基于衛星遙感技術在水文地質的監測

2021-10-19 15:37:20張家好

中國新通信 2021年23期

張家好

【摘要】? ? 青海省地形地貌復雜多樣，水系發達，河流眾多，受降水和地形條件的制約，省內河流在地區分布上很不均勻。如今，對于煤炭開采的工作存在著條件的制約，水文地質條件區別眾多，為了能夠在水文地質信息上掌握的更加全面，我們來借助衛星遙感技術來展開監測。利用衛星遙感技術對數據進行處理，對地圖制作和信息解譯等方法進行分析，從而針對當地地表水的影像形狀與色調等特點進行分析，并分別對地形地貌、地表水與地下水分布狀況影像特點進行解譯，以此調查當地水文地質的實際情況。本文主要論述了衛星遙感技術在水文地質中的監測，并對水文地質的衛星遙感技術監測結果進行分析和解讀。

【關鍵詞】? ? 衛星遙感技術? ? 水文地質? ? 監測

水資源與其他自然資源相比具有特殊功能，所以水資源開發與保護工作十分重要。由于青海省地形地貌的多樣性，導致其分布不均勻出現西北部水少干旱的局面。一直以來野外實地調查是傳統地質勘察的主要方式，不過這種勘查方式受到諸多因素的影響，例如地形地貌、交通環境和人為因素等，所以調查期間難免會遇到諸多阻礙，在科技水平迅速發展的今天，地質監測中衛星遙感技術發揮了重要作用，這使得青海區域水文地質監測效率明顯提升，對于該區域內水溫條件的認知起到了強化作用，從技術上為地下水資源合理利用和生態保護提供了重要支持。

一、衛星遙感技術應用概述

1.1衛星遙感技術概述

作為一門綜合性的科學技術，衛星遙感技術中集合了多樣化的學科成就，例如，計算機通信、光學、電子、地學等，現如今這門技術已經在我國諸多領域發揮了重要價值，改變了人們的生產生活方式，對于現代化產業的創新與建設起到了關鍵作用[1]。衛星遙感技術具備許多特點，包括較快的運行速度、較高的信息處理效率、較為準確的信息獲取度，非常適合在大面積范圍的水文地質勘察中應用。衛星遙感系統共包含4個功能，分別是信息源、信息選擇、處置、應用，該系統能夠按照相關需求對信息數據作出選擇，然后加工信息是信息經過處理后，直接與水文地質分析環節進行融合，系列的措施能夠逐漸的將物體特征、變化流程凸顯出來[2]。受到地下水通過毛細管作用和熱傳導作用的影響，一些干旱/半干旱地區地表溫度和濕度發生了變化，所以在熱紅外遙感圖像上很容易出現溫度異常的現象，于是成為利用熱紅外遙感手段評價地下水的途徑[3]。

1.2衛星遙感技術在水文地質中的應用

1.水文地質測繪工作方面的應用。由于水文地質測繪的工作性質綜合性較強，傳統的測繪方法效果不明顯且耗時費力。衛星遙感技術可以將被測地區的水文地質情況及各種規律進行快速地總結，可以得到精準的圖像和數據，還會幫助解決水文地質測繪過程中已經出現的問題和較容易出現的問題，有助于監測人員對青海地區的地表水進行有效的統計和水質上的分析，為水文地質測繪的結果提供了保障。

2.地下水資源勘查方面的應用。衛星遙感技術可以對地下水的位置進行估算，幫助監測人員更好地準確找到地下水位置。地下水的勘察往往因地形和地勢加大了監測人員勘察的難度，因此，衛星遙感技術在一定程度上起到重要作用，它可以對含水層的分布進行有效的尋找。在水文地質中地下水勘察是一個重要的內容，地下水資源分布是作為很重要的水文地質勘察資料來進行對待的。所以，運用衛星遙感技術對地下水資源進行監測，可以更好地對地下水資源的位置和數據進行分析和計算，還能在監測的過程中產生的信息和圖像進行分析準確找到地下水所在位置，可滿足實際監測需求。

3.礦區實際地形勘察方面的應用。近年來，礦難事件的發生在新聞報道中很常見，礦區的安全問題成為重中之重，許多礦區工作人員在進行工作過程中因礦區透水出現危險事故而造成人員傷亡不在少數。因此，對礦區的水文地質如何進行更好地監測，避免危險事故發生，成為首要工作任務。將衛星遙感技術應用到礦物水文地質勘察中，可以有效避免危險事故的發生。不但可以將礦區的含水層實際分布及內部地質構造進行調查和分析，還可以對礦區水文地質的整體情況進行良好的概括。將衛星遙感技術應用到礦區水文地質勘察中，實現了對礦井的合理使用，使開采工作可以安全高效地進行，為礦區工作人員的生命安全提供了保障。

4.監測降水量及蒸發量。衛星遙感技術能夠有效的將遙感信息源輸送和傳遞出去，能夠及時了解到降水量的空間及分布情況，通過將地面測量的情況進行收集衛星綜合這些信息，能夠對大面積的雨量進行預報，雷達和衛星相互結合，可以共同的對降水量數據進行監測。蒸發量涉及到三個方面的蒸發，分別是水面、土壤和植物，通常情況下，蒸發量會對水量與能量起到一定的平衡作用，對蒸發量進行監測，主要是利用物理的方式將質量與能量的關系進行轉化，進而確定蒸發量的數據。

5.水文地質災害的監測應用。在對水文資源進行收集過程中，衛星遙感技術同時也能對自然災害起到監測作用，監測期間很多洪澇、旱情、水質等問題都得到了，有效預防，衛星遙感技術上能夠對土壤侵蝕動態進行監測，判斷是否存在水土流失的情況。

二、水文地質監測中衛星遙感技術的應用方法

1.收集信息數據。衛星遙感技術在使用過程中是有一點要格外注意，受到不同季節環境的影響，最終呈現出的圖像效果也會存在差異，即便是以同一事物在季節和環境不同的情況下及遙感圖像也是截然不同的，因此在收集信息數據過程中，一定要選好勘查的季節，確保獲得信息的準確性[4]。選擇更合適的遙感圖像類型，再進行圖像解析，這將有利于獲得更準確的信息數據，然后結合不同圖像類型的地物波譜特性曲線選擇合適的解譯波段，例如，TM1波段大多數情況下都用來測量水體，而TM5 或 TM1 波段則用來巖性識別，植被則采用TM2波段進行。

2.解譯數據信息。由于在遙感數據傳輸與處理方式上比較特殊，所以在傳輸過程中或者是經軟件工具處理過程中，出現遙感數據對比度下降、幾何失真等嗯，，特別是數據信息處理環節，很多自然因素往往會對結果產生直接影響，例如大氣環境中空氣的雜物干擾就會對圖像畫質造成影響，使傳遞圖像信息過程中畫質發生損壞，進而引發邊緣模糊或者是圖像變形的情況，而這些損壞都將在數據分析上得到反映，為了解決這一問題，首先需要使光照與大地對地表物體反空間、輻射、光譜與時間四項分辨率得到消除，然后利用計算機系統對特殊部分的影響進行解釋，促使人工智能和模式識別技術進行結合[5]。矯正過程中，工作人員可以利用電磁輻射技術增強圖像亮度，另外還可以選擇幾何矯正等方式矯正受損圖像。在進行校正的過程中，工作人員可以選擇使用電磁輻射技術將圖像亮度值增強，還會選擇幾何校正的方式對受損圖像進行校正。

3.解讀地貌信息。在獲得圖像以后，需要對圖像進行截取處理，一般情況下勘察對象的地物組成都相對復雜，由于地質結構的搖滾波段不同參數也不相同，表現出來的光譜特征也有一定的差異性，所以在獲得地表圖像后，相關人員能夠介詞對地貌的特征進行分析[6]。之所以工作人員可以直接觀察到勘測地的植被分布、水資源分布的情況就是因為遙感圖像的作用，依賴水文地質勘察結果和圖像數據，綜合各個方面的信息，還能選擇最合適的合成波段，并與勘察人員進行辨認與區分，以便了解更多不同的地形信息。

三、水文地質監測中衛星遙感技術的應用解讀

3.1地形地貌解讀

全省范圍內地形差異十分明顯，東北部地區是由阿爾金山祁連山數列平行山脈和谷底構成，平均海拔在4千米以上，冰雪資源非常豐富。湟水谷地海拔在2300米左右位于達坂山和拉脊山之間，這一段地形下地不了的黃土層深厚，而西北部的柴達木盆地海拔在2600～3千米左右，東西長800公里，南北寬200～300公里，面積20萬平方公里城南木盆地南部主要是湖泊、沼澤。南部是以昆侖山為主體并占全省面積一半以上的青南高原，平均海拔4500米以上。從整體地貌上來看，青海省地勢自西向東傾斜，最高點海拔為6860米，而最低點為1650米，最高點與最高點之間海拔相差5210米，山地是青海省地貌的主要形式，同時也有一些丘陵和平地[7]。

3.2地表水解讀

青海省內的河流多達278條，整體面積達到500km2，大于100km長度的河流有56條，干支流總長度約2.8萬km。有一條貫穿全省的分水線，從烏蘭烏拉山而來到冷龍嶺，此分水線東南方向的河流為外流河，其西北為內流河。外流河流域總面積34.82km2，占全省面積的48.62%，集水面積大于500km2的河流有187條，河道長度大于100km有42條。內流河流域總面積36.83km2，占全省面積的51.4%，集水面積大于500km2的河流有91條，河道長度大于100km有23條，多為季節性河流。湖泊率為2%，全省湖水面積在1km2以上的湖泊有242個，占全省面積的1.7%。青海省冰川屬于大陸性山岳冰川，主要分布在海拔5000m以上的山區[8]。

3.3地下水解讀

通常情況下地下水被分為山丘區，地下水和平原區地下水，從分布趨勢上來看，山丘地下水和降水的分布幾乎一致，主要分布在外流河區，而平原地下水主要是分布在黃河流域內的河谷平原，其中湟水河和河谷平原最為豐富，柴達木盆地諸河流出山口的沖積、洪積扇地帶和青海湖地下水則是內陸區比較豐富的地下水。

四、結束語

綜上所述，衛星遙感技術獲取信息的速度非常快，與此同時還能夠對水文地質信息進行有效的加工處理，所以在礦山水文地質勘查工作中用途非常廣泛[9]。在水文地質監測的研究工作過程中應用衛星遙感技術，可使水文地質調查效果更為顯著使調查中所需要的技術方法更加豐富，盡可能的降低水文地質調查期間所產生的問題，可見未來水文地質調查情況想要得到充分改善促進調查水平的不斷提升，需要對衛星遙感技術的應用給予高度重視，同時確保該技術能夠在水文地質調查，效果評估工作中得到有效落實，保證衛星遙感技術實踐的有效性，借助衛星遙感技術工作人員能夠對區內的水質情況有更準確的了解[10]，在項目方案的設計和開展上有了更充分的依據。

參考文獻

[1]馬艷敏，郭春明，李建平，等.衛星遙感技術在吉林旱澇災害監測與評估中的應用[J].干旱氣象， 2019，37（1）：161-167.

[2]郭浩.衛星遙感技術在我國環境監測領域中的應用[J].皮革制作與環保科技，2020， 7（7）：48-52.

[3]古海玲，陳超，蘆瑩，等.基于衛星遙感技術的區域經濟發展模型構建[J].國土資源遙感， 2020，126（2）：230-236.

[4]白路遙，施寧，傘博泓，等.基于衛星遙感的管道地質災害識別與監測技術現狀[J].油氣儲運，2019，38（4）：368-372.

[5] Ducci D ， Rusi S .[Let's start again with Hydrogeology.The recovery of events in attendance organized and sponsored by IAH][J]. Acque Sotterranee-Italian Journal of Groundwater，2021，10（2）：73-74.

[6] Pavlova N ，Ogonerov V ，Danzanova M ， et al.Hydrogeology of Reclaimed Floodplain inaPermafrostArea，Yakutsk，Russia[J].Geosciences（Switzerland），2020，10（5）：192-19.

[7] Deng Q ， Zhang T ， Zhao F ，et al.The Influence of Hydrogeology to Generation of Hydrogen Sulfide of Low-Rank Coal in the Southeast Margin of Junggar Basin， China[J].Geofluids，2020，2020（5）：1-10.

[8]劉喜信.水文地質勘查在金屬礦產勘查中的應用探究[J].中國金屬通報，2019， 1000（1）：223-225.

[9]汪潔晶、郭連峰、李寧、王丹志、于際凱.工程地質勘察中水文地質危害與防治方法[J]. 城市建筑，2020，370（29）：185-186.

[10]周海濱，俞建軍，仲曉芳，等.地下水環境影響評價中水文地質勘察工作的內容和方法[J].生態環境與保護， 2019（3）：15-16.

參? 考? 文? 獻