卫星遥感数据在流域数字化中的应用
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卫星遥感数据在流域数字化中的应用 钟 沛 (浙江省水利信息管理中心，浙江 杭州310009) 摘 要：流域要素数据的明显不足，制约着诸多水利工作的发展.采用当今信息技术，实施流域数字化，满足水利工作对流域要素数据的迫切需要，从适应快速发展的水利事业.卫星对地观测具有获取信息丰富、快速和可持续观测的优势，是流域数字化的重要支撑技术之一，以遥感数据作为主要数据源，结合地面实测数据，在遥感图象处理、数据库、GIS等技术支持下，全面、准确、快速地获取流域要素数据，对流域数字化的实现起着至关重要的作用.
关键词：流域数字化；卫星遥感数据；应用
0 前言
随着我省经济持续快速地发展，城市化的步伐加快，水利建设日新月异，流域的大多数要素及相互关系变化加快，对水利建设和管理以及防灾抗灾提出了新的定位和更高的要求，水利只有加快现代化进程，才能适应形势的变化和发展.
水利建设和管理有其自身的规律和特点，山川大地，千峰万壑；河流水网纵横交错；地形地貌崎岖复杂；水文气象变幻多端.流域的自然属性、水文气象、水资源、水利设施、社会经济等要素相互作用，相关密切.由于受有限观测和处理数据手段的制约，过去获取要素数据内容明显不足、时间周期长、成本高，而且对很多要素及其相互关系数据的获取无能为力.流域数据的不足，制约着诸多水利工作的更快发展.对流域的自然状况、水利状况、社会经济状况和生态环境状况等及其与水利建设、管理和防灾减灾相关的基本要素及其相互关系的变化全面、准确、快速的掌握已成为当前水利工作的迫切需求.
应用现代信息技术，进行流域数字化，以流域为单元更科学、更实际地来组织和整合数据，数字化全局多层次立体描述流域，描述流域基本要素，又反映各要素的相互关系，并加以综合应用，来满足这个需求，从而促进水利事业的发展.
1 卫星遥感的特点
全面、准确、快速获取、更新并展示流域要素数据是流域数字化首要任务和基本特征.流域数字化主要以卫星遥感数据作为流域要素数据，尤其是流域全局数据，如流域地势地貌，植被，水利工程分布，水系，水资源时空分布，流域水文气象，流域洪涝旱灾状况等的数据源，结合地面实测数据，保证流域数据全面、准确、快速的获取和更新.
遥感对地观测视野广阔、重访周期短、可连续重复观测，其观测数据的现势性强、信息丰富.卫星遥感反映目标的空间位置、大小、形状与相互关系；波谱反射和辐射特征；时相变化.卫星遥感早期波段的设计就主要是为植被和水服务的，用以水利建设中的地质调查、水系流域调查、水土流失调查、水利工程建设和保护.近几年随着航天遥感技术的不断发展，卫星对地观测的空间分辨率越来越高，光谱分辨率越来越细，信息获取越来越丰富，数据越来越便宜.同时随计算机软、硬件技术的发展，遥感数据处理技术有了长足进展，数据处理更为容易和大众化，提取和更新数据更为方便.
卫星遥感对地观测中具有无可比拟的优势和先进性，是流域数字化的重要支撑技术之一，其遥感数据的获取和利用对流域数字化的实现，起着重要的作用.
2 卫星遥感数据类型和特性
目前能获得的卫星遥感数据有两类：光学成像遥感数据和雷达遥感数据.
光学成像遥感数据由光学成像遥感卫星获取，这种卫星搭载了观测地球表面的被动式探测器，在无云层、雾、霾、霭时吸收不同的光波长来量测地面反射来的亮度或辐射，具有直接识别地物的能力.每颗卫星都有自己独特的成像探测器和运行轨道.卫星是在一定轨道上定期定点通过，因此，卫星能重复获取任意一地的影像，提供最新的数据.每个探测器都有一定的分辨率和光谱模式.目前能获得的数据有多光谱30 m分辨率数据、多光谱25 m分辨率数据、多光谱20 m分辨率数据、多光谱16 m分辨率数据、多光谱4 m分辨率数据、全色10 m分辨率数据、全色58 m分辨率数据、全色3 m分辨率数据、全色2 m分率数据、全色1 m分辨率数据、全色07 m分辨率数据.某些影像卫星还提供立体像数据.
雷达遥感数据由雷达卫星获取.雷达卫星使用在微波波长范围内工作的主动传感器.它具有全天候、全天时探测能力和对一些地物的穿透能力，可以获取多种波束模式，不同入射角形成的不同分辨率、不同幅宽和不同信息特征的雷达图像.能获得的数据有多种不同的入射角获取模式，分辨率从10 m到100 m，幅宽从50 km到500 km不等的数据.
3 流域要素数据内容
卫星遥感数据内容非常丰富，根据实际能获得的卫星遥感数据及实际的需要，从中获取的流域要素数据主要有：
(1)流域地形地貌、交通道路.
(2)河流.
主要包括河源、上游、中游、下游、河口、河流走向等数据.
(3)水系.
主要有河网密度、河道长度、河流弯曲系数、水系类型等数据.
(4)流域.
主要有流域面积、流域形状、流域地面高程及坡度、流域倾斜方向、干流流向、区域地质、土壤、植被、湖泊等数据.
(5)海岸河口.
主要有海岸、河口形状；海岸、河口变迁数据；海塘数据；滩涂及围垦数据等.
(6)水文物理量.
主要有水面积、水深、水色、水温等.
(7)历史洪水.
主要有洪水过程、水文特征、洪水淹没范围、水毁工程、抢险等数据.
(8)水资源.
主要有水文要素时空分布、水资源量、水质、水资源开发与利用等.
(9)地下水.
主要有地下水位高低、储量、水质等.
(10)水环境.
主要有排污总量、污染物浓度、污染源类型等.
(11)水利工程.
主要有水库、堤防工程、蓄滞洪区、河道工程、水闸、水电站、圩区、机电排灌站等数据.
(12)土地利用现状数据.
主要有各类土地分布、面积等.
(13)水土流失数据.
主要有水土流失强度、面积等.
(14)社会经济数据.
主要有行政区划、历史古迹、基础设施、房屋建筑物、居民点和人口、人口密度估计数等.
4 卫星遥感数据处理
根据目前卫星遥感数据选择余地大的情况，流域数字化在卫星数据源的利用和数据处理中，选择和合理使用不同时相、不同种类(如LANDSAT TM、SPOT、IKONOS、RADARSAT等)、多种波段的数据，比例尺以1：5万和1：1万为主，以发挥卫星图像的宏观、整体概括性强的特点.对重点地区利用多时相、多波段遥感数据.数据处理采用数字图像处理技术及卫星像片数据复合、融合技术，增强和突出需强调的信息，提高解译水平和效果.此外，目前GIS也在不断进步，为遥感提供各种实用的信息分析手段，提高遥感数据自动分类的精度.遥感图像处理与GIS结合，地面实测数据与遥感数据复合，不仅清晰直观地反映各种数据的相互关系，而且能更有效地提取和存储、更新各类数据.
5 结论
卫星遥感以其他观测无法比拟的优势，在流域数字化中得到应用，其观测数据大大丰富了流域数据的种类，加快了数据的更新.遥感数据结合地面实测数据，并在数据库、GIS、数据图像处理、数据融合、虚拟现实等技术的支持下，全面、准确、快速的反映流域要素及其相互关系，对实现流域数字化起到重要的作用. 参考文献： 〔1〕宫鹏，史培军，浦瑞良，等.对地观测技术与地球系统科学〔M〕.北京：科学出版社，1996.
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