楊柳俊 張宇亮

（江蘇省水文水資源勘測局南通分局 南通 226000 沂沭泗局嶂山閘管理局 宿遷 233800）

淺議應(yīng)用遙感技術(shù)開展水資源評價

楊柳俊 張宇亮

（江蘇省水文水資源勘測局南通分局 南通 226000 沂沭泗局嶂山閘管理局 宿遷 233800）

本文介紹了遙感信息獲取途徑與解譯方法,闡述了遙感技術(shù)在水資源評價中的應(yīng)用情況,指出集先進的感知技術(shù)、傳輸技術(shù)、信息處理技術(shù)與一體的遙感技術(shù)在水資源評價和保護方面的應(yīng)用前景越來越廣闊。

遙感技術(shù) 水資源評價 應(yīng)用

遙感技術(shù)是從遠距離感知目標(biāo)反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線對目標(biāo)進行探測和識別的技術(shù)，由遙感器、遙感平臺、信息傳輸設(shè)備、接收裝置以及圖像處理設(shè)備等組成。隨著一大批高清影像遙感衛(wèi)星陸續(xù)商業(yè)化，集先進的感知技術(shù)、傳輸技術(shù)、信息處理技術(shù)與一體的遙感技術(shù)開始廣泛用于地球資源普查、植被分類、土地利用規(guī)劃等領(lǐng)域，在水資源評價方面的應(yīng)用前景越來越廣闊。

1 遙感信息獲取與解譯

1.1 遙感信息的獲取

當(dāng)前不同軌道高度的陸地衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、海洋衛(wèi)星、雷達衛(wèi)星等各類商業(yè)衛(wèi)星能提供像元大小從0.61m（Quick Bird）到4000m多空間分辨率的遙感影像以及從紫外，可見光、紅外到微波的多光譜分辨率的遙感數(shù)據(jù)。

在水資源評價中采用的遙感信息通?？梢詮幕趶V播方式的MODIS數(shù)據(jù)中獲取。MODIS數(shù)據(jù)是TERRA、AQUA衛(wèi)星上的中分辨率成像光譜儀獲取的數(shù)據(jù)。

MODIS數(shù)據(jù)主要有三個特點，其一，NASA對MODIS數(shù)據(jù)實行全世界免費接收的政策，這樣的數(shù)據(jù)接收和使用政策對于目前我國大多數(shù)科研人員來說是不可多得的、廉價并且實用的數(shù)據(jù)資源；其二，MODIS數(shù)據(jù)涉及波段范圍廣（36個波段）、空間數(shù)據(jù)分辨率較大（250m、500m和1000m）。這些數(shù)據(jù)均對地球科學(xué)的綜合研究和對陸地、大氣和海洋進行分門別類的研究有較高的實用價值；其三，TERRA和AQUA衛(wèi)星都是太陽同步極軌衛(wèi)星，TERRA在地方時上午過境，AQUA將在地方時下午過境。TERRA與AQUA上的MODIS數(shù)據(jù)在時間更新頻率上相配合，加上晚間過境數(shù)據(jù)，對于接收MODIS數(shù)據(jù)來說，可以得到每天最少2次白天和2次黑夜更新數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)更新頻率，對實時地球觀測和應(yīng)急處理有較大的實用價值。

其他可以免費獲取的遙感數(shù)據(jù)還有LANDSAT TM數(shù)據(jù)、我國環(huán)境一號小衛(wèi)星數(shù)據(jù)等。LANDSAT TM數(shù)據(jù)是美國陸地資源衛(wèi)星上攜帶的專題掃描儀的遙感影像，它有7個波段，可對陸地資源作全方位的監(jiān)測，其地面分辨率為30m，衛(wèi)星每景影像對應(yīng)的實際地面面積為185km×185km，16天即可覆蓋全球一次。我國環(huán)境一號小衛(wèi)星2008年9月發(fā)射成功，配備了寬覆蓋CCD相機、紅外相機、高光譜成像儀、合成孔徑雷達（SAR）等多種類型傳感器的先進對地觀測系統(tǒng)，屬中高分辨率衛(wèi)星（分辨率為30m），48小時可對一地重復(fù)觀測。

空間分辨率達到米級的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)有法國SPOT5、日本ALOS、俄羅斯SPIN、加拿大RadarSAR、美國IKONOS、QuickBird等，這些遙感數(shù)據(jù)需要通過商業(yè)途徑獲取。

1.2 遙感信息的解譯

遙感信息（影像）處理是一項方興未艾的工作。目前，除功能強大的PCI、ERDAS等軟件可進行數(shù)字圖像的校正、數(shù)據(jù)變換、增強、合成及鑲嵌外，全球最新遙感圖像處理軟件ENVI還具有較好的像元光譜測量、分析、分類及矢量化功能。

以采用軟件ENVI解譯LANDSATTM遙感數(shù)據(jù)為例：

首先利用ENVI遙感軟件的FLASH工具對LANDSAT TM影像進行大氣校正處理，然后反演獲得各類型地物的可見～近紅外頻段反射率數(shù)據(jù)，與數(shù)據(jù)庫中陸生植被等地物的光譜反射率進行比較，分析研判后采用ENVI軟件開展信息提取和制圖，最后提交統(tǒng)計分析。

采用軟件解譯遙感信息十分簡便，但為確保解譯標(biāo)志、光譜曲線的準(zhǔn)確性、一致性，確保解譯成果的可靠性，需要對疑難和代表性地物、河段進行實地調(diào)查，進一步完善修改解譯成果。最好選擇不同季節(jié)進行野外調(diào)查、光譜觀測和驗證工作，遵循一個原則：即整個解譯過程是“解譯—驗證—再解譯”的反復(fù)過程，此項工作一直貫穿解譯工作的全過程，才能保證解譯結(jié)果的精確可靠。

2 遙感技術(shù)在水資源調(diào)查評價與保護方面的應(yīng)用

2.1 遙感分析評價水資源開發(fā)利用情況

通過對遙感影像的解譯，獲取不同地物（河流、植被、城市等）各波段的反射率，對同種地物同種波段的反射率作平均值統(tǒng)計，采用波譜間關(guān)系法分析不同地物在各個波段的相對關(guān)系，得到河流水系分布、水域面積以及水利工程中的大、中、小水庫、堤防、攔河閘、渠系等分布狀況；在遙感分析土地利用狀況、地表溫度、土壤溫度的基礎(chǔ)上，分析計算區(qū)域蒸發(fā)輻射量；根據(jù)水系結(jié)構(gòu)、土壤類型、地形、土地利用方式綜合研究計算區(qū)域地表水資源量，并對水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀進行評價，提出合理開發(fā)利用與保護水資源的對策和建議。

2.2 遙感分析水體質(zhì)量變化情況

水體富營養(yǎng)化浮游植物中的葉綠素對藍紫光和紅橙光有較強的吸收作用，當(dāng)水體出現(xiàn)富營養(yǎng)化時，就可以利用遙感技術(shù)推算出水體中的葉綠素分布情況，基于葉綠素a光譜指數(shù)，實現(xiàn)區(qū)別水華、水草與普通水體，從而完成對水華變化的監(jiān)控?；趹腋∥餄舛鹊母吖庾V和多光譜兩類遙感反演模型，還可以對水體懸浮物濃度進行推算。

2.3 遙感技術(shù)在水污染監(jiān)測方面的應(yīng)用

利用紅外掃描儀可以監(jiān)視石油污染，利用多光譜航片可對石油污染進行半定量分析，將彩色航片同步拍照與近紅外片做的彩色密度分割圖相比較，可以更精密地判斷和解譯污染信息。

應(yīng)用紅外掃描儀監(jiān)測水體熱污染，記錄水體的熱輻射能量，真實反映其溫度差異。在熱紅外圖像上，熱水溫度高，輻射能量多，呈淺色調(diào)；冷水和冰輻射能量少，呈深色調(diào)。根據(jù)少量的同步實測水溫數(shù)據(jù)結(jié)合遙感影像解譯，就可以分析畫出水體等溫線。

根據(jù)各行業(yè)廢水“污染光譜指紋”，采用遙感技術(shù)可有效監(jiān)控重點污染源廢水排放量和排放濃度。通過高光譜遙感監(jiān)測，能更全面及時反映污染導(dǎo)致的生態(tài)破壞情況。

2.4 遙感技術(shù)在飲用水源區(qū)保護方面的應(yīng)用

在建立飲水安全保障監(jiān)測機制方面，利用衛(wèi)星遙感技術(shù)可以更科學(xué)地劃定飲用水源保護區(qū)范圍。采用遙感技術(shù)開展飲用水源地環(huán)境狀況調(diào)查監(jiān)控，能夠及時發(fā)現(xiàn)飲用水源保護區(qū)周邊土地利用變更情況、岸線開發(fā)利用變化情況和飲用水源地水體變化趨勢，以便快速制止違規(guī)建設(shè)項目，迅速啟動應(yīng)急預(yù)案，確保飲用水源地供水安全。

3 結(jié)語

利用遙感技術(shù)、先進計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)和地理信息系統(tǒng)等綜合的高新技術(shù)能夠快速完成調(diào)查評價水資源，不僅評價精度高，同時可節(jié)省大量時間、人力、物力，具有傳統(tǒng)方法不可替代的優(yōu)越性。

隨著遙感技術(shù)理論的不斷完善和遙感圖像空間分辨率、時間分辨率與波譜分辨率的不斷提高，遙感技術(shù)必將成為水資源調(diào)查、監(jiān)測、預(yù)警、評估中不可缺少的手段之一，其所發(fā)揮的作用也會越來越大