基于DEM的遙感技術在水利工程中的運用

敖文斌

（新余市水利電力建筑工程有限公司，江西新余 338000）

基于DEM的遙感技術在水利工程中的運用

敖文斌

（新余市水利電力建筑工程有限公司，江西新余 338000）

水利工程是一項關乎民生的重要工程，對國家經濟和人民生活質量的提高起著積極作用。隨著遙感技術的發展與應用，許多大型水利工程及河流治理建設都開始運用遙感技術進行建設，為各項水利工程提供了極大的便利。本文從DEM的生成與應用角度入手，分析了基于DEM的遙感技術在水利規劃、水庫工程和河流治理的應用。

數字高程模型；遙感技術；水利勘測；DEM技術

隨著時代的發展，通訊技術、計算機技術、傳感器技術和數字化技術已經得到很大的提高，衛星遙感水平也上升到了一個新的水平。遙感水平的提升為水利工程的地質勘測提供了極大便利，并逐漸往高時空分辨率、多光譜和高精度的方向發展。數字高程模型（DEM）是通過數值陣列所表示的一組實地模型，為數字地形模型中的一個分支，主要描述各種地貌因子，例如地面的坡度、坡向等非線性或線性組合而成的空間分布。

1 DEM的生成與應用

1.1 提取方法和數據源

DEM是以二維平面為載體，建立其規則格網，格網點用“z”坐標表示每個點的高程。DEM可通過以下方式提取：①產生于等高線、高程點或高程數據的矢量數據，其內插方法主要有曲面擬合法、三角網法及人工網絡法；②提取于立體像中的圖像，其數據來源于SPOT、RADASAT衛星圖像。

1.2 生成步驟

選擇DataPrep模塊中的子模塊，在Create Surface函數中選擇含有高程數據點的文件并輸入數據，采用Elevation字段代表Z方向的屬性。文件的分辨率與網格大小呈反比，輸出文件選擇正方形網格，網格邊長為20m，數據類型采用單精度浮點數。經分析，非線性插值方式較線性插值而言產生的等高線平滑，故文件的插值方式采用非線性rubber sheeting。完成以上步驟后選擇Data Prep模塊中的Mosaic函數拼接小塊網格，得到完整的大圖。

1.3 有限單元法應用

DEM數據需在配準建立地理坐標和投影參考的情況下方可使用，配準則將格網系統數據通過幾何變換的方式轉換至另一個格網系統，包括投影轉變和幾何糾正。為了獲取更為準確的高精度圖像，可采用有限單元法進行數值分析。有限單元法可將分析對象分解為較小的單元，并建立起簡單函數組合得到集合代數方程。有限單元法是從局部到整體進行的數據分析方法，可矯正部分圖像控制點，以提高整體圖像的準確性。為獲取局部圖像所對應的變換方程，可通過三角形分割圖片內的地面分割點，每個基本單元均為獨立三角形，以此為基礎進行幾何變換。Delauuay是三角形單元劃分方法中的一種，其配準格網的角度變化較小。圖1為Delauuay單元劃分圖表（11個控制點），通過五次多項式插值三角形單元，變換方程見表2。

圖1 Delauuay單元劃分圖表

圖2 五次多項式的變換方程

2 基于DEM的遙感技術應用

2.1 在水利規劃的應用

目前，遙感技術可應用在水利規劃方面，由于地形對水利規劃產生了較大的影響，在地形圖較為陳舊的情況下需重新測繪地形圖，要花費較多的時間和物力。而遙感技術的運用可有效避免此類情況發生，并具有現實性強、獲取時間短、資料準確的特點。水利部門可通過遙感技術探測受到污染的河流，然后根據監測數據對水環境進行評估，進而確定出該河流的水容量和污染程度。運用遙感技術可簡化水利勘察工作，且可準確的規劃得出不同時期的河流水域容量等資料。

2.2 在水庫工程的應用

水庫建設是我國水利工程的重點內容，關系到供水、灌溉和發電等民生內容。遙感技術可運用在水庫的移民規劃和淹沒范圍等方面，具有較為準確和精細的運用價值。傳統的小比例地圖需要較長更新時間，未能準確的反映現實地形，需要耗費人力物力方可對水庫建設進行規劃。而遙感技術的運用可將紙質信息轉化至計算機信息，切實提高了規劃工作的工作效率。在水庫的規劃過程中，衛星遙感圖片的運用可宏觀科學的調查水庫的淹沒區域，且具有較強的權威性。

2.3 在河流治理的應用

有效的河流治理可保護人們的生命財產安全和國家生態環境，故水利部門需穩定河灘及河床，確保河道排洪排沙的通暢性。全方位的河岸及水底立體地形是保證河流治理的關鍵，遙感技術可有效勘測河道內的水質、水文及河道地貌，通過波段運用，符合處理得到的相關圖像，再用計算機加強對圖像的光學處理，屏蔽次要信息后便可得到水下地形地貌及泥沙分布資料。經過相應的技術處理后得出的圖片信息具有客觀性和清晰性特點，可有效幫助水利部門對河流的治理工作。

3 結語

DEM是單項的數字地貌模型，可派生坡向、坡度和坡度變化率等相關地貌特征。遙感技術是獲取大范圍遙感數據的關鍵性技術，可展現地面人文現象及自然地貌，對地球內事物的形態分布具有宏觀展現功能。此外，基于DEM的遙感技術還具有信息綜合性強、獲取信息快、所受影響小和勘察范圍大等特點，可有效運用在水利工程的建設和發展中，是水利規劃、河流治理及水庫工程的主要技術，具有較高的發展前景。

[1]陳燕.基于DEM的水利三維可視化系統的研究[J].數字社區&智能家居,2010(2):450-452.

[2]彭軍.談遙感技術在水利水電工程勘測中的應用[J].中國新技術新產品,2012(3):55.

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1003-5168(2014)04-0029-01