論水工環地質領域遙感應用技術的發展現狀

■張榮波

（中化地質礦山總局河南地質勘查院　河南　鄭州　450011）

論水工環地質領域遙感應用技術的發展現狀

■張榮波

（中化地質礦山總局河南地質勘查院河南鄭州450011）

自上世紀80年代以來的大量實踐證明，水工環地質領域遙感應用技術因其信息量大、宏觀、快速、節省經費且具有多時相動態監測等方面的優勢，已被廣泛應用于水文地質勘查、評價、大型工程選線(址)、區域穩定性評價、礦山及地質災害調查、評價預測及地質環境評價預測等領域。基于此，筆者主要從遙感信息源及其發展和水工環領域遙感應用技術的發展現狀這兩個方面，來論述水工環地質領域遙感應用技術。

遙感信息水工環地質應用技術

1　主要遙感信息源及其發展

根據傳感器類型不同，遙感圖像可分為可見光攝影、紅外攝影和掃描、多光譜掃描、微波雷達和成像光譜圖像等。10多年來，傳感器技術迅猛發展，主要表現在：①圖像分辨率提高，衛星圖像分辨率已達到米級。②具備立體觀察功能。③應用波段數增加，機載高光譜成像儀已投入使用。如美國的AVIRIS(航空可見光/紅外成像光譜儀)，波譜范圍O.4～2.5/l，波段數224個。CASI(袖珍航空光譜成像儀)，波譜范圍0.4～0.95/u，波段數72個。高光譜成像光譜儀簡稱成像光譜儀，也稱超光譜成像儀，按其波段數目可分為高光譜成像光譜儀(波段數<1000，通常100～200左右)和甚高光譜成像光譜儀(波段數1000～10000)，后者多為測量大氣化學成分而研制的。傳統的多光譜成像的波段數只有幾個，高光譜成像的波段數大幅提高，波段連續性強，光譜分辨率高，使得運用光譜分析技術成為可能。

近年來發射的主要對地觀測衛星及圖像進步簡述如下：1999年美國發射了Landsat7衛星，其ETM+圖像分辨率與過去的TM相同，為30m，增加分辨率15m的全色波段(PAN)。熱紅外波段ETM+6分辨率從TM6圖像120m基礎上提高到60m。TM圖像圖幅185× 185km，最大可放大到1：10萬。1995年升空的加拿大雷達衛星RADARSAT為C波段、HH極化方式，具7種模式，25種波束的特點，分辨率有10、25、35、50、100m多種，圖幅501an×50km～500Km×500km，有立體觀察功能，實際重復周期1～8d。1999年9月，美國IKONOS一2發射成功，圖像分辨率高達1m。

2015年6月26日14時22分，高分八號衛星在我國太原衛星發射中心成功發射升空，衛星順利進入預定軌道。并且中國航天科技集團公司計劃建成的0.5m高分辨率商業遙感衛星系統，將于2016年底執行首次發射。

2　水工環地質領域遙感應用技術的發展現狀

經過30多年的應用研究，遙感技術依靠傳感器技術、圖像處理技術及計算機技術的提高，在水工環領域的應用取得了長足的發展。遙感水文地質開始逐步形成一門獨立的學科。縱觀國內外遙感技術在水工環領域的一些應用成果，可把近年來遙感技術的應用發展現狀概括為以下幾個方面：

2.1從目視解譯發展到計算機輔助解譯

如線性影像計算機自動判釋專家系統及土地利用(分類)計算機判讀模型以及機助信息提取與制圖系統等，可利用多光譜數據不同譜段對應的地學特征，解譯植被、微地貌、巖類等。

2.2從幾何形態解譯到充分利用光譜信息

過去的多光譜遙感數據波段劃分過少，只有幾個波段，使地面波譜測試數據與圖像光譜數據難以精確比較。因此，圖像解譯工作很少考慮地物的波譜特征，主要根據影像的色彩、色調、紋理、陰影等所形成的幾何形態特征。隨著機載成像光譜儀(高光譜)技術的商業運作及2000年前后的高光譜成像衛星的發射，使得用光譜信息對地物的分析更精細、更準確。

2.3出現地面溫度反演技術

地面溫度反演是指從熱紅外圖像數據的輻射亮度值獲得地表溫度信息。反演方法主要有地表溫度多通道反演法和多角度數據進行組分溫度反演法等。

2.4從定性分析評價到依靠計算機數字模型模擬的定量分析評價

如遙感技術在地下水流系統應用中，根據遙感數據建立的地形、流域面積、水系密度等數據集結合氣象數據建立空間補給模型。數字模型成為遙感技術實現定量評價的重要途徑，而DEM/DTM是涉及地形數據計算方面不可缺少的工具。

2.5使用單一遙感信息源到多元信息擬合

目前的遙感應用技術，已不再是單一使用各種遙感數據，而是根據需要結合利用了其他信息源，如地質、地形、水文、土壤、植被、氣象、巖土物理力學特征及人類活動等資料。這樣，圖像數據的預處理尤其重要，如幾何較正、多波段數字合成、鑲嵌、數據變換等，而地理信息系統(GIS)在多元信息數據管理中起著重要作用。

2.6從單一手段應用到多手段應用

近年來，遙感技術(RS)與地理信息系統(GIS)和全球定位系統(GPS)的綜合應用，即“3s”技術，成為遙感技術應用的主流。GIS是數據庫管理、數據圖形處理、各主題網件疊加、制圖的重要工具。GPS可以對地面控制點精確定位，提高遙感數據空間精度。另外，在具體手段配合上，也出現了遙感技術與物探技術、鉆探技術等相結合的新方法。

2.7數字攝影測量技術的發展

數字攝影技術的成熟，推進了制圖工作的發展，改善了基礎圖件的質量和成圖效率，并影響著遙感技術的調查方法。該技術的產品可直接作為GIS的數據源，便于遙感與GIS一體化研究與開發。如我國自己開發的全數字攝影測量軟件VIRTUOZO，具有數字化測圖、自動生成DEM/DTM和等高線、生成正射影像等功能。

2.8遙感技術應用成果向著便于保存、復制、攜帶及傳輸方向發展

這意味著遙感技術應用成果的數字化。由于是數字成果，可載于多種介質上，如CD—ROM、磁帶及計算機硬盤上，使攜帶處理更加方便。隨著1998年“數字地球”計劃的提出及我國國土資源部“數字國土”工程的實施，遙感應用成果數字化顯得尤其必要。

3　結束語

水工環地質領域遙感應用技術走過了從定性評價到半定量和定量評價、從指示要素分析到計算機模型模擬、從單一解譯到綜合方法互補等階段。水工環領域遙感應用技術具有信息量大、宏觀、快速、節省經費，且具有多時相動態監測等優勢，已經被人們廣泛應用于水工環地質領域解譯與評價。

[1]中華人民共和國建設部,地質工程勘察規范 [s].北京:中國建筑工業出版社，2002,2.

[2]王大純,張大權,史毅虹等.地質勘查學基礎 [M].北京:地質出版社，1995.

P641.4+3[文獻碼]B

1000-405X（2016）-9-284-1