立完善的遥感数据库，导致水利信息化建设中的数据处于零散分布状态，未来还需要对其进行不断完善，建立完整的遥感数据库，避免影响监测工作的有力开展。

三是遥感技术自身存在缺陷。水利信息化建设工作实施过程中，使用遥感技术虽然能够实现应用效果的最大化，但是技术使用过程中存在一定的缺陷，如遥感技术的简易方法，整体水平不高，在混合光谱研究中，遥感技术的翻译水平还处于初步发展阶段，整体翻译效果和水平并不理想。为了最大程度地提高水利信息化中遥感技术的使用效果，需要不断促进技术发展。

3 遥感技术在水利信息化中的应用

遥感技术在水利事业中发挥了重要作用，能够推动水利信息化发展与进步，帮助我国水利工程积累大量资源，依靠大量的信息，推动水利工程的进步发展[3]。我国水利是庞大的工程，很多领域都需要应用遥感技术，其具有十分重要的作用，具备勘察和监测功能。

3.1 遥感技术监测

使用遥感技术绝不能忽视其监测功能。水利信息化中，遥感技术监测作用十分显著，可以完成地表水及水环境、水旱灾害监测工作。

3.1.1 地表水

在水利信息化中，地表水的监测工作是非常重要的。监测期间，按照地表水性质，使用各种方法获得准确的数据信息。湿地水体中，水底有大量土壤和植被，会在放射光谱作用下发生像数值变化。使用雷达及光学技术可获得地表水资源，但信息并不精准[4]。使用形态学、水体指数法提取数据，则能够准确获得信息资源。要对各个地区的地表水监测，前提是各种时间段配准遥感图像，这样才能动态监测水资源，了解水资源变化，获得地表水资源信息。此外，使用多时遥感图像，如果有水资源变化情况，就可以提取其中的变化数据。使用激光雷达能够定量估算变化数据，为后续深入了解地表水情况提供帮助，完成实时监测，获得有用的信息。

3.1.2 水环境

监测水环境是水利信息化的重点内容，水环境评估的目的是了解水体信息，尤其是污染物及叶绿素状况，这些信息的获取可以充分利用遥感技术。遥感技术的使用能够动态地对水环境水体信息进行监测，掌握信息，从而深入了解水环境状况。有研究显示，水中叶绿素浓度反映的是水体浮游生物数量情况，因此需要精准检测。方法是应用遥感数据和水体光谱模型，计算叶绿素浓度。图1为水资源遥感监测。

图1 水资源遥感监测Fig.1 Remote sensing monitoring of water resource

从研究结果可以看到，水体悬浮泥沙含量表现的是水体的生态环境是否健康，因此需要监测悬浮的泥沙含量，用遥感反演技术精准获得水体固态悬浮物的含量。该方法成本不高，还能同时监测水环境的其他污染物情况。

水体中含有各类污染，包括油污染、热污染。不同污染需要使用不同方式监测，才能保障效果。如油污染需要使用水体光谱和表面散射信息，热污染则要用到热红外传感。遥感技术的使用可以准确判断水体污染物质情况，如分布状况，了解污染物来源，监测污染物变化。

监测水环境时，遥感技术作用十分显著，可使人们充分了解了水环境，从水环境中获得有用信息，对水环境的管理具有重要作用，可提供广泛、准确的数据信息。

3.1.3 水旱灾害

水旱灾害会导致严重的经济损失，图2为遥感技术在水旱灾害检测中的应用。遥感技术大多被用于河流的实时监测，可及时监测洪水灾害。使用遥感技术能够了解水灾，进行提前预防和处理，降低水害危害。使用遥感技术可创建水体淹没模型，了解淹没区域和降水量关系，作用十分突出。

图2 遥感技术在水旱灾害检测中的应用Fig.2 Application of remote sensing technology in floods and droughts test

3.2 遥感技术勘察

遥感技术勘察效果非常好，水利信息化中有很多勘察内容，如勘察水文地质。规划水利时也需要进行勘测调查，因此勘察工作十分重要。遥感技术的使用能够令水利信息化工作变得十分顺利。

勘察水文地质时，需要做好地下水资源信息的获取，圈定和查找水资源。使用遥感技术勘察数据信息，提取有用的内容。地下水查找中，可以利用该技术判断地下有没有水源，了解土壤湿度、地质构造，判断信息，了解地下水源情况。水文地质勘察对遥感技术的使用，可获得地区遥感图像。

3.3 规划水利项目

水利工程建设需要重视遥感技术的使用。遥感技术的合理使用对调查工程地点、了解水资源状况具有极大的作用。水利项目大多数的工地点是交通受阻、地处偏远的山区，所以勘测难度非常大。使用无人机遥感能够打破限制。配合使用近地无人机和卫星高清图像，能够实现图像的高精度生成和传输，为水利工程的科学规划与系统规划提供充足资料。水库一类的静态工程使用遥感技术分析水层功能，可以了解水位的影响范围，辅助决策水库的防洪调度项目。工作人员使用遥感技术对工程区域的植被、地形地貌和交通信息进行提取，能够令后续的水利工程设计与施工变得十分轻松。

4 遥感技术的未来发展趋势

4.1 多样化精细化获取数据

在科技全面创新发展中，航空遥感为基础的遥感技术，配合现代信息技术和计算机技术，实现了精细化、多样化获取信息的能力。采集数据信息中，遥感技术能够从光谱维、角度维、空间维及时间维层面，获得密集化数据信息。今后遥感数据的获取，必然会呈现出精细化特征，使用遥感技术能够获得完整且精细的数据资源。

4.2 自动化处理数据

遥感数据的处理是由众多环节组成的，包括创建模型、算法、矫正几何等内容。处理期间有许多程序，不同的数据有着不同的模型和算法。研究人员需要使用多源异构的遥感数据，创建统一标准，使用数据自动化处理和反演算法，才能获得精准的数据参数，为创建普适性出众的遥感模型奠定基础，确保模型、算法及数据资源的共享，推动遥感技术自动化处理数据。自动化处理最大的优点是效率高、速度快，不易受到人为因素的干扰。遥感技术可以准确、快速获得地表信息，自动化处理数据，提高数据的获取效率。

4.3 定量化参数反演

过去的数据获得能力有限，数据获取方式与手段缺陷较为突出，没有足够的数据，困扰着人们。高光谱遥感技术的出现，可以从多角度使用传感器获得数据，更加方便和快捷，质量大幅度提高。使用中，参数定量转化为高精度参数，可有效使用数据。遥感技术的发展，实现了理论的深化研究，创新了技术模型，对今后的定量化使用技术来说，具有重大意义。