遥感技术在水文资源中的应用研究

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  [摘 要]现如今,随着我国科技水平的不断提高以及科学技术的灵活发展,遥感技术也开始在各行各业落地生根,尤其是在水文水资源领域研究方法的应用获得了大量的关注。通过遥感技术的应用可得到科学准确的水文数据,有助于提高工作人员的工作质量与效率,减少成本,对研究水文水资源领域工作起到了重要作用。
  [关键词]遥感技术;水文资源;洪涝灾害;应用
  中图分类号:F062.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)24-0142-01
  前言
  一般而言,遥感技术具有很大的优势,如:速度快、准确性高、信息广泛等等,一般来说可用于降水量监测、土壤水分监测、径流量监测、蒸发量监测等,有助于预防灾害而对于河流区域洪水状况的监测,可通过洪水预报系统数据的收集、建立模型,进行DEM处理,以此划分流域、演算河道洪水,以此准确把握河道流量、对洪水状况全面把握,便于防洪措施的及时采取,对水资源研究具有积极的作用。下文主要分析了遥感技术在水文资源中的应用。
  一、什么是遥感技术
  我国遥感技术的应用己有几十年的历史,遥感技术作为一种功能性强、复合型的探测技术,其主要的原理就是根据物体所呈现出的电磁波反射、辐射等特点,通过遥感感测将物体特点记录与收集,最后将电磁波信息处理为影像,为探测其它物体提供科学可靠的依据。遥感技术是从电磁波理论知识出发,在人们的日常生活中得到大量的运用,例如气象观察、资源局势探查等方面,由于遥感技术传播速度快并且能够保证信息的科学与完整,也可运用于地图测绘,且其应用范围拓展到航空、军事等领域。遥感技术应用在水文水资源领域当中,有利于节约人力、物力以及时间,提高了水文勘测工作质量与效率,缩短了实施周期,使作业工序变得简单。
  二、遥感技术在水文水资源领域中的应用研究进展
  1.RS技术在水资源保护方面的应用
  RS技术在流域水資源保护监测方面的应用主要体现在以下几个方面:
  (1)悬浮物监测。水体当中悬浮物的浓度是反映水质情况的重要参数,悬浮物的分布、沉降以及扩散等情况均会对水库、湖泊的生态环境造成影响。当水体中的悬浮物浓度有所增加时,其反射率会随之升高,并且反射的波段范围也会有所扩大。为此,利用悬浮物含量的反演模型可以对水体当中的悬浮物浓度进行监测。
  (2)富营养化监测。藻类高度富集是水体富营养化的重要标志之一,由于藻类是通过自身细胞当中的叶绿素来完成光合作用的,所以它的光谱特征与陆地植被类似,换言之,在可见光波长的范围内,叶绿素的存在会形成绿色光谱反射峰,同时,在0.7-1.1?m近红外波段内,藻类细胞结构具有极高的反射率。鉴于此,通过建立遥感与实测数据间的关系,可对叶绿色浓度进行反演,由此便可以对水体的富氧化程度进行评价。
  (3)水污染监测。一是常规水污染监测。通常情况下,当水体遭受污染时,其本身的颜色、透明度、密度以及温度等指标均会发生一定程度的变化,由此会直接导致水体反射率变化,这种变化在遥感图像上会呈现出形态、色调、纹理以及灰阶等特征的差别。为此,可以应用遥感图像对水体污染源、污染范围、浓度、面积等进行识别,同时借助遥感数据还能对水体污染进行跟踪监测。
  2.RS技术在水文水资源调查中的应用
  (1)降水量监测。通过遥感资料能够获取降水的空间分布特征,这种方法适用于一些雨量监测站或是雷达观测站比较稀少的地区。目前,可用于估算降水量的遥感信息源主要包括雷达、气象卫星以及航空飞机等等,其中雷达常被用于短时期局部地方价降雨量的预测预报,而气象卫星则可对大范围降雨进行估算。雷达是微波遥感的重要组成部分之一,其主要是利用大气层中的降水粒子对电磁波的吸收与散射作用,再通过对回波信号的处理,从而确定出降水粒子的后向散射能量,最后借助计算机便可计算出实时降雨量。在某些特殊的情况下,雷达很难对数据进行有效数据,如云层较厚,此时可将雷达与卫星两种测量方法进行结合,由此便可对降雨量进行测定。
  (2)蒸发量监测。这是一种借助物理方法对地表能量与质量转化进行勘测的手段。近年来,随着RS技术在水文水资源领域中的广泛应用,使得蒸发量的估算日趋成熟。在对蒸发量进行计算的过程中,可借助全遥感信息模型。例如,在对某水域的水资源进行调查中,可以利用ERDAS IMAGINE8.7系统中的几何计算模型,确定检查点的误差,并借助野外采点数据,在地图上选点后,用数字化仪对控制点坐标进行采集。
  (3)地下水观测。在水位勘测的过程中,地下水观测是一个相对比较复杂的环节,由于各种因素的影响,观测数据结果的准确性不高。而RS技术的出现使这一问题获得了有效解决,应用该技术可通过对地表植被和地形地貌等特征,间接获得地下水的勘测数据。虽然采用RS技术对地下水进行勘测时,无法直接观测到地下水,但是地下水反映在地表植被上的信息却能够借助遥感图像进行破译,由此便可获得相应的水文信息。
  3.RS技术在洪涝灾害评估中的应用
  洪涝灾害是自然灾害中波及范围较广、危害性较大的灾害之一,由此造成的直接和间接损失非常巨大。应用RS技术能够对洪涝灾害进行实时动态监测,从而可以准确确定出洪水的淹没范围和面积,为灾害的控制工作提供了可靠的依据。随着RS技术的不断完善以及新数据源的出现,使该技术在洪涝灾害监测方面取得了一些进展。如有些业内人士应用RS与GIS技术,并以Ra d a r sat影像为数据源,对我国淮河水情进行了实时监测,在较短的时间内对内涝区和淹没区的灾情进行了评估。
  4.RS技术在土壤水分及旱情监测中的应用
  所谓的土壤水分具体是指土壤自身的湿度或是土体当中的含水量,它是地表水与地下水的连接纽带,一旦土壤水分大量流失,便会引起干旱。现阶段,很多专家学者都将研究的重点放在了RS技术在土壤水分与旱情监测中的应用上,并提出了多种土壤水分的监测方法,依据遥感光谱波段,可将监测方法分为两大类:(1)光学遥感。主要是指利用可见光、近红外、热红外对土壤水分进行监测。此类监测方法的算法较多,常用且比较成熟的有热惯量法、植被指数法、作物缺水指数法等等。(2)微波遥感。由于微波本身对云层具有较强的穿透力,并且不会受到光照条件的限制,最为重要的是长波段的微波可以穿透植被并对土壤有一定的穿透能力。所以,可利用微波遥感对土壤水分进行监测。在实际应用中,微波遥感分为两种方式,一种是被动式,即通过微波辐射计获取土壤的亮温温度,在借助相应的模型反演土壤水分;另一种是主动式,即借助土壤本身的介点特性与含水量的关系对土壤水分进行监测。
  结语
  综上,文中主要探讨了水文资源中遥感技术的应用。总而言之,在现如今的水文水资源领域中,遥感技术已经逐渐取代了许多传统的人工勘测手段,被广泛的应用。遥感技术不仅提高了工作的效率,缩短了勘测工作的周期,同时也提高了水文模型和预算的精确度。但目前遥感技术在该领域内仍有许多问题存在,如对于问题的解决程度、技术的实用化等,有待于遥感及相关水利专业人员在今后的应用中给予彻底的解决。
  参考文献
  [1] 华兴.遥感和地理信息系统与水文学整合研究进展[J].水土保持学报,2012.
  [2] 姜哲石.遥感技术在水文水资源领域中的应用分析[J].科技天地,2011.
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