遥感技术应用于水资源调查

1、 遥感技术基本知识 遥感技术应用于降水调查 遥感技术应用于地表水调查 遥感技术应用于地下水调查 遥感技术应用于水环境监测 遥感技术 遥感技术是20世纪60年代兴起的一 种探测技术，是根据电磁波的理论， 应用各种传感仪器对远距离目标所 辐射和反射的电磁波信息，进行收 集、处理，并最后成像，从而对地 面各种景物进行探测和识别的一种 综合技术。 遥感技术原理 任何物体都具有光谱特性，具体地说，它们 都具有不同的吸收、反射、辐射光谱的性能。 在同一光谱区各种物体反映的情况不同，同 一物体对不同光谱的反映也有明显差别。即 使是同一物体，在不同的时间和地点，由于 太阳光照射角度不同，它们反射和吸收的光 谱

2、也各不相同。遥感技术就是根 据这些原 理，对物体作出判断的技术。 TM数据 TM（Thematic Mapper）安装于Landsat-4、5 上，是一个高级的多波段扫描型地球资源敏 感仪器，与多波段扫描仪MSS性能相比，它 具有更高的空间分辨率、更好的频谱选择性、 更好的几何保真度、更高的辐射准确度和分 辨率，是在MSS基础上发展的新一代多波段 扫描仪器。由TM所得到的遥感数据就是TM 数据。 TM1为0.450.52微米为蓝波段，该波段位于水体衰减系数最小的部 位，对水体的穿透力最大，用于判别水深，研究浅海水下地形、 水体浑浊度等，进行水系及浅海水域制图； TM2为0.520.60微米为绿

3、波段，该波段位于绿色植物的反射峰附近， 对健康茂盛植物反射敏感，可以识别植物类别和评价植物生产力， 对水体具有一定的穿透力，可反映水下地形、沙洲、沿岸沙坝等 特征； TM3为0.630.69微米为红波段，该波段位于叶绿素的主要吸收带， 可用于区分植物类型、覆盖度、判断植物生长状况等，此外该波 段对裸露地表、植被、岩性、地层、构造、地貌、水文等特征均 可提供丰富的植物信息； TM4为0.760.90微米，为近红外波段，该波段位于植物的高反射区， 反映了大量的植物信息，多用于植物的识别、分类，同时它也位 于水体的强吸收区，用于勾绘水体边界，识别与水有关的地质构 造、地貌等； TM5为1.551.7

4、5微米，短波红外波段，该波段位于两个水体吸收带 之间，对植物和土壤水分含量敏感，从而提高了区分作物的能力， 信息量大，应用率较高； TM6为10.4012.50微米，为热红外波段，该波段对地物热量辐射 敏感； TM7为2.082.35微米，为中红外波段，是专为地质调查追加的波段。 遥感技术应用于降水调查 水汽在天气演变和气候变化中扮演着重要的角色， 其通过影响大气辐射和太阳辐射，从而影响气候; 其相位变化与降水直接相关，水汽辐合突然增加 与对流的发展密切相关。 目前气象部门获取水汽观测数据的手段主要有常 规探空气球、水汽微波辐射计、红外卫星遥感、 微波遥感和 GPS遥感水汽等几种手段!相比其他

5、几 种水汽探测方式，GPS遥感水汽是利用 GPS信号穿 过大气受到大气折射而产生的延迟来探测大气中 的水汽含量，具有探测精度高、全天候、分辨率 高、观测稳定、费用低廉和无需校正等优点，在 气象领域获得了广泛深入的应用。 遥感技术应用于地表水调查 卫星图像是进行遥感解译、提取地质、水文、 地貌、及植被信息的基础，地表水资源调查 选用对植被差异敏感的TM4波段与信息量大、 广泛用于地貌、岩性、植被调查的TM3波段 及对地表水体特征反映明显的TM7波段合成 的图像为基础，结合收集到的地质、水文地 质图,对地表产流起主要作用的地貌、地表 岩性、植被进行解译，据此绘制水文下垫面 类型分区图和地表水分布图

6、。 遥感技术应用于地下水调查 利用遥感数据提供的地表冰雪、径流和变化 信息,估算地下水补给量和勘探区域地下水 资源存储量,确定其空间分布范围,评价地下 水水质,对地下水动态变化进行监测与预测。 而GIS技术以其强大的空间分析功能、空间 数据库管理能力及空间决策支持功能为地下 水位空间分布、地下水空间分布范围确定、 地下水研究模型建立、地下水水质评价及地 下水资源智能化管理工作提供了重要的技术 手段。 遥感技术寻找地下水 常规的水文地质调查找水方法是一种近感 方法，视域非常有限，程序也是由点到线， 再推测到面。而遥感找水方法是以遥感影像 为信息源和调查工具，既可由点到线到面， 也可由面到线到点。

7、遥感影像视域大，信息 记录详尽，常常能够显示整个储水构造或整 个水文地质单元的浮雕模型、地貌水系和岩 层的具体展布、褶皱和断裂构造的具体变化， 因此易于确定构造的规模和性质，易于找出 应力集中和产状发生变化的具体部位，从而 能够推断水脉和圈定富水地段。 遥感技术应用于水环境监测 传统的环境监测方法由于受到自然条件和时空等因素限制， 具有一定的局限性。如传统的水质测试方法主要是实地测 量或取水样在实验室测定，常用水质监测项目一般包括水 温、pH、SS、DO、BOD、COD、叶绿素a、有机污染物、重 金属及其他有毒物质等。尽管这种方法可以精确地测定出 某一位置表面水质的各项指标，但成本高且耗时长，

8、更为 重要的是难以给出这些水质指标在空间和时间上的连续分 布状况。而随着遥感技术的不断进步，在水环境监测中的 应用也越来越多。环境遥感监测技术具有以下特点：适 应性强，可进行大范围、立体性的监测，获取其他监测手 段无法获取的信息；效率高、信息量广，可以获得多点 位、多谱段和多次增强的遥感信息，提高监测分析的效率 和精度；可用于动态监测，建立水污染灾害预警系统， 实行应急实监测，最大限度地对事故进行控制和降低事故 的危害。 水环境遥感监测原理 水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射率不 同以及出现在遥感影像上的颜色差异来监测水污 染。影响水质的主要因子有水中悬浮物（浑浊 度）、溶解有机物质、病原

9、体、油类物质、化学 物质和藻类（叶绿素、类胡萝卜素等）。根据水 体的光学和温度特性，可利用可见光和热红外遥 感技术对水体的污染状况进行监测。清澈的水体 反射率比较低，往往小于10%，水体对光有较强的 吸收性。在进行水质监测时，可以采用以水体光 谱特性和水色为指标的遥感技术。目前，遥感技 术在水环境污染监测中的应用，主要集中在对水 体浑浊度、热污染、富营养化、石油污染等方面。 传感器接收水体辐射 遥感技术监测水体浑浊度 水中悬浮物微粒会对入射进水里的光发生散射 和反射,增大水体的反射率。浑浊度不同的水体 其光谱衰减特性也不同,随着水的混浊度即悬浮 物质数量的增加,衰减系数增大,最容易透过的 波段

10、从0. 50m附近向红色区移动。随着浑浊水 泥沙浓度的增大和悬浮沙粒径的增大,水的反射 率逐渐增高,其峰值逐渐从蓝光移向绿光和黄绿 光。所以,定量监测悬沙浓度的最佳波段为0. 650. 8m之间,此外,若采用蓝光波段反射率和 绿光波段反射率的比值,则可以判别两种水体浑 浊度的大小。 遥感技术监测水体热污染 水体热污染调查使用红外传感器,能根据热 效应的差异有效地探测出热污染排放源。热 红外扫描图像主要反映目标的热辐射信息, 无论白天、黑夜,在热红外像片上排热水口 的位置、排放热水的分布范围和扩散状态都 十分明显,水温的差异在像片上也能识别出 来。利用光学技术或计算机对热图像作密度 分割,根据少量同步实测水温,可正确地绘出 水体的等温线。因此热红外图像能基本上反 映热污染区温度的特征,达到定量解译的目 的。 遥感技术监测城市污水 城市大量排放的工业废水和生活污水 中带有大量有机物，使水质恶化。卫星 遥感技术通过水体在光谱影像上的差异 来判定水体污染的变化，不仅能够实时 观察污染物的运动特点，还可以根据水 中的悬浮物作为判定指示物来追踪污染 源。而水环境COD污染遥感模式的建立 为从遥感影像上快速、大面积获取COD 信息提供了一种技术手段! 水体富营养化的监测 水体富营养化是水体接纳的N、P等营养元 素超过了自身的最大负荷量,造成水体中浮 游植物大量繁殖,