遙感技術在水文水資源管理領域的應用

徐瓊

摘 要：我國水資源匱乏且分布不均，各地區需要根據本地實際情況，提出相應對策對水資源進行協調和管理。利用遙感技術對水文水資源進行管理，是我國當前的新型水資源管理方式。本文以安陽水文站為試點，探討遙感技術在水文水資源領域中的具體應用及其應用優勢，為各地水文水資源管理提供可行性建議。

關鍵詞：遙感技術;水文水資源管理;監測模式

中圖分類號：P332 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）18-0066-03

Abstract： Water resources are scarce and unevenly distributed in China， so every region should put forward corresponding countermeasures to coordinate and manage water resources according to local conditions. Using remote sensing technology to manage hydrology and water resources is a new type of water resources management mode in China in the new period. The purpose of this paper is to study the advantages of remote sensing technology in the field of hydrology and water resources， and to explore the specific application of remote sensing technology in the Anyang hydrological station as a pilot， so as to provide feasible suggestions for the management of Hydrology and water resources in various places.

Keywords： remote sensing technology;hydrology and water resources management;monitoring mode

遙感技術作為現代新型科學技術，在我國水文水資源領域應用極為廣泛。遙感技術能夠實現對水文狀況和水資源信息的精準探測，并整合收集的信息和數據，以更直觀和形象的表現形式如圖片、音頻、視頻等方式呈現，幫助工作人員精準地識別目標形態和狀態。在水文水資源領域合理運用遙感技術，能夠有效減少工作量和降低人力資源成本，提高資源的合理使用效率。

1 遙感技術應用于水文水資源管理領域的優勢

遙感技術借助物體的電磁波反射和輻射，實現對監測目標的數據收集和歸納分析。整理收集和歸納分析得到的數據信息，通過技術手段將電磁波信號轉化成影像數據，能夠實現對監測目標更形象、更直觀地展示。遙感技術是一種以飛機、衛星設備或其他相關的飛行裝置為負載體，通過專門的傳感器，對地面目標的電磁信息進行收集、整理和分析，以此來判斷該地區環境以及相關地籍資料的技術。任何物體在不同的狀態下都可以由自身發射出不同的電磁波，即人們常說的物體具有一定的輻射特性[1]。將遙感技術應用于水文水資源領域，對保證我國水文水資源資料的完整性和促進我國各部門在水文水資源管理方面的研究都具有重要作用。遙感技術在水文水資源領域的應用具有諸多優勢，主要體現在以下幾個方面。

1.1 突破地域局限

在早期水文水資源監測中，主要依靠人力來搜集信息，這導致最終收集到的信息資源往往是片面的和不完整的。一旦出現一些諸如惡劣天氣、復雜地形等人力無法對抗的因素，就會使水文水資源監測工作無法順利進行。遙感技術的出現不僅打破了地域局限，還降低了氣候、天氣等因素對水文水資源監測的影響，使得我國在水文水資源監測和管理方面的工作變得更加便利和高效。

1.2 有效捕獲各種光源

光源類型多種多樣，主要包含不可見光和可見光兩大類。遙感技術作為一種新型技術，不僅可以捕捉到紫外線、紅外線和其他微波信息，還可以識別一些人眼無法識別的物體特征。遙感技術的出現突破了之前水文水資源監測管理中的范圍局限，擴大了當前水文水資源監測管理工作的界限。在早期的水文水資源監測中，由于受到雨雪、冰雹、霧氣以及地表植被等因素的干擾，傳統的監測技術無法實現信息的精準化。遙感技術則擺脫了以上干擾，通過不間斷地工作，保障了我國水文水資源資料的完整性，為我國水文水資源管理和監測提供了技術支持。

1.3 信息采集高效化

在遙感技術出現之前，人工作業下的水文水資源監測工作時間長，而且涉及人為干擾環節較多。在多種可知和未知因素干擾下，勘測結果的準確性往往無法保障。遙感技術利用衛星進行遙感監測，成像周期短，在短時間內就可以完成對水文水資源的采集任務，通常只需要一次性監測即可完成任務。應用遙感技術，使得水文水資源信息的容量和精確度都大大領先于人工信息采集方式[2]。

2 遙感技術在水文水資源管理領域的具體應用

本文以安陽水文站為試點單位。安陽水文站位于海河流域南運河水系衛河支流，安陽河中下游，包括河道站、基本水文站和山前區域代表站3個子站，屬于安陽市區洹河河道防汛的重要單位。它的基本斷面以上集水面積為1 484 km2。

2.1 勘測水資源

遙感技術在勘測水資源方面的應用，主要指遙感技術對地面的河流、湖泊以及水位的遙測監控記錄，見圖1。通過整合收集到的信息，形成清晰的圖像，以精準地分辨出湖泊、地形、河流的基本形態，從而得出不同地形和地貌對河流湖泊的影響[3]。對于地下水資源系統的監測，遙感技術更多是通過監測區域內的地質情況，根據反饋的信息資源，對地下水資源系統的完整性和水量進行分析，得出地下水資源的分布范圍和特點，從而進一步獲得地下水資源生態系統的內部平衡關系，最終實現水資源勘測和保護最優化的目標。

2.2 徑流量預測與預報

遙感技術對信息數據的處理速度極快，輸入對所監測區域內水資源的模型信息，可以計算相應的數據信息。因此，將遙感技術與水文氣象站的相關數據結合起來，可以實現徑流量預測與預報。遙感技術無法實現河流徑流數據的精準測算，對于河流的徑流量預測與預報主要是根據土壤、地形、地貌以及綠植等相關因素，再結合區域內的降水量、蒸發量等相關數據，從而推導出河流的徑流量預測與預報[4]。在早期徑流量預測中，人們就積極嘗試利用遙感技術來獲取相關信息，如今還可以通過衛星云圖和水紋模型來分析土壤與植被情況，通過雷達預測降水量信息，以此實現對徑流量的預測。2020年6月安陽站預測成果表，如表1所示。

2.3 水資源保護

在水文水資源保護方面，遙感技術除了監測光、地形等因素來獲取水文水資源情況外，還可以通過水文水資源表面的懸浮物來鑒定區域內水文水資源的水質情況。懸浮物的沉降、多少、分布及擴散程度等都直接影響區域內水文水資源的水質情況，影響區域內湖泊和河流的生態環境。因此，遙感技術通過對水文水資源表面的懸浮物的反射波監測，可以實現對湖泊和河流生態環境的監控。此外，根據水中藻類和陸地植被的光譜特征不同，遙感技術可利用其不同的反射率實現對水中藻類的監控，繼而實現對湖泊和河流生態環境的監測。一般情況下，在水中藻類富集時，水體會出現富氧化現象。通過遙感技術監測富氧化水體中藻類綠色濃度，再進行信息收集和整理，能夠了解該區域水體富氧化的程度，從而能夠更加及時有效地采取措施進行干預，以保證區域內湖泊和河流生態環境的健康和均衡發展。

當區域內水體出現污染時，水體的溫度、濕度、透明度、顏色以及光亮度等條件都會發生變化，主要體現在其反射率上。遙感技術通過監測反射率的變化來獲得水體信息，并根據形態、紋理、色調等不同，推斷該區域內水體出現污染的面積、污染源和污染濃度等信息。對于一些緊急情況，如水資源突然出現不明污染時，為了保障人們的用水安全，可以利用遙感技術收集被污染水資源的數據信息，再通過成像技術實現對該區域內水資源的實時跟蹤，從而快速尋找到污染源，并妥善處理污染水資源[5]。

2.4 降水量監測

降水量監測主要是將遙感技術與衛星設備相結合，實現對遠程信息的遙感，并將實時獲取的信息快速有效地傳遞，從而實現對降水量情況的掌握。遙感技術中的雷達技術可以對空氣中的電磁波和云層數據進行監測，從而更精準地監測到降水數據，實現對降水量的實時監測。

2.5 水資源領域地質災害監測

地質災害會對水文水資源工程建設帶來極大的阻礙，增加工程建設成本與難度，甚至會引發安全事故。目前，遙感技術可以監測出滑坡、崩塌以及斷裂構造等地質災害。

①滑坡。滑坡是一種較為常見的地質災害，主要是由土層不穩定導致。在滑坡監測中，采取融合多源數據的方式，根據滑坡描述性特征，將相關信息從數據中標記出來，從而推測可能會出現水文水資源工程滑坡的區域。工程建設施工中應盡量避開這個區域，如果無法避開，需要及時采取針對性措施予以處理。

②崩塌。在監測崩塌災害時，通過遙感技術分析已知崩塌的紋理特征，可得到水文水資源工程坍塌的基本信息。基于獲得的基本信息，可使用數字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）確定坡度超過標準值的區域，再用高分辨率影像對基巖高反射率區域進行掃描和數據提取，通過與上述信息的結合驗證，圈定崩塌范圍。

③斷裂構造。斷裂構造會對水文水資源工程的穩定性產生極大影響。斷裂構造的監測方法是將三維遙感圖像和山體陰影用半透明的方式疊加后，將斷裂構造凸顯出來。結合地形地質情況，經過色彩空間變換、亮度反轉處理后，圖像會變得更加直觀，便于準確提取出斷裂構造的信息。

2.6 水資源動態監測

現代計算機和信息技術的不斷發展與進步，極大地促進了我國遙感技術的迅速發展與成熟，也使得遙感技術越來越多地應用于水文水資源管理。例如，將遙感技術同地理信息系統、全球定位系統（Global Positioning System，GPS）等技術結合起來，不僅提高了水文水資源管理的便利性，也有效確保了水文水資源測繪數據的準確性和及時性[6]。例如，動態監測就是水文水資源管理深入使用遙感技術的最直接體現。動態監測技術是在對當地水文水資源使用情況進行調查研究的基礎上，以較難以識別的圖形、數字等為基礎，利用相關計算機技術，對難以分辨、判斷的數據信息進行相應處理，并根據特定標準將其轉換成為易于識別、判斷的圖形和文字，從而實現對相關數據信息和資料的有效記錄。

3 結語

科學技術的快速發展推動著人類社會的進步，給人類的生活、學習和工作等帶來了巨大改變。以計算機技術為代表的現代科學技術，對我國國民經濟的進步和發展起到了關鍵作用。遙感技術的出現、發展和廣泛應用，改變了傳統的水文水資源監測模式，使得水文水資源信息的獲取量和精準性獲得了極大提升。因此，各地水文水資源管理部門要加強對遙感技術的利用，以便更好地指導區域水資源的科學合理利用。

參考文獻：

[1]董平敏.遙感技術在水文水資源領域中的應用分析[J].中國地名，2019（5）：37.

[2]馬麗娜.水文水資源工作中遙感技術的應用[J].能源與節能，2019（4）：86-87.

[3]劉俠.遙感技術在水文水資源領域中的應用研究[J].農家參謀，2019（6）：244-247.

[4]趙希.遙感技術在水文水資源領域中的應用分析[J].環境與發展，2020（12）：62-66.

[5]李紅艷.遙感技術的特點及在水文水資源領域的應用[J].河南水利與南水北調，2020（11）：72-73.

[6]朱翔宇.遙感技術在水文水資源領域中的應用分析[J].農業與技術，2020（17）：108-110.