劉 濤，陳 鋒，康 劍，鄭 勇

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊，新疆昌吉831100）

遙感技術(shù)在水文地質(zhì)中的應(yīng)用

劉 濤*，陳 鋒，康 劍，鄭 勇

（新疆地礦局第二水文工程地質(zhì)大隊，新疆昌吉831100）

隨著科技的發(fā)展，越來越多的現(xiàn)代化技術(shù)手段與工具被運用到水文地質(zhì)工作當中，在水文研究方面發(fā)揮著重要的作用，尤其是遙感技術(shù)在水文工作中的應(yīng)用，很大程度上促進了水文地質(zhì)解譯工作，為解決一些水文地質(zhì)問題起到了推動作用。對遙感技術(shù)的概念、在地質(zhì)學(xué)科中的發(fā)展以及遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘查工作中運用進行了闡述。

遙感技術(shù)；地質(zhì)；水文地質(zhì)勘查；應(yīng)用

遙感技術(shù)是一種新興的綜合性探測技術(shù)；而遙感地質(zhì)學(xué)是由遙感技術(shù)廣泛應(yīng)用于地質(zhì)工作而發(fā)展起來的一門新興的邊緣學(xué)科。隨著航天事業(yè)的飛躍發(fā)展,遙感地質(zhì)學(xué)也得到迅速發(fā)展。目前,遙感地質(zhì)學(xué)已成為許多地質(zhì)工作中不可缺少的新技術(shù)手段,并為地質(zhì)學(xué)的發(fā)展提供了許多新的信息和資料。

1 遙感技術(shù)在地質(zhì)學(xué)科中的發(fā)展

1.1 遙感技術(shù)概述

遙感的意思是指在遙遠的地方能夠感知物體的基本特征，而遙感技術(shù)也正是通過遙感器的使用，在太空中實現(xiàn)遠距離的檢測與探查地球地表物體的特征，并對這些特征進行分類和利用的技術(shù)。遙感技術(shù)的出現(xiàn)伴隨著光學(xué)技術(shù)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)和空間科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，由20世紀30年代的航空攝影技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來并在20世紀60年興起而被應(yīng)用于各個領(lǐng)域。現(xiàn)代遙感技術(shù)的支撐為電磁波理論，由遙感平臺、遙感儀器、信息處理、接收與分析應(yīng)用等組成。地球上的各種物體都具有不同的波譜特性，遙感技術(shù)中的遙感儀器也正是依據(jù)這一特點，根據(jù)不同物體所發(fā)射和反射的不同電磁波來達到感知與探測其性質(zhì)、狀態(tài)和數(shù)量的目的。

1.2 遙感地質(zhì)學(xué)的發(fā)展

遙感地質(zhì)工作開始于航空攝影剛剛問世的年代。1913年在利比亞曾用航空攝影鑲嵌圖編制了本戈遜地區(qū)的油田地質(zhì)圖。20世紀50～60年代世界各國大量應(yīng)用了航空地質(zhì)工作方法。航空地質(zhì)在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中發(fā)揮了很大作用。

我國早在20世紀50年代就普遍進行了以地形制圖為主要目的黑白航空攝影,并在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、水文地質(zhì)調(diào)查、水庫和鐵路工程地質(zhì)調(diào)查等工作中使用了航空相片。20世紀70年代后期,地質(zhì)部建立了遙感地質(zhì)中心；其后各省先后成立了遙感地質(zhì)隊；石油、鐵道、水利等系統(tǒng)也相繼成立了以遙感地質(zhì)為主的遙感中心。目前,遙感地質(zhì)的發(fā)展和推廣,已經(jīng)使常規(guī)地質(zhì)調(diào)查工作發(fā)生了深刻的變化。近年來,隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展和遙感圖像處理軟件的開發(fā),遙感地質(zhì)學(xué)得到高速發(fā)展。

2 遙感技術(shù)在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用

任何生產(chǎn)建設(shè)工程項目的安排,都應(yīng)首先查明該地區(qū)的水文地質(zhì)條件。在水文地質(zhì)勘查的各個階段,充分運用航空相片、衛(wèi)星圖像的解譯和其它遙感手段,使我們能更準確地掌握該地區(qū)地下水形成、貯存、運動特征、水質(zhì)、水量的變化規(guī)律,為地下水利用和排除措施的制訂,提供水文地質(zhì)依據(jù)。

2.1 水文地質(zhì)測繪

水文地質(zhì)測繪是一項綜合性較強的工作。利用遙感圖像解譯地貌、水體和含水巖體,具有效果明顯的特點。通過對遙感圖像的解譯,能夠迅速地總結(jié)出該地區(qū)的水文地質(zhì)規(guī)律。1981年,地礦部就提出要求:在區(qū)域水文地質(zhì)普查工作中,應(yīng)用遙感技術(shù)主要是對衛(wèi)星相片和航空相片進行水文地質(zhì)解譯,解決某些地質(zhì)和水文地質(zhì)問題。這個工作必須貫穿整個水文地質(zhì)普查的全過程,作為設(shè)計、野外工作、室內(nèi)資料整理和報告編寫的一個組成部分。在水文地質(zhì)測繪工作中應(yīng)用遙感技術(shù),效果是很突出的。首先是勾繪的地質(zhì)界線(特別是第四紀地質(zhì)界線)準確可靠,地貌研究比較深入透徹,還可以得到隱伏斷裂和活動斷裂的較為準確的資料；其次是由于遙感圖像能清楚地反映水系、水體、濕地、地下水淺埋帶、泉水和泉水溢出帶等與水文地質(zhì)密切有關(guān)的現(xiàn)象,能比較準確地判斷地下水補給、徑流、排泄等水文地質(zhì)條件；另外,用遙感技術(shù)可以大大加快水文地質(zhì)普查速度,特別是在自然條件復(fù)雜、交通困難地區(qū)的普查工作中,更能顯其優(yōu)越性。

2.2 地下水資源的調(diào)查

用遙感地質(zhì)方法尋找地下水及估算地下水資源,在我國開展得很普遍,不論是在基巖山區(qū)還是在松散堆積區(qū),都能取得很好的效果。在這項工作中,首先對航空、航天圖像進行地質(zhì)解譯,找到富水的含水層分布區(qū)或富水構(gòu)造；然后根據(jù)水文地質(zhì)鉆探的試驗資料、已有的各種開采井的資料和水文物探資料,進行綜合分析及水資源的計算和評價。由于遙感圖像解譯得到的含水層和含水構(gòu)造的邊界相當準確,所以用遙感技術(shù)進行地下水資源調(diào)查,可以取得非常好的效果。

2.3 礦區(qū)水文地質(zhì)勘查

近年來,發(fā)生了多起礦井透水事故,造成了很大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。當然這與礦主為了經(jīng)濟利益而盲目、不合理開采有關(guān),但一個很主要的原因就是沒有查明礦區(qū)的水文地質(zhì)條件,沒有查明礦區(qū)的含水層的分布和地質(zhì)構(gòu)造。

利用遙感圖像的解譯,就可以有效地查明含水層的分布和地質(zhì)構(gòu)造,能夠做到合理布置礦井,進行有計劃開采。這對于有效地減少礦井透水事故的發(fā)生,減少人員傷亡和財產(chǎn)損失具有重大意義。

2.4 水利工程的水文地質(zhì)勘查

水庫區(qū)的水文地質(zhì)勘查主要解決水庫向鄰谷或庫底的滲漏情況和滲透量問題。在水文地質(zhì)調(diào)查的各階段,通過對庫區(qū)航天圖像、航空相片的地質(zhì)解譯,結(jié)合地面調(diào)查和鉆探工作,能夠快速并準確地查明庫內(nèi)及庫岸的巖層透水性、透水巖層的走向、泉水的出露點及水庫與鄰谷地帶巖層透水性可能滲漏的方向。

根據(jù)這些水文地質(zhì)條件,可做出河谷區(qū)到分水嶺地段內(nèi)各不同時期的地下水等水位線圖,并為繪制綜合工程地質(zhì)圖提供條件。在我國三峽水利樞紐、二灘水電站、飛來峽水利樞紐等許多大型工程都應(yīng)用了遙感技術(shù),并取得重要成果。

2.5 其它水文地質(zhì)工作

遙感技術(shù)在海島淡水水源調(diào)查、地?zé)崴牡刭|(zhì)調(diào)查、環(huán)境水文地質(zhì)調(diào)查等方面都能發(fā)揮較好的作用。利用紅外遙感技術(shù)在尋找古河道和河漫灘中的富水地段,可準確地看出各種地表水體的形狀和分布,找出地下水露頭的位置、大小和數(shù)量；在沿海及島嶼上尋找淡水；研究巖溶區(qū)水文地質(zhì)條件(探測隱伏溶洞、巖溶水運動方向等)；還可探測地下熱水的埋藏條件。

3 水文遙感技術(shù)的優(yōu)勢

3.1 可一次性獲取大范圍內(nèi)的地物信息

遙感技術(shù)具有探測范圍大的特點，尤其是陸地衛(wèi)星的軌道高度可以到達910km左右，一次取相就能覆蓋到實際的地面范圍約34225km2左右。這種寬闊的取相視域與水文工作中人工實地勘測相比具有很大的優(yōu)勢，從而也突顯出人工實地調(diào)查的局限性如由于視域阻礙而造成勘測效率低等。

3.2 信息量大，全天候監(jiān)測

遙感技術(shù)在獲得可見光波信息的同時也可以獲得可見光波以外的信息如紅外線、紫外線、微波波段的信息，從而能夠通過成像來使肉眼看不到的物體特征表現(xiàn)出來，很大程度的擴展了在水文工作中的觀測信息量。同時遙感技術(shù)可以不受植被、冰層、云霧的影響達到觀測的目的，從而實現(xiàn)全天候觀測，能夠擴充水文勘測的調(diào)查量，也能夠更好地認識水文變化的規(guī)律。

3.3 收集資料方便，沒有地域局限性

在水文工作中，人工作業(yè)受到很多地面條件的限制，如高山冰雪地區(qū)、海洋地區(qū)、沙漠地區(qū)和一些人煙稀少的地區(qū)，在這些地區(qū)中工作人員因為存在一定的安全風(fēng)險導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能收集完整，而遙感技術(shù)在水文工作中的應(yīng)用很好地化解了這一問題，遙感技術(shù)不受地域的限制，不受國界限制，能夠全方位的實現(xiàn)資料與數(shù)據(jù)的收集，使水文工作中的資料與數(shù)據(jù)更加全面化，使水文研究能夠更加科學(xué)與準確。

3.4 收集資料快捷

遙感技術(shù)中的陸地衛(wèi)星實現(xiàn)全球覆蓋成像的周期僅僅為16～18d，如果多顆衛(wèi)星同時工作，能夠使探測周期成倍縮小，而水文工作中的人工作業(yè)實地勘測的時間則比較長，而且要受到很多因素的干擾，所以遙感衛(wèi)星與人工作業(yè)相比更加便捷，能夠在較短時間內(nèi)掌握最全的資料，有利于水文工作者掌握不同地區(qū)水文的變化規(guī)律。

4 結(jié)語

水文地質(zhì)勘查在任何生產(chǎn)建設(shè)工程項目中都具有很重要的作用。通過遙感技術(shù)在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用,可以有效、快速、準確地查明該地區(qū)的水文地質(zhì)條件,提供各種水文地質(zhì)資料。近年來,遙感技術(shù)的快速發(fā)展,特別是我國航天技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用衛(wèi)星的開發(fā),以及計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,都給水文地質(zhì)工作提供了良好的條件。這些先進的遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用,對促進水文地質(zhì)勘查工作的發(fā)展,具有重大意義。

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P641.7

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1004-5716(2015)04-0179-03

2014-05-05

2014-05-05

劉濤（1982-），男（漢族），山東肥城人，工程師，現(xiàn)從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面的工作。