曹曉彬 河北省邯鄲水文勘測研究中心

我國屬嚴重缺水國家，提高水資源的利用率對保障民生、促進國家發(fā)展都具有重要意義。隨著遙感技術在水文水資源領域中的應用不斷深入，研究人員能依托先進設備更高效地采集水文數(shù)據(jù)，提高水文水資源領域的研究水平，并且能依托該技術進行洪水監(jiān)測，加強對人民的生命財產(chǎn)安全的保護力度，對水文資源的蒸發(fā)和降水量進行監(jiān)測，提高相關部門對水資源的利用率。

1.遙感技術概述

遙感技術是以電磁波理論為基礎，利用傳感設備從遠距離感知目標反射出的電磁波、可見光、紅外線等，以此實現(xiàn)探測和識別目標的目的。遠程操控是遙感技術的最大優(yōu)勢，利用遙感技術這一技術優(yōu)勢能在短時間內(nèi)對大面積內(nèi)的信息資料進行采集，將其應用到水文資源領域中，可對水文資源信息進行有效的監(jiān)測和采集，幫助相關人員更好的掌握地區(qū)內(nèi)的水文資源情況。用于監(jiān)測水文資源信息的遙感技術主要是在紅外波段的輔助下對地下水圖像信息進行感知，了解地下水的溫度值，進而全面地了解地下水整體情況。通常情況下，在氣候干燥地區(qū)中，地下水會與土壤的縫隙發(fā)生毛細管作用，進而對地面溫度和濕度產(chǎn)生影響，利用遙感技術對地面溫度進行監(jiān)測，還可輔助完成對地下水資源的測評。當某地區(qū)出現(xiàn)干旱缺水的情況后，可利用紅外遙感技術對地區(qū)內(nèi)土壤的溫度和濕度變化進行監(jiān)測，進而獲取準確的水文信息，深入了解地區(qū)內(nèi)水資源的排布情況，為規(guī)劃水資源的應用方案提供必要的數(shù)據(jù)支持，提高水資源的利用率。

遙感技術利用人造衛(wèi)星或其他飛行器對地面對象信息進行采集，將信息資源以圖片形式進行直觀地展示，具有非常高效的工作效率，并且對工作環(huán)境的適應能力較強，即使在惡劣的天氣環(huán)境中也能得到準確度較高的監(jiān)測結果。

2.遙感技術在水文水資源領域中的具體應用

2.1 小流域洪水監(jiān)測

工作人員可利用遙感技術采集地區(qū)內(nèi)的水文資源數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)錄入到水文模型中，以此得到徑流預報信息。利用遙感技術采集到的水文數(shù)據(jù)準確性和可靠性較高，能幫助工作人員更加全面地掌握地區(qū)內(nèi)的降水情況、土壤濕潤度等，為徑流量評估工作提供數(shù)據(jù)參考。當前用于小流域洪水監(jiān)測的遙感儀功能已經(jīng)非常全面，作業(yè)原理示意圖如圖1所示，水位遙感儀通常以太陽能環(huán)保電池作為源動力，結合水位傳感裝置、無線接收和發(fā)射裝置、數(shù)據(jù)采集儲存器等共同構成，實現(xiàn)對徑流量數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

圖1 水位遙感儀作業(yè)原理示意圖

2.1.1 水位儀布設分析

根據(jù)水位檢測方式的不同，可將水位遙感儀分為接觸水位檢測的浮子檢測式和不接觸水位的超聲波檢測式兩種。接觸水位監(jiān)測的浮子檢測設備還可進一步細分為岸式監(jiān)測和島式監(jiān)測量量兩種，其中岸式水位監(jiān)測是利用管道連接河道和監(jiān)測井，使二者在水平高度上保持一致，通過記錄監(jiān)測井內(nèi)浮子的高度得到河道的水平面數(shù)據(jù)，該種檢測技術具有較高的安全性，無需操作人員進入河道或監(jiān)測井中，操作簡便。島式水位監(jiān)測需要監(jiān)測人員在河道內(nèi)開展作業(yè)，通過記錄豎井內(nèi)浮子的高度得到河道水位的高度數(shù)據(jù)，操作中需保證井臺和棧橋的連接質(zhì)量。兩種監(jiān)測方式如圖2和圖3所示。

圖2 岸式水位監(jiān)測示意圖

圖3 島式水位監(jiān)測示意圖

不接觸水位的超聲波監(jiān)測方式是利用探頭或雷達完成水位監(jiān)測，雷達向水面發(fā)射信號，根據(jù)信號返回時間計算水位的高度和變化情況。該技術需要在河道中架設延伸支架，監(jiān)測方式示意圖如圖4所示。

圖4 非接觸式水位監(jiān)測示意圖

在實際開展的小流域洪水監(jiān)測工作中，相關部門可結合自身的實際條件選擇合適的水位監(jiān)測模式，在設備完成安裝并啟動后，會對河道水位數(shù)據(jù)進行采集，并利用數(shù)字傳輸技術將采集數(shù)據(jù)傳輸給控制中心，工作人員可利用大數(shù)據(jù)處理軟件對所有數(shù)據(jù)進行分類、整合和處理，最終得到準確的水資源變化數(shù)據(jù)。

2.1.2 作業(yè)流程

對小流域洪水進行監(jiān)測的作業(yè)流程具體包含以下四點：第一，構建預警體系。建設洪水預警體系能使相關部門更高效地開展統(tǒng)計所轄地區(qū)內(nèi)的降雨量、測算預報、組建電子圖等工作，預警體系可依托先進的數(shù)字程序模型進行建設，一次實現(xiàn)自動分析采集數(shù)據(jù)的目的，對所轄地區(qū)內(nèi)各個流域的水資源變化情況進行監(jiān)控和預警，并根據(jù)預警等級制定針對性的防范預案。第二，監(jiān)測信息整理儲存。該作業(yè)流程主要是采集電子地圖信息、獲取前期數(shù)據(jù)等，根據(jù)采集信息對所轄地區(qū)內(nèi)水資源的分布情

況進行分析，對雨水回流情況進行預測。第三，模型建設完成。依托遙感技術采集地區(qū)內(nèi)的水資源數(shù)據(jù)和水文分布數(shù)據(jù)，完成模型的建設。工作人員可利用該模型對不同流域的分布特征進行深入分析，預測該流域不同地段能承受的最高降水量。不同模型具有不同的針對性功能，如流域模型可全面地掌握地區(qū)內(nèi)河道的徑流情況，判斷周邊的水流情況；水庫模型可對水利工程的選址和建設提供的科學的參考依據(jù)，相關部門應根據(jù)實際工作任務的不同建設不同模型。

2.2 在蒸發(fā)量監(jiān)測中的應用

通過監(jiān)測水文水資源的蒸發(fā)情況，能更好地掌握地表能量向質(zhì)量轉(zhuǎn)變的過程，并得出相應的數(shù)據(jù)信息。但實際對水文水資源的蒸發(fā)情況進行監(jiān)測需要經(jīng)過非常繁瑣的操作，且難以保障監(jiān)測質(zhì)量。利用遙感技術構建相應數(shù)據(jù)模型采集不同層次的政法數(shù)據(jù)，最終根據(jù)每層的數(shù)據(jù)差得出準確的蒸發(fā)量。第一層檢測地表植被和土壤，第二層檢測地面上下和表層覆蓋物的熱量值，在計算蒸發(fā)量時還應充分考慮地區(qū)的水文情況。

2.3 在降水量檢測中的應用

隨著我國科技水平的不斷提升，衛(wèi)星定位設備和遙感技術得到進一步融合的，這一進步對提高信息的傳輸速度、遠程調(diào)控的效果都具有重要意義，相關部門可依托遙感技術更加深入地掌握水資源的分布情況。同時，結合雷達技術發(fā)射電磁波，能得到較為準確的降水量數(shù)據(jù)。通過在水文水資源領域中科學的應用遙感技術，有效提高了對水文水資源數(shù)據(jù)的采集效率和采集數(shù)據(jù)的準確性，但在對地區(qū)降水量進行檢測時還存在一定不足，如對云層資源的獲取存在一定限制，但可結合飛機輔助采集相關數(shù)據(jù)，進而保證數(shù)據(jù)的完整性，提高對地區(qū)降水量預測的準確性。

3.結語

綜上所述，隨著遙感技術在水文水資源中的應用不斷深入，很多傳統(tǒng)水文水資源研究中存在的問題得到了有效解決，并且為水文研究工作提供了更加精確、全面的數(shù)據(jù)參考，大幅提高水文模型和預算的準確性，為水文水資源研究行業(yè)的發(fā)展提供了必要的技術支持。同時，依托遙感技術能對流域洪水情況進行有效監(jiān)測，為防洪救災工作的開展提供更加準確的數(shù)據(jù)參考，對保證人民群眾的生命財產(chǎn)安全具有重要意義。