遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用探索

吳延明

摘要：我國北方大部分地區(qū)，地表水資源較為匱乏，人們生活生產(chǎn)用水大都由地下水資源提供。因此，提高地下水資源的勘察、開發(fā)利用是當(dāng)?shù)厣鐣l(fā)展的必要條件。本文以此為主要研究方向，希望通過對地區(qū)衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)分析，對一個地區(qū)的地下水位分布狀況進(jìn)行更為準(zhǔn)確合理的評價、判斷。本文全面論述了遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用原理，并對水文地質(zhì)的遙感技術(shù)勘察結(jié)果進(jìn)行細(xì)致的分析和解讀。

關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)；水文地質(zhì)；應(yīng)用探索

本文利用新興的綜合性遙感技術(shù)作為探測數(shù)據(jù)來源，其原理主要是依據(jù)遙感器對地表物體進(jìn)行探測，利用波譜的不同反應(yīng)來識別地面上的各類地物。利用遙感技術(shù)對地下水勘察相關(guān)因素信息進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的評價、判斷。通過對地表含水?dāng)鄬印⒕€性構(gòu)造、裂隙、地面濕度等信息，準(zhǔn)確地評價一個地區(qū)的地下水資源。同時，微波遙感還能夠直觀的對地下潛水層進(jìn)行探測，使地下水資源的開發(fā)利用更為全面、科學(xué)。

1.遙感技術(shù)應(yīng)用概述

1.1遙感技術(shù)概念及特征

目前，人們對于遙感技術(shù)的普遍定義為從遠(yuǎn)處探測和感知事物和物體的技術(shù)的統(tǒng)稱。因此遙感技術(shù)有以下幾個特征。首先，遙感技術(shù)相較于其他探測技術(shù)來說，探測的覆蓋范圍較大。其次，遙感技術(shù)獲取的探測數(shù)據(jù)，信息種類眾多，手段多樣，技術(shù)也相對先進(jìn)。最后，探測信息表現(xiàn)大多是通過圖像的形式來表現(xiàn)，獲取探測數(shù)據(jù)信息方式更為直接、快速。同時整個探測用時也相對較短。

1.2遙感技術(shù)體系概述

遙感技術(shù)的應(yīng)用體系一般為探測信息的獲取、傳輸、解譯和應(yīng)用。其中信息的獲取主要通過對地表物體波譜進(jìn)行探測。通過專業(yè)的遙感探測數(shù)據(jù)傳播設(shè)備和軟件對初步信息進(jìn)行傳輸，然后再對原始探測信息進(jìn)行對比統(tǒng)計處理。信息的解譯則是主要通過模式識別、模擬實驗和地物分析等方法進(jìn)行信息的細(xì)化。最后對這些經(jīng)過解譯的系統(tǒng)性數(shù)據(jù)信息進(jìn)一步的應(yīng)用加工。

1.3遙感技術(shù)水文勘察中具體應(yīng)用流程概述

在水文勘察中，遙感技術(shù)的具體應(yīng)用重視對地下水位有關(guān)的環(huán)境因素的綜合分析，同時注重對遙感圖像數(shù)據(jù)的處理方法。具體應(yīng)用流程如下：

首先，對勘察地區(qū)背景進(jìn)行必要了解，同時，確立明確的水文勘察目標(biāo)。根據(jù)目標(biāo)收集相關(guān)原始資料。其次，圍繞勘察目標(biāo)對遙感技術(shù)的相關(guān)原始資料進(jìn)行分類。對各遙感資料信息進(jìn)行細(xì)致的遙感圖像信息處理。同時，根據(jù)各類信息不同的遙感圖像波段，進(jìn)行合成波段的合理選擇。以此對各類遙感探測圖像信息進(jìn)行解譯。然后，再加工各類相關(guān)資料信息的解譯結(jié)果。綜合分析地下水位的分布情況，根據(jù)土壤的水分、反射率、像元關(guān)系等原理，構(gòu)建科學(xué)合理的地下水位分布模型。根據(jù)土壤水分以及地下水位分布模型，對單波段以及多波段地下水位進(jìn)行詳細(xì)估算。把估算結(jié)果和地區(qū)背景資料、歷史勘察資料等進(jìn)行對比，檢驗勘察結(jié)果。最后，構(gòu)建更為全面合理的地下水位分布模型，進(jìn)行詳盡專業(yè)的勘察結(jié)論以及勘察土建制作。

2.水文氣象條件概述

水文氣候條件是影響地下水資源最為直接的環(huán)境條件。其主要包括地表水文條件以及氣象環(huán)境條件。地表水文條件包括地區(qū)的河流、湖泊等地表水系環(huán)境，以及這些地表水系分布位置地表蓄水量。地區(qū)地表水系條件的優(yōu)劣對判斷地下水資源有很好的參考價值。氣象環(huán)境條件包括地區(qū)降雨量、地區(qū)季節(jié)溫度、風(fēng)速等氣候條件。降雨量也是判斷地區(qū)地下水資源的重要參考依據(jù)。溫度包括日照時長日照強(qiáng)度等，通過這些條件能夠準(zhǔn)確地判斷地區(qū)水分蒸發(fā)情況。同樣道理，也要對地區(qū)風(fēng)速進(jìn)行詳細(xì)定量偵測。這些氣候環(huán)境條件的數(shù)據(jù)獲取首先要以年為單位，判斷地區(qū)長期所處的氣候環(huán)境。同時還要獲取地區(qū)短期的氣候環(huán)境數(shù)據(jù)。通過當(dāng)前氣候環(huán)境的變量來判斷地區(qū)所處的水文氣象條件。

3.地下水資源遙感勘察具體應(yīng)用方法概述

遙感技術(shù)對地下水資源的勘察主要依賴于衛(wèi)星拍攝的當(dāng)?shù)氐匦巫兓约皻夂蛱卣鞯纫蛩匦畔ⅲ缓笸ㄟ^地質(zhì)學(xué)解譯標(biāo)志進(jìn)行處理。解譯標(biāo)志的方法大致可以分為兩種。一種是直接解譯標(biāo)志，一種為間接解譯標(biāo)志。本文采用的是人機(jī)交互式的間接解譯標(biāo)志中的人機(jī)交互式解譯方式。

首先，應(yīng)該對地下水資源相關(guān)的地形地貌遙感圖像、以及巖性構(gòu)造、土壤植被、地表水系特征等進(jìn)行遙感特征分析。其次，通過對遙感圖像中光譜信息的提取分析，判斷地層巖性情況。確定地區(qū)是否存在潛水含水層以及易存水性地層巖性構(gòu)造。最后，通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計學(xué)技巧以及模型學(xué)技巧等信息處理方法，對地下水位進(jìn)行單波段和多波段的評估模型構(gòu)建。同時，對評估結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步實測印證，確保遙感技術(shù)勘察數(shù)據(jù)能夠更加準(zhǔn)確的反映地區(qū)地下水資源分布情況。

4.遙感信息分析方法概述

本次所采用的信息數(shù)據(jù)分析方法主要通過對遙感圖像的解譯，再結(jié)合地區(qū)水質(zhì)氣象環(huán)境條件的探測以及對地區(qū)地形地貌的判斷，對地層巖性以及具體位置信息的判斷，最后，通過綜合多波段模型呈現(xiàn)的水文數(shù)據(jù)的變化規(guī)律等信息，分析地下含水層分布情況。從而能從多個角度對影響地下水資源分布的各個因素進(jìn)行具體判斷。更加準(zhǔn)確的對地區(qū)的地下水含水層數(shù)量、地下水儲存量、地下水深度、水質(zhì)、形成年代等進(jìn)行分析，為開發(fā)利用當(dāng)?shù)氐叵滤Y源提供更加全面、科學(xué)的勘察數(shù)據(jù)。

5.遙感圖像數(shù)據(jù)處理以及水文地質(zhì)信息提取方法分析

5.1遙感數(shù)據(jù)類型的選取

由于不間斷的遙感影像成像方式以及獨特的對地物的表現(xiàn)方式，遙感圖像數(shù)據(jù)也有明顯的特征。因此，在進(jìn)行遙感圖像解析之前應(yīng)該選擇更為適合的遙感圖像類型，然后再根據(jù)不同圖像類型的地物波譜特性曲線來選擇合適的解譯波段。例如對于水體多采用TM1波段進(jìn)行解譯，巖性識別則一般會用TM5或TM1波段進(jìn)行，而對于植被則采用TM2波段進(jìn)行。影響遙感數(shù)據(jù)類型選擇的因素主要包括環(huán)境因素以及解譯目標(biāo)等影響。首先，環(huán)境因素包括，遙感探測時間以及地形特點等。如對于地質(zhì)、地貌等遙感數(shù)據(jù)的解譯一般選擇在冬天進(jìn)行遙感影像探測。而對于植被的遙感探測多選擇在春季和秋季。另外，考慮解譯目標(biāo)的面積大小以及時間跨度等因素的不同，所選擇的遙感影像尺寸以及波段變化組合等也要符合解譯目標(biāo)的實際需求。

5.2遙感數(shù)據(jù)的處理

在遙感數(shù)據(jù)處理中，由于遙感數(shù)據(jù)特殊的傳輸處理方式，很容易對遙感數(shù)據(jù)在傳輸過程中或軟件工具處理過程中出現(xiàn)對比度下降、幾何變形等失真現(xiàn)象。因此，首先要對出現(xiàn)失真現(xiàn)象的遙感圖像進(jìn)行科學(xué)的誤差校正，而誤差校正要分兩個部分進(jìn)行。首先，對遙感數(shù)據(jù)輻射量的校正。遙感圖像的輻射量主要是指圖像的光譜輻射特征。光譜輻射特征會在經(jīng)過大氣層或傳感設(shè)備本身是受到一定的影響而出現(xiàn)輻射量誤差。因此，應(yīng)該根據(jù)具體的數(shù)據(jù)對比、數(shù)據(jù)分析等手段確定誤差的范圍。然后通過對傳感器的工作參數(shù)進(jìn)行微調(diào)來校正這種誤差。其次，遙感圖像幾何位置的誤差。對于遙感圖像像元位置的誤差，可以通過以一個典型的準(zhǔn)確的地物作為空間位置的控制點，根據(jù)控制點對地表坐標(biāo)和遙感圖像坐標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一校正。

5.3圖像合成波段的選擇

大多數(shù)勘察對象的地物組成成分都較為復(fù)雜，不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的遙感波段參數(shù)也不同，其表現(xiàn)出的光譜特征也有差異。同時，同樣的地物在不同波段上所表現(xiàn)出來的光譜特征也不一樣。因此，大多數(shù)情況下，都要選擇遙感圖像合成波段對地區(qū)地物組合進(jìn)行全面分析。我們可以依據(jù)地區(qū)水文地質(zhì)勘察結(jié)果以及圖像數(shù)據(jù)提取目標(biāo)、各種巖層光譜效應(yīng)以及各個波段光譜信息等因素，綜合考慮，選擇更為合適的遙感圖像合成波段。

6.結(jié)論

本文通過對遙感技術(shù)的應(yīng)用特征以及應(yīng)用技巧人手，對遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用流程進(jìn)行了進(jìn)一步說明。

本文認(rèn)為在進(jìn)行復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的水文地質(zhì)勘察工作時，可以應(yīng)用遙感技術(shù)把水文地質(zhì)勘察工作。通過對地物遙感圖像的定量分析，對影響水文地質(zhì)的各方面因素進(jìn)行科學(xué)評析。繼而更加準(zhǔn)確客觀的全面判定地區(qū)的地下水資源狀況。

由于本人能力有限，缺乏遙感技術(shù)實際應(yīng)用經(jīng)驗，對于遙感技術(shù)的應(yīng)用知識系統(tǒng)和實踐經(jīng)驗不足。可能會對遙感數(shù)據(jù)的解譯過程出現(xiàn)一些不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦斫狻τ谶@方面的欠缺，希望能在今后的工作學(xué)習(xí)中得到補(bǔ)充。endprint