張珍珍，曹利軍，韓立新

（山東省淮河流域水利管理局規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250000）

遙感屬于一種全新的探測(cè)技術(shù)，通過(guò)遠(yuǎn)程傳感器對(duì)物體信息進(jìn)行接收。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，遙測(cè)信息類(lèi)型越來(lái)越多，成本也相繼降低，并且逐漸提高了遙測(cè)影像分辨率，在這一基礎(chǔ)上遙測(cè)技術(shù)在水利工程應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大?，F(xiàn)如今，生態(tài)環(huán)境問(wèn)題是各個(gè)行業(yè)發(fā)展所關(guān)注的主要內(nèi)容，地表侵蝕速度的提升導(dǎo)致河流地形、集水區(qū)出現(xiàn)變化，并且對(duì)水利設(shè)施、水力發(fā)電計(jì)劃運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。圍繞上述問(wèn)題，本文對(duì)遙感技術(shù)在水利行業(yè)中的應(yīng)用展開(kāi)分析。

1 遙感概述

遙感通過(guò)分類(lèi)器實(shí)施土地利用類(lèi)型劃分，推導(dǎo)之后可以總結(jié)平原區(qū)、山區(qū)土地利用類(lèi)型分類(lèi)的規(guī)律，并將這一規(guī)則在水利規(guī)劃項(xiàng)目中加以使用，可以縮短外業(yè)調(diào)查時(shí)間，最大程度的提升工作效率。此外，充分結(jié)合光譜特征、紋理特征、指數(shù)特征、地形特征，構(gòu)建針對(duì)不同特征集的分類(lèi)測(cè)試，獲得分類(lèi)模型，該模型具有極高的精度。研究發(fā)現(xiàn)，指數(shù)特征、紋理特征、地形特征結(jié)合之后，能夠?qū)⒎诸?lèi)精度提升至92%；同時(shí)，遙感技術(shù)還可以通過(guò)植被指數(shù)模型實(shí)現(xiàn)植被覆蓋度信息的提??；利用dem數(shù)據(jù)構(gòu)建數(shù)字高程模型，獲取坡度圖，并以此為依據(jù)提取地形坡度；對(duì)行政區(qū)劃圖、子流域、土地利用分布圖以及地貌類(lèi)型疊加之后的信息進(jìn)行分析，可以得到更加完善的空間分布情況，具體流程見(jiàn)圖1。

2 遙感技術(shù)研究現(xiàn)狀與問(wèn)題

2.1 現(xiàn)狀

遙感技術(shù)可以采集植被覆蓋度、土地利用分類(lèi)、土壤墑情與蒸發(fā)量等相關(guān)數(shù)據(jù)，并以此為依據(jù)制定水土保持治理對(duì)策。除此之外，在水土流失監(jiān)測(cè)、退耕還林、退牧還草遙感監(jiān)測(cè)等作業(yè)中也得到廣泛應(yīng)用。

圖1 遙感應(yīng)用成果

2.2 問(wèn)題

遙感技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，但由于缺乏對(duì)遙感技術(shù)的深入了解，水利工程施工中還存在一些問(wèn)題，導(dǎo)致遙感優(yōu)勢(shì)不能得以充分發(fā)揮。

（1）遙感技術(shù)認(rèn)知。遙感屬于一項(xiàng)新技術(shù)，操作水平受限，無(wú)法真正利用遙感技術(shù)提高工作效率。

（2）遙感技術(shù)操作。遙感技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中對(duì)于操作人員的專(zhuān)業(yè)性有較高要求，操作不當(dāng)會(huì)對(duì)最終結(jié)果造成影響。

3 遙感在水利行業(yè)中的應(yīng)用

3.1 遙測(cè)影像處理

3.1.1 正射處理

衛(wèi)星影像、航照影像并不具備與地圖坐標(biāo)有關(guān)的信息，一旦出現(xiàn)規(guī)模較大的災(zāi)害，為了獲取相關(guān)信息，必須要實(shí)施影像正射評(píng)估，此時(shí)就需要利用遙感中的快速影像正射技術(shù)，得到GIS可套迭正射地圖[2]。

3.1.2 擬真色衛(wèi)星圖像

藍(lán)光波段具有散射的特點(diǎn)，針對(duì)識(shí)別到的物體并沒(méi)有顯著效果，衛(wèi)星不會(huì)對(duì)這一波段鏡頭進(jìn)行掛載，后期對(duì)數(shù)據(jù)展示、交付數(shù)據(jù)時(shí)，便會(huì)運(yùn)用到擬真色影像。擬真色衛(wèi)星圖像處理技術(shù)可以獲取視覺(jué)效果，實(shí)際操作中多利用紅、綠光這類(lèi)波段的關(guān)系將藍(lán)光波段轉(zhuǎn)換出來(lái)，從而達(dá)到獲取擬真色圖像的目的。

3.1.3 災(zāi)害自動(dòng)識(shí)別

水利工程中的部分地區(qū)由于地形、地質(zhì)條件會(huì)引發(fā)自然災(zāi)害，需要應(yīng)用遙測(cè)影像對(duì)自然災(zāi)害進(jìn)行識(shí)別，構(gòu)建事件型災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)，為之后水利工程災(zāi)害預(yù)防提供數(shù)據(jù)支持。為此，建議使用衛(wèi)星影像中的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，當(dāng)集水區(qū)范圍時(shí)間消耗較大時(shí)，便可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別功能，按照識(shí)別流程識(shí)別自然災(zāi)害，減少人為識(shí)別存在的誤差。

3.2 潛在災(zāi)害分析

3.2.1 集水區(qū)單元潛在災(zāi)害分析

通過(guò)潛在危害溪流相關(guān)的數(shù)據(jù)，可以對(duì)集水區(qū)潛在災(zāi)害進(jìn)行分析，構(gòu)建分析模型。提取集水區(qū)內(nèi)災(zāi)害因素，其中主要包含整體面積、形狀系數(shù)、平均坡向-X與Y方向向量、環(huán)性比以及高度變異系數(shù)等。針對(duì)潛在危害溪流中涉及到的敏感溪流、非敏感溪流信息，可以應(yīng)用羅吉斯回歸分析法，獲得回歸方程式，在該方程中帶入相關(guān)數(shù)據(jù)。羅吉斯回歸值范圍是0～1，需要將0～1所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)，劃分為低、中、中高、高四個(gè)等級(jí)，以便得到潛在危害等級(jí)分布圖。

3.2.2 斜坡潛在災(zāi)害統(tǒng)計(jì)

按照水土保持規(guī)劃項(xiàng)目所在地區(qū)環(huán)境地質(zhì)信息、數(shù)值地形，可以總結(jié)強(qiáng)風(fēng)、洪水、暴雨的聯(lián)系，將水土保持災(zāi)害分類(lèi)，對(duì)斜坡潛在災(zāi)害影響因素進(jìn)行提取，其中主要包含高程、坡度、坡向等。所有因素進(jìn)行歸一化處理，利用統(tǒng)計(jì)法的判別分析法，將所有災(zāi)害數(shù)據(jù)、斜坡提取因素結(jié)合之后進(jìn)行判斷，獲得包括判斷分?jǐn)?shù)、因子、權(quán)重在內(nèi)的關(guān)系方程式，將判斷分?jǐn)?shù)設(shè)置為潛在危害分析值，并且劃分為由低到高的4個(gè)等級(jí)，通過(guò)分析便可以獲得斜坡潛在災(zāi)害，以此為依據(jù)繪制潛在危害分布圖[3]。

3.2.3 基于類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建潛在危害網(wǎng)格單元

針對(duì)水土保持規(guī)劃項(xiàng)目所在地區(qū)潛在危害進(jìn)行分析，明確集水區(qū)范圍，利用遙感技術(shù)采集歷史災(zāi)害遙測(cè)影像數(shù)據(jù)，將災(zāi)害數(shù)值進(jìn)行處理。隨后再通過(guò)衛(wèi)星影像數(shù)值繪制地形網(wǎng)格，將其與災(zāi)害判釋數(shù)化結(jié)果相結(jié)合，運(yùn)用類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析法構(gòu)建危害網(wǎng)格單元，并展開(kāi)潛在危害分析，明確水利工程項(xiàng)目施工過(guò)程中的潛在危害。

3.3 灌溉面積分析

水利工程是農(nóng)業(yè)的核心，灌溉之后的農(nóng)作物產(chǎn)量比沒(méi)有灌溉的農(nóng)作物產(chǎn)量高4倍左右[4]。為了確保糧食產(chǎn)量以及質(zhì)量，農(nóng)業(yè)灌溉非常重要。灌溉的前提是了解灌溉面積以及空間分布情況，建議使用遙感技術(shù)，監(jiān)測(cè)灌溉區(qū)內(nèi)土壤含水量以及化學(xué)成分含量，以便獲得需水量、需施肥量等信息，在滴灌環(huán)節(jié)將肥料與水相融合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)精細(xì)化的目標(biāo)[5]。

4 應(yīng)用展望

4.1 數(shù)據(jù)來(lái)源渠道增多

現(xiàn)如今，遙感在水利工程中的應(yīng)用已有了一定成果，數(shù)據(jù)獲取方面，也逐漸朝著多平臺(tái)、多角度以及多傳感器的趨勢(shì)發(fā)展，今后水利行業(yè)遙感技術(shù)的運(yùn)用，數(shù)據(jù)來(lái)源渠道也將不斷增多[6]。

4.2 空間定位與地物識(shí)別定量化

遙感技術(shù)的運(yùn)用，逐漸體現(xiàn)出定量化的特點(diǎn)，同時(shí)這也是今后水利行業(yè)發(fā)展遙感使用的一項(xiàng)重要趨勢(shì)。遙感信息和觀(guān)測(cè)目標(biāo)參量相結(jié)合，使遙感信息定量反演作為水利工程觀(guān)測(cè)的目標(biāo)參量[7]。

4.3 智能化水平提升

遙感具有智能化特點(diǎn)，可以利用遙感傳感器進(jìn)行編程，也可以按照需求進(jìn)行地面控制，為用戶(hù)提供更多角度以及時(shí)間密度的水利工程數(shù)據(jù)。

4.4 賦予動(dòng)態(tài)化特點(diǎn)

現(xiàn)如今小衛(wèi)星技術(shù)的顯著發(fā)展，使衛(wèi)星造價(jià)相繼降低，為衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)方案的實(shí)現(xiàn)賦予了可行性。與小衛(wèi)星的發(fā)展趨勢(shì)相似，遙感技術(shù)也將朝著動(dòng)態(tài)化的方向不斷發(fā)展，被廣泛應(yīng)用，幫助用戶(hù)采集到分辨率更高的水利工程數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)的進(jìn)步，遙感技術(shù)得到了不斷地開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新，加大遙感技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用，成為行業(yè)發(fā)展的必然舉措。在信息時(shí)代的到來(lái)，遙感技術(shù)必將成為解決一切水問(wèn)題不可或缺的手段和工具，不僅可以獲取更加全面的信息，還能夠提前預(yù)防自然災(zāi)害，避免對(duì)水利行業(yè)造成嚴(yán)重的損失，推動(dòng)我國(guó)水利行業(yè)發(fā)展。