[轉(zhuǎn)]遙感在水利中的應(yīng)用總結(jié)

我國地域遼闊，人口眾多，水資源緊缺，時空分布差異大，水旱災(zāi)害頻繁。隨著經(jīng)濟的增長、人口的增加、環(huán)境的變化，水資源的問題越來越受到中央及各級 *** 的重視。遙感技術(shù)，在早期設(shè)計時就利用波譜信息采集的特性（最早主要用于水體和植被的調(diào)查）發(fā)展到今天已具備從紫外、可見光、紅外、遠紅外直至雷達等各種波長構(gòu)成的不同遙感波段。這 些不同波段的數(shù)據(jù)信息，再經(jīng)過計算機的處理和信息提取之后，就會產(chǎn)生大量的各種專業(yè)信息，如對水體、植被、水系、地質(zhì)、災(zāi)害、地結(jié)構(gòu)造、水土流失、海岸侵蝕，以及全天侯的水情、水災(zāi)監(jiān)測等。

如下圖是遙感在水利中的應(yīng)用分類。

圖：遙感在水利中的應(yīng)用分類

1. 水資源管理

• 地表水體調(diào)查

通過遙感手段，可以快速獲得廣大地區(qū)的全面、客觀、準(zhǔn)確河流、水庫、湖泊等地表水體信息。一些人跡罕至或人跡難至的地方，傳統(tǒng)的觀測幾乎不可能。利用遙感技術(shù)可以克服 傳統(tǒng)手段高投入、長周期、低效率的缺點。

• 地表水體動態(tài)監(jiān)測

對同一地點所獲取的不同時相的遙感影像對比分析，可以定性或者定量地確定地表覆蓋特征和變化過程。

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如基于多個不同時相的遙感影像提取一個湖水面分布范圍，這樣就獲得了這幾年湖面動態(tài)變化的數(shù)據(jù)。同時結(jié)合氣象站相同年間氣象觀測資料，湖出水口水位高程數(shù)據(jù)等水文資料 ，可以得到導(dǎo)致湖面變化的成因

• 水文地質(zhì)調(diào)查

對不同時相的遙感影像進行分析處理，幫助人們直觀地了解地質(zhì)體和地質(zhì)構(gòu)造以及其他各種與水文地質(zhì)條件有關(guān)的遙感可見地面現(xiàn)象，并可進而分析其所反映的水文地質(zhì)條件及其 變化，如淺部地下咸水、淡水的分布及其變化情況，鹽漬化土壤的分布與演變，土壤沙化情況及其演變、水土保持現(xiàn)狀及其變化，以及地下水的蒸發(fā)蒸騰、地面沉降等，最終用于 研究調(diào)查區(qū)水文地質(zhì)條件的全過程。

• 水資源評價

利用遙感技術(shù)進行下墊面屬性分類，計算其分類面積，選取經(jīng)驗參數(shù)及入滲系數(shù)。根據(jù)多年平均降水量，計算出多年平均地表徑流深、入滲補給量。兩者之和扣去重復(fù)計算的基流 量即為多年平均水量，對國內(nèi)某些流域進行估算的相對誤差小于7％，尤其適用于無水文資料地區(qū)。此外，根據(jù)遙感資料提供的積雪分布、積雪量、雪面濕度，用融雪徑流流域模 型估算融雪水資源和流域出流過程的相對誤差在10％左右。如水科院遙感中心運用TM/ETM+遙感數(shù)據(jù)對藏南地區(qū)積雪、植被和土地利用和水系流域分布等分析，進行水資 源評估。

• 積雪覆蓋調(diào)查

積雪是地球重要的淡水資源，傳統(tǒng)監(jiān)測主要靠氣象臺站 ,由于氣象臺站分布有限 ,僅靠氣象記錄分析來判斷積雪區(qū)域有很大的局限性。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展 ,衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)已逐步成為我國許多地區(qū)積雪監(jiān)測不可缺少的有效工具 ,在我國冬季積雪監(jiān)測和雪災(zāi)分析中發(fā)揮了重要的作用。

遙感除了可以調(diào)查積雪的分布范圍和面積，還能定量獲取積雪深度、積雪濕度、積雪純度等。

• 濕地資源調(diào)查

濕地是地球上水陸相互作用形成的獨特的生態(tài)系統(tǒng)，是自然界最富生態(tài)多樣性的景觀和人類最重要的生存環(huán)境之一。

實時監(jiān)測濕地種類及其數(shù)量，為濕地的保護提供之一手材料顯得尤為重要。遙感技術(shù)具有觀測范圍廣，信息量大，獲取信息快，更新周期短，節(jié)省人力物力和人為干擾因素少等諸 多優(yōu)勢，已經(jīng)成為濕地研究的有力手段。可以提取濕地邊界、進行濕地分類、濕地動態(tài)變化監(jiān)測等。

青海湖：周長360公里，面積達4583平方公里

2. 水環(huán)境監(jiān)測

水環(huán)境遙感監(jiān)測的任務(wù)是通過對遙感影像的分析，獲得水體的分布、泥沙、有機質(zhì)、化學(xué)污染等狀況和水深、水溫等要素的信息，從而對一個地區(qū)的水資源和水環(huán)境等做出評價，為環(huán)境、水利、交通、航運等部門提供決策支持。應(yīng)用遙感技術(shù)，可以快速監(jiān)測出水體污染源的類型、位置分布以及水體污染的分布范圍等。水體及其污染物的光譜特性是利用遙 感信息進行水環(huán)境監(jiān)測和評價的依據(jù)。

• 水體富營養(yǎng)化監(jiān)測

水體富營養(yǎng)化是指氮、磷等植物營養(yǎng)物質(zhì)含量過多所引起的水質(zhì)污染現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在江河湖泊中稱為水華，在海中則叫做赤潮。水體富營養(yǎng)化遙感監(jiān)測是通過分析水體反射、吸 收和散射太陽輻射能形成的光譜特征與富營養(yǎng)化水質(zhì)參數(shù)濃度之間的關(guān)系 ,建立富營養(yǎng)化水質(zhì)參數(shù)的定量遙感反演模型,并分析各水質(zhì)參數(shù)之間的相關(guān)性 ,建立適當(dāng)?shù)母粻I養(yǎng) 化評價模型。利用衛(wèi)星遙感進行大范圍湖泊、海洋富營養(yǎng)化空間分布及動態(tài)評價,具有監(jiān)測范圍廣、速度快、成本低和便于長期動態(tài)監(jiān)測的優(yōu)勢,還能發(fā)現(xiàn)一些常規(guī) *** 難以揭示 的污染物排放源、遷移擴散方向以及影響范圍等特征。

• 懸浮固體

水中懸浮固體(ss)含量是水質(zhì)指標(biāo)的重要參數(shù)之一。SS不僅可以作為水體污染物的示蹤劑，其含沙量的多少還直接影響水體的透明度、水色等光學(xué)性質(zhì)。一般來說，對可見 光遙感而言，0．58～0．68um對不同泥沙濃度出現(xiàn)輻射峰值，即對水中泥沙反應(yīng)最敏感，是遙感監(jiān)測水中懸浮物質(zhì)的更佳波段。在實際監(jiān)測當(dāng)中，選擇與懸浮物質(zhì)濃度相 關(guān)性好的波段，結(jié)合實測懸浮物質(zhì)的數(shù)據(jù)進行分析，從而建立特定波段輻射值與懸浮固體濃度之間的關(guān)系模型，然后進行反演得出懸浮固體的濃度。

• 油污染

遙感監(jiān)測油污染不僅能夠發(fā)現(xiàn)污染源、確定污染的區(qū)域范圍和估算油的含量，而且通過連續(xù)監(jiān)測，能夠得到溢油的擴散方向和速度，預(yù)測將會影響的區(qū)域。

• 熱污染

由于人類活動向水體排放的“廢熱”引起環(huán)境水體的增溫效應(yīng)而產(chǎn)生的污染稱之為水體熱污染。水體熱污染可直接影響到水生生物的多樣性，導(dǎo)致局部生態(tài)系統(tǒng)的破壞，從而影響 人類的生產(chǎn)生活。遙感監(jiān)測水體熱污染是一種有效的宏觀監(jiān)測手段，目前主要的探測 *** 有熱紅外遙感和微波遙感。

影像上赤潮

3.水土保持

水土保持工作是由土壤侵蝕調(diào)查、水土保持規(guī)劃、土壤侵蝕治理和水土保持監(jiān)督等四個環(huán)節(jié)組成，土壤侵蝕調(diào)查是這四個環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)。

• 土壤侵蝕監(jiān)測

遙感和地理信息系統(tǒng) *** 被廣泛應(yīng)用到土壤侵蝕調(diào)查工作中，如開展了多次的全國土壤侵蝕遙感普查工作。

• 水土保持治理與監(jiān)督

通過遙感手段可以獲得植被蓋度、土地利用分類、土壤墑情及蒸發(fā)量等信息，這些信息可以為水土保持治理與監(jiān)督提供決策。應(yīng)用方向包括水土流失監(jiān)測、退耕還林/退牧還草遙 感監(jiān)測等。

基于遙感獲取土壤類型信息

4. 水利工程監(jiān)測

• 工程選址

利用遙感手段提取工程區(qū)域的地形、地貌、巖性、土壤、植被信息，為工程的選址和規(guī)劃提供之一手資料；對項目可選的位置、線路進行可行性進行分析評估進而選擇更佳的位置 、線路；對水利工程對環(huán)境的影響進行預(yù)評估；對牽涉到移民，土地征用等需要補償?shù)膯栴}可以利用對遙感圖像分類等信息提取 *** 調(diào)查面積。

• 工程進度監(jiān)測

工程中的進程監(jiān)測，實時監(jiān)測工程的進展和工作進行中對周圍環(huán)境的影響。

• 工程效益評估

工程后的效益評估，用遙感技術(shù)調(diào)查水利工程后產(chǎn)生的直接響應(yīng)因子，如水利灌溉工程，監(jiān)測灌溉區(qū)域農(nóng)作物的長勢，水壩建成后實際的蓄水能力等。

利用遙感手段獲取區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物長勢，評價水利工程布設(shè)盲區(qū)、有灌溉相比無灌溉的效益等。

5. 防洪抗旱

• 洪災(zāi)監(jiān)測

遙感技術(shù)很早就開始用于洪澇災(zāi)害調(diào)查。1987～1989 年，水利部遙感技術(shù)應(yīng)用中心、中國科學(xué)院、國家測繪局和空軍合作，先后在永定河、黃河、荊江地區(qū)、洞庭湖和 淮河進行了防洪試驗，建立了洪澇災(zāi)害監(jiān)測的準(zhǔn)實時全天候系統(tǒng)。1998 年長江發(fā)生特大洪水后，國家遙感中心利用衛(wèi)星獲取的信息，連續(xù)、及時、準(zhǔn)確地把洪災(zāi)情況上報給 中央和地方防汛部門，并通過對不同衛(wèi)星數(shù)據(jù)的融合處理，綜合利用各自的優(yōu)勢，清晰地反映出洪災(zāi)態(tài)勢。

遙感技術(shù)以其高重復(fù)頻率和大范圍同步的下墊面信息采集能力。能為決策部門提供了大量的洪澇地區(qū)背景信息和淹沒過程的實時信息。

• 洪災(zāi)后評估與重建

遙感影像可用來提取洪水淹沒面積、淹沒歷時，結(jié)合數(shù)字地形模型可得出淹沒水深；利用遙感影像評估淹沒的耕地（水田、旱地）、居民地、城鎮(zhèn)、鐵路交通、部分工業(yè)區(qū)等的損 失，評估重點地區(qū)的受災(zāi)人口和房屋的損失情況；根據(jù)農(nóng)田淹沒天數(shù)，估算作物絕收的面積。這樣大大地提高了洪澇評估的客觀性、準(zhǔn)確性和時效性。為及時組織應(yīng)急救災(zāi)和災(zāi)后 重建工作提供了科學(xué)依據(jù)。

• 旱情監(jiān)測

通過遙感手段可以獲取地表蒸發(fā)量、作物表面溫度、土壤熱容量、土壤水分含量、植物水分脅迫及葉片含水量等 , 對作物生長的土壤含水狀況、作物缺水或供水狀況、植被指數(shù)等指標(biāo)所反映的作物生長狀況的分析 ,間接或直接地對作物旱情進行研究。

目前比較成熟的遙感旱情監(jiān)測模型有：植被指數(shù)模型、熱慣量模型、作物缺水指數(shù)模型、植被指數(shù)與地表溫度特征空間模型、微波模型、水文模型和氣象模型等。

6. 生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

• 水利工程對環(huán)境影響評估

利用遙感技術(shù)可以獲取生態(tài)環(huán)境變化的基本數(shù)據(jù)，如土地利用變化、森林覆蓋狀況變化、草地覆蓋狀況變化、濕地資源狀況變化、水質(zhì)變化等。

基于這些數(shù)據(jù)，結(jié)合相應(yīng)模型，就可以開展新建水利設(shè)施對生態(tài)環(huán)境影響評估

• 流域生態(tài)環(huán)境評價

利用遙感技術(shù)可以獲取生態(tài)環(huán)境變化的基本數(shù)據(jù)，如土地利用變化、森林覆蓋狀況變化、草地覆蓋狀況變化、濕地資源狀況變化、水質(zhì)變化等。

基于這些數(shù)據(jù)，結(jié)合相應(yīng)模型，就可以開展如沙漠綠洲生態(tài)環(huán)境變化的監(jiān)測、灌區(qū)和生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測、流域生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等。

長江三峽庫區(qū)蓄水前后植被的變化

來源：開源地理空間基金會中文分會

來源鏈接：https://www.osgeo.cn/post/264gg

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