高 陽，李婷婷，朱永亮

（商丘工學(xué)院，河南 商丘 476000）

遙感技術(shù)主要是通過探測(cè)遠(yuǎn)距離的目標(biāo)所輻射和反射的電磁波信息來獲取目標(biāo)物體的位置和大小等相關(guān)信息，進(jìn)而在進(jìn)行水文地質(zhì)勘察作業(yè)時(shí)能夠?qū)μ綔y(cè)目標(biāo)的情況進(jìn)行了解，并為后續(xù)工作提供相應(yīng)的信息[1]。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，遙感技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、海洋領(lǐng)域、地質(zhì)、水文、軍事等領(lǐng)域。水文地質(zhì)勘察作為水文地質(zhì)工作中的重要組成部分，其主要是通過對(duì)水文地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和整理，并利用遙感探測(cè)技術(shù)來分析勘察數(shù)據(jù)，進(jìn)而為以后的水文地質(zhì)工作提供依據(jù)。

1 遙感技術(shù)概述

遙感技術(shù)從實(shí)際上就是通過遠(yuǎn)距離的探測(cè)、感知事物本質(zhì)的一種技術(shù)，其主要是通過對(duì)電磁波的產(chǎn)生以及傳播的過程當(dāng)中所涉及的一些物理知識(shí)進(jìn)行研究和了解，并將這些物理知識(shí)與遙感技術(shù)相結(jié)合，從而使其能夠形成一種具有獨(dú)特作用的遙感技術(shù)[2]。通過不同波段電磁輻射產(chǎn)生的反射和輻射，將地球表面上各種物體所發(fā)出的電磁波譜進(jìn)行分類和統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而在一定程度上將地表覆蓋物反射和輻射電磁波，并對(duì)這些目標(biāo)信息進(jìn)行分析處理，從而為后續(xù)相關(guān)工作提供必要依據(jù)。

2 遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘探中的應(yīng)用方法

2.1 熱紅外監(jiān)測(cè)法

熱紅外監(jiān)測(cè)法是通過測(cè)量地面溫度得到熱紅外遙感圖像，進(jìn)而判斷有無地下水的一種技術(shù)方法。熱紅外傳感器能夠?qū)μ栞椛溥M(jìn)行直接探測(cè)，從而得到地面溫度曲線。地表溫度通常會(huì)反映出大氣中的水分含量和熱量狀況，因此通過觀測(cè)地表溫度曲線就可以獲取大氣中水汽和熱量狀況[3]。而由于大氣中存在大量的非電離輻射和自由電子，因此地表溫度曲線還能夠反映出地物本身的輻射能量，因此利用此方法可以獲得很好的地下水勘察結(jié)果。利用熱紅外監(jiān)測(cè)法對(duì)地下水進(jìn)行勘察時(shí)，通常需要利用兩個(gè)傳感器：一個(gè)是熱紅外傳感器，另一個(gè)是大氣壓力傳感器。在布置熱紅外傳感器時(shí)，要注意安裝位置的合理性和安放的數(shù)量，在測(cè)量數(shù)據(jù)之后還要能夠快速判斷數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確[4]。大氣壓力傳感器則可以將其放置在井孔的上方，以方便進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。利用熱紅外監(jiān)測(cè)法主要可以獲取地表溫度曲線、地表溫度分布圖以及土壤表面溫度分布圖，由此使得水文勘察的效果能夠得到優(yōu)化提升。

2.2 遙感模型法

遙感模型法是將遙感、數(shù)學(xué)和模型相融合，而后再對(duì)地下水進(jìn)行分析的方法。具體方法為先對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，然后通過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而對(duì)地下水資源進(jìn)行評(píng)價(jià)。遙感技術(shù)可以從三個(gè)方面著手：第一，通過將數(shù)據(jù)信息提取出來。第二，通過對(duì)模型的構(gòu)建和分析，實(shí)現(xiàn)水文地質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。第三，通過將模型融合在一起形成綜合的預(yù)測(cè)結(jié)果，并且可以根據(jù)遙感波長(zhǎng)以及測(cè)繪數(shù)據(jù)繪制完整的信息表格。遙感技術(shù)是一種新型的數(shù)據(jù)信息采集技術(shù)，在水文地質(zhì)勘察中應(yīng)用可以大大提高工作效率[5]。

2.3 環(huán)境遙感信息分析法

環(huán)境遙感信息分析法主要是通過分析圖像中的植被信息和周圍環(huán)境信息，來確定是否有地下水。具體來說，就是根據(jù)圖像上植被的分布情況判斷是否有水源。在確定沒有水源后，還需要從衛(wèi)星圖像中排除植被密集區(qū)域，對(duì)沒有水的區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步探測(cè)。該方法主要是對(duì)水體、湖泊、沼澤等具有一定參考價(jià)值的區(qū)域進(jìn)行遙感監(jiān)測(cè)，進(jìn)而推測(cè)出有無地下水。在應(yīng)用中，還需要注意一些問題，如圖像是否穩(wěn)定，圖像上的植被面積是否足夠大等。在實(shí)際應(yīng)用中，這些問題都會(huì)影響遙感效果的準(zhǔn)確性。此外，當(dāng)植被與地形的分布情況發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致圖像失去其原有特性，不能很好地反映出地形變化的狀況；如果地表植被分布較多，或者是地形起伏較大時(shí)，還需要對(duì)該區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充監(jiān)測(cè)。這就要求在實(shí)際應(yīng)用中注意以下幾點(diǎn)：首先，不要為了采集地表植被覆蓋而破壞已有的土壤結(jié)構(gòu)；其次，要注意環(huán)境信息的采集和分析工作。當(dāng)周圍環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，要及時(shí)對(duì)采集工作進(jìn)行調(diào)整；最后，還要考慮遙感儀器的使用效率如何。

3 遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的實(shí)際應(yīng)用

3.1 監(jiān)測(cè)降水量

遙感技術(shù)的主要作用就是獲取和分析降水信息，其具體方法有多種，但是總體而言主要有以下兩種：一是利用光學(xué)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行降水量的監(jiān)測(cè)，二是通過雷達(dá)等其他技術(shù)方法對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。遙感技術(shù)對(duì)地下水地質(zhì)勘察工作具有重要作用。首先，通過對(duì)遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以了解降水的具體情況。例如，利用光學(xué)圖像數(shù)據(jù)和雷達(dá)圖像數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)降水量具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以更好地了解降水量的空間分布情況。遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)降水量具有高效率、高精度等特點(diǎn)，其對(duì)于野外水文地質(zhì)勘察工作而言具有重要作用。其次，雷達(dá)能夠有效監(jiān)測(cè)空氣中降水粒子對(duì)電磁波產(chǎn)生的影響，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)降水量的有效監(jiān)測(cè)，而當(dāng)降水粒子密集時(shí)，雷達(dá)監(jiān)測(cè)往往難以發(fā)揮精準(zhǔn)檢測(cè)的效果，由此需要將衛(wèi)星與雷達(dá)同時(shí)結(jié)合起來進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.2 監(jiān)測(cè)地表和土壤水分

監(jiān)測(cè)地表和土壤水分是遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的重要應(yīng)用，這一技術(shù)的應(yīng)用能讓人們對(duì)水文地質(zhì)勘察工作產(chǎn)生更加直觀的認(rèn)知。遙感技術(shù)能夠直觀有效地監(jiān)測(cè)地表的復(fù)雜特征，精準(zhǔn)地獲得地表發(fā)射率、地面溫度等數(shù)據(jù)內(nèi)容，由此使得地表和土壤水分監(jiān)測(cè)的效果能夠得以充分凸顯。除此之外，將遙感技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)測(cè)地表和土壤水分也能對(duì)優(yōu)化提高土地利用率和覆蓋率發(fā)揮重要作用，進(jìn)而為后續(xù)的水文地質(zhì)規(guī)劃提供良好的基礎(chǔ)保障[6]。

3.3 監(jiān)測(cè)蒸發(fā)量

水文地質(zhì)勘察過程中，可以通過遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)到水文地質(zhì)體的蒸發(fā)量。遙感技術(shù)能夠監(jiān)測(cè)到的地表蒸發(fā)作用，主要是通過氣象觀測(cè)獲取有關(guān)的數(shù)據(jù)來完成。例如，可以對(duì)氣象觀測(cè)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而計(jì)算出所需要的蒸發(fā)量，再對(duì)其進(jìn)行整理、計(jì)算等。然后將結(jié)果呈現(xiàn)出來，這也是水文地質(zhì)勘察過程中所要實(shí)現(xiàn)的主要目標(biāo)之一。遙感技術(shù)在監(jiān)測(cè)蒸發(fā)量上是“行家”，其中涵蓋了眾多的監(jiān)測(cè)方法，由此使得衛(wèi)星收集數(shù)據(jù)的方式更加多樣化，這也將為有效監(jiān)測(cè)水文的蒸發(fā)量提供良好的技術(shù)保障。

3.4 監(jiān)測(cè)徑流量

在進(jìn)行水文地質(zhì)勘察時(shí)，利用遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)徑流量是比較常見，也是比較實(shí)用的。這主要是因?yàn)橥ㄟ^遙感技術(shù)測(cè)量徑流量與水文模型模擬徑流量有所不同，前者主要是在特定區(qū)域內(nèi)開展觀測(cè)、收集數(shù)據(jù)等工作，后者主要是通過數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，將其融入監(jiān)測(cè)徑流量的過程中將能夠更加的便捷和全面，進(jìn)而使得徑流量監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性能夠得到充分優(yōu)化和提升。

4 遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的具體應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 數(shù)據(jù)的獲取和選擇

信息獲取方面主要有數(shù)據(jù)的獲取和數(shù)據(jù)處理兩個(gè)方面。對(duì)于數(shù)據(jù)的獲取主要是從遙感影像資料中提取有關(guān)水文地質(zhì)的信息，對(duì)其進(jìn)行分析、分類并提取相關(guān)圖像的內(nèi)容和信息。這一過程中，主要需要從兩個(gè)方面來考慮：一是如何獲得相應(yīng)的影像資料；二是如何將圖像信息提取出來，以滿足研究需要。

通常情況下采用人工遙感方式，根據(jù)不同時(shí)期和不同區(qū)域?qū)τ谕粩?shù)據(jù)的需求進(jìn)行處理，這種方法能夠更加高效地滿足實(shí)際需求。首先是人工遙感在數(shù)據(jù)采集中所占比重較大，所需要花費(fèi)時(shí)間也就比較多。在數(shù)據(jù)獲取中需要注意兩個(gè)問題：一是如何將獲得的圖像資料進(jìn)行處理；二是如何對(duì)資料處理進(jìn)行分類和識(shí)別。

由于地理位置、氣候情況、地貌特征等因素對(duì)數(shù)據(jù)采集造成了較大影響，因此需要結(jié)合實(shí)際條件對(duì)資料做出相應(yīng)處理。針對(duì)不同地區(qū)需要選取不同類型的遙感影像，比如：在華北地區(qū)選擇TM 系列進(jìn)行影像獲取，因?yàn)檫@一系列影像波段分布較為集中，并且在一定程度上能夠反映出地下地質(zhì)情況；在西北地區(qū)可選擇TM(5)4/7 系列來進(jìn)行獲?。粚?duì)于南方地區(qū)應(yīng)采用TM(8)6/7 系列來提供圖像支持。

4.2 遙感信息技術(shù)的數(shù)據(jù)處理

對(duì)于遙感信息技術(shù)來說，獲取到的數(shù)據(jù)往往具有多角度和多種光譜信息，對(duì)于如何利用這些多角度和多光譜來分析出水文地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)就是一個(gè)值得研究并且需要解決的問題。

從遙感成像中得到圖像所呈現(xiàn)出來的一系列物理性質(zhì)和信息內(nèi)容而言，在成像過程中會(huì)受到大氣折射以及其他因素的影響。在這種情況下，為了能夠更好地獲取目標(biāo)區(qū)域環(huán)境參數(shù)、地貌參數(shù)、地下水文參數(shù)以及植被覆蓋等信息內(nèi)容，盡可能地獲取能滿足地質(zhì)勘探的相關(guān)資料，并確保地質(zhì)資料詳細(xì)全面，需要針對(duì)原始圖像進(jìn)行處理。原始圖像采集所采用的方式是直接用相機(jī)對(duì)地面進(jìn)行拍攝獲得圖像數(shù)據(jù)信息，而這種方法在一定程度上會(huì)對(duì)成像設(shè)備造成磨損。因此必須要根據(jù)圖像采集時(shí)間和區(qū)域來確定其分辨率或者拍攝角度等。當(dāng)傳感器到達(dá)目標(biāo)區(qū)域后，要對(duì)其進(jìn)行拍攝并且獲得相關(guān)圖像信息內(nèi)容。這一過程也就是從接收到信號(hào)到成像過程所經(jīng)歷的一系列處理過程：首先是信號(hào)識(shí)別處理，通過信號(hào)識(shí)別目標(biāo)影像中所包含的各種相關(guān)物理信息和各種屬性。比如光譜信息等；其次就是數(shù)據(jù)處理，在這個(gè)階段需要針對(duì)原始圖像信息進(jìn)行處理并對(duì)其進(jìn)行分類識(shí)別；最后便是對(duì)采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和記錄等步驟工作實(shí)現(xiàn)成像。

由于在實(shí)際獲取過程中存在一些隨機(jī)誤差存在于原始圖像里，為了能夠更好地對(duì)圖像所獲取到的信息做出相應(yīng)判斷以及分析，輻射校正和幾何校正工作以及反求輻射誤差工作也是處理遙感影像數(shù)據(jù)所必不可少的重要環(huán)節(jié)。

4.3 地貌信息的解讀

在遙感技術(shù)中，地貌信息的解讀也是利用遙感技術(shù)的一個(gè)重要部分。在地質(zhì)勘察中，地貌信息對(duì)水的影響非常大，因此要及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)地表數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析。遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用主要是提取地表植被覆蓋和水資源分布情況以及地貌信息進(jìn)行分析，因此在提取數(shù)據(jù)時(shí)要選擇適當(dāng)?shù)姆椒?地貌信息采集的時(shí)候，需要考慮到采集方法的適用性和可靠性，但有些水文資料是隱藏于地表以下的，比如地表上可能存在著大量的植被或其他的附著物。由于地形對(duì)地表植被覆蓋存在較大的影響，所以在遙感圖像采集過程中要將地形進(jìn)行分類處理與統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行分析與處理，提高數(shù)據(jù)的精度質(zhì)量。

一般情況下都是以數(shù)字高程模型作為主要數(shù)據(jù)采集手段和數(shù)據(jù)處理手段。數(shù)字地形模型是由遙感技術(shù)與地質(zhì)測(cè)量技術(shù)共同構(gòu)建而成的一種數(shù)字模型。由于地理環(huán)境具有特殊性，因此在測(cè)繪時(shí)必須要根據(jù)特殊的地理?xiàng)l件和測(cè)繪任務(wù)要求進(jìn)行合理、準(zhǔn)確地選擇測(cè)繪基準(zhǔn)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)字高程模型一般是根據(jù)大地測(cè)量基礎(chǔ)建立的，其具有一定數(shù)量和精度，但是其本身并不能準(zhǔn)確地反映地表實(shí)際地貌分布情況。因此，為了使數(shù)字高程模型更好地完成水文地質(zhì)勘察任務(wù)，一般都要進(jìn)行相應(yīng)測(cè)量工作來獲取真實(shí)地形信息。

目前，大多數(shù)地區(qū)對(duì)地形數(shù)據(jù)和地貌信息采用不同方法和模式對(duì)其進(jìn)行提取與應(yīng)用：首先是通過遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行提取分析，再將不同地區(qū)遙感影像中地貌信息提取出來并記錄在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)；其次是基于現(xiàn)有的地貌數(shù)據(jù)對(duì)遙感影像進(jìn)行分類處理工作。在遙感圖像處理之前首先要將地表圖像進(jìn)行截取以及波段處理工作。截取地表圖像時(shí)根據(jù)不同目的可以分為兩種做法：一是將整個(gè)圖片按比例尺比例分割成小片；二是直接將小片分割成若干區(qū)域然后提取區(qū)域內(nèi)影像信息。

5 結(jié)語

總而言之，遙感技術(shù)在水文地質(zhì)勘察當(dāng)中主要是通過對(duì)各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集整理，然后將其以一定格式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)當(dāng)中從而形成相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)。隨著信息社會(huì)不斷發(fā)展和進(jìn)步，遙感技術(shù)也在不斷發(fā)展中逐漸形成一種新型的綜合技術(shù)，其能夠基于不同物體的波長(zhǎng)對(duì)地下斷層以及裂縫等地形地勢(shì)進(jìn)行判斷，同時(shí)還能夠精準(zhǔn)識(shí)別地下的古河或者干河，由此將能夠使得地質(zhì)勘探的信息數(shù)據(jù)得到有效收集和應(yīng)用，進(jìn)而為研究地下區(qū)域水的儲(chǔ)存量、水質(zhì)情況以及地下河流水的變化規(guī)律提供良好的技術(shù)保障。