遥感地质学课件：专题-水问题遥感.ppt

1、1水问题遥感2水问题遥感o 1 水资源调查与预测水文要素提取、水系变化提取o 2 水污染监测o 3 水环境监测叶绿素、水色、泥沙、污染物o 4 洪涝旱灾害监测淹没面积以及损失评估、洪水演进o 5 水土流失调查强度分级、及其动态变化o 6 河口河道湖泊水库淤积调查o 7 大型工程和环境效益评估 345水污染监测水污染的类型和遥感表征6水污染监测的物理基础7水污染监测的物理基础（2)8水环境监测o 利用航空热红外扫描图像确定热电厂排水口处水体的热污染； o 利用SAR图像确定海面油污染的范围及用红外扫描仪确定油膜的厚度； o 利用TM图像确定水生物(藻类)、赤潮的范围等等都是遥感技术应用的例子。o

2、 近10年，在水质量定量监测方面的研究有了长足的进步，采用高光谱对水体所含化学要素的定量研究正在官厅水库和太湖进行，为进行大面积的水环境监测提供先进而价廉的方法，从而取代传统的水样化验方法。 9洪涝灾害监测o TM和MSS探测器必须在晴朗无云的条件下才能正常工作，但在洪水泛滥的时候这些天气条件很少见，卫星探测的云层下的洪水数据是不可信的。 o 机载和星载孔径雷达（SAR）凭借其能穿透云层和全天候探测的能力显示出探测洪水范围的潜力。o 1998年长江和松花江洪水的遥感监测。10水土流失调查o 土壤侵蚀量的大小受自然因素和人类活动的综合影响。除了与降雨、径流过程有关外，还与土壤、岩性、地质、地貌、

3、植被、地形、土地利用、水系分布等因素有密切关系，而遥感技术在获取这些宏观信息方面具有独特的优势。o 根据动力作用类型，土壤侵蚀可分为水蚀、风蚀和融冰侵蚀三大类型； 根据侵蚀强度，土壤侵蚀可分为剧烈、极强、强、中、轻及微6个等级； 而根据侵蚀的危险程度，可分为毁坏、极险、危险、较险和无险5等。11水土流失调查（续）o 全国第一次土壤侵蚀遥感普查；o 全国第二次土壤侵蚀遥感普查；o 通过这次普查，除了可以了解目前全国土壤侵蚀的现状外，还应该了解近10年来各种水土保持措施所取得的效果，比较治沟、治坡等工程措施以及生物措施的效果。o 由遥感技术获取的下垫面信息，是研制流域产沙汇沙模型的基础资料。12河

4、口河道湖泊和水库泥沙淤积调查河口河道湖泊和水库泥沙淤积调查 o 充分发挥遥感图像可以客观地记载历史的优势，采用跨年代多时相遥感影像，分析冲淤的空间和时间变化。遥感资料与水文及其他测量资料的互补也是十分必要的。o 利用多时相(包括建库后水位较低时)遥感影像及建库前的DEM，可以确定水库库容和库容曲线。与用全球定位系统定位结合回声测深仪测量的方法相比，这种方法具有快捷和成本低的优点，但精度相对较差，其关键在于是否有水位足够低时的遥感影像。o 鉴于我国目前多数大、中型水库建库后没有进行过库容测量而淤积情况又比较严重，这种方法虽然精度稍差，仍不失为一种简捷有效的方法。 13河口河道湖泊和水库泥沙淤积调

5、查河口河道湖泊和水库泥沙淤积调查o 对于湖泊而言，用以前的水下地形测量成果作DEM，也可以采用类似的技术途径测定湖泊蓄水容量的变化和蓄水量与水位的关系曲线。o 载有雷达测高仪的卫星的出现（如地球卫星、海洋卫星，ERS1和最近美国/法国的TOPEX/Poseidon型卫星）使对湖泊和大型河流的水位测量成为现实，且精度可推至厘米级。o TOPEX/Poseidon型卫星的任务是获得地球各大洋外貌的全球视图。提供充分准确的数据来改进预测大洋循环运动的模型。14大型工程选址和环境效益评估大型工程选址和环境效益评估 o 大型工程的建设对拟建地的自然条件特别是工程地质条件有许多严格的要求，还需要从技术经济

6、的角度对不同方案进行评价，遥感技术可以提供各种所需的信息，提高工作的效率和质量。o 在三峡、小浪底、万家寨、二滩、东风及龙滩等水电站，以及引沁入汾和珠澳供水等工程中都广泛利用了遥感资料，这些资料在区域稳定性评价和选择规划方案等方面起了重大作用。 1516长江三斗萍等高线图长江三斗萍等高线图17Terrain Gradient MapSandouping, Yangzi River1819B3-D Display of Sandouping, Yangzi Riverdy20Normal Water Level of Yangzi River , Sandouping21Water Lever

7、= 165 Meter,Yangzi River,Sandouping165 m 22Water Level = 175 Meter,Yangzi River,Sandouping175 m23Water Level = 185 Meter,Yangzi River, Sandouping185m24Light-Simulated Image of Sandouping25例：深圳湾填海和河道整治26大型工程选址和环境效益评估大型工程选址和环境效益评估o 水库建设环境效益评估中的重要内容之一是水库的淹没调查，它涉及到移民、安置和赔偿等一系列复杂而敏感的问题。o 遥感技术可以调查淹没损失，在三峡

8、、二滩及黑龙江上中游梯级开发规划中和十几个水库都采用了这一技术方法。o 遥感技术还可以调查移民安置区的环境容量，确定安置区在水、土(坡度较小的可开垦耕地的面积)和其他资源方面承受移民的能力。 27遥感应用的总结o 数据预处理（几何纠正、辐射纠正）o 数据分析（）o 模型参数率定与验证（）o 制图输出28* 本案例摘自 黄河973项目课题2研究成果,仅可用于教学，请勿用于其它目的。引用请注明出处。水循环要素的遥感提取研究水循环要素的遥感提取研究*1. 技术支持2. 原理基础3. 过程介绍4. 反演结果5. 精度探析29一、技术支持一、技术支持q 数数 据据 源源 日本的静止气象卫星日本的静止气象

9、卫星GMS-5卫星影像卫星影像 中国新发射的静止气象卫星风云二号中国新发射的静止气象卫星风云二号 q 影像波段影像波段 （1）可见光波段（可见光波段（VIS） （2）热红外波段（）热红外波段（TIR） 空间分辨率空间分辨率1.25km时间分辨率时间分辨率1 hour波谱范围波谱范围0.55-1.05m 空间分辨率空间分辨率5km时间分辨率时间分辨率1 hour波谱范围波谱范围10.5-12.5 m 30二、原理基础二、原理基础q 降水反演降水反演 降水与不同云层和生存时间有直接关系；降水与不同云层和生存时间有直接关系； 中国横跨多个气候区，为适应低空、非对流云系统，中国横跨多个气候区，为适应低

10、空、非对流云系统， 应引入了多种云层信息；应引入了多种云层信息； 云层划分：冷云、高云、中高云、中低云和低云；云层划分：冷云、高云、中高云、中低云和低云； 将云生存期与地面将云生存期与地面GTS雨量站点进行回归，建立雨量站点进行回归，建立 回归模型：回归模型： 残差率定和模型修正残差率定和模型修正bCDaPiii51)(31二、原理基础二、原理基础q 蒸散反演蒸散反演 地表能量平衡方程地表能量平衡方程 其中：其中：In地表净辐射；地表净辐射；L潜热通量；潜热通量；P感热通量；感热通量；Qs土壤热通量；土壤热通量； B生物质能消耗生物质能消耗 能量计算与蒸散反演能量计算与蒸散反演BQPLISn3

11、23、过程介绍、过程介绍每小时可见光数据每小时的红外数据绘制云覆盖图大气校正表面温度和反射率云的分层和频率降雨量处理降雨量图全球净辐射实 际 蒸散GTS降雨量站数据欧洲气象卫星日本卫星风云2号大气温度和能量平衡过程流域水循环334. 反演结果反演结果 2000年年1月流域降水反演月流域降水反演34（1 1）降水）降水2000年年2月流域降水反演月流域降水反演35（1 1）降水）降水2000年年3月流域降水反演月流域降水反演36（1 1）降水）降水2000年年4月流域降水反演月流域降水反演37（1 1）降水）降水2000年年5月流域降水反演月流域降水反演38（1 1）降水）降水2000年年6月流

12、域降水反演月流域降水反演39（1 1）降水）降水2000年年7月流域降水反演月流域降水反演40（1 1）降水）降水2000年年8月流域降水反演月流域降水反演41（1 1）降水）降水2000年年9月流域降水反演月流域降水反演42黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（1 1）降水）降水2000年年10月流域降水反演月流域降水反演43黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（1 1）降水）降水2000年年11月流域降水反演月流域降水反演44黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（1 1）降水）降水2000年年12月流域降水

13、反演月流域降水反演45黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（2 2）蒸散）蒸散2000年年1月流域蒸散反演月流域蒸散反演46黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（2 2）蒸散）蒸散2000年年2月流域蒸散反演月流域蒸散反演47黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（2 2）蒸散）蒸散2000年年3月流域蒸散反演月流域蒸散反演48黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（2 2）蒸散）蒸散2000年年4月流域蒸散反演月流域蒸散反演49黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G199904

14、36）（2 2）蒸散）蒸散2000年年5月流域蒸散反演月流域蒸散反演50黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（2 2）蒸散）蒸散2000年年6月流域蒸散反演月流域蒸散反演51黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（2 2）蒸散）蒸散2000年年7月流域蒸散反演月流域蒸散反演52黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（2 2）蒸散）蒸散2000年年8月流域蒸散反演月流域蒸散反演53黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（2 2）蒸散）蒸散2000年年9月流域蒸散反演月流域蒸散反演54黄河流域

15、水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（2 2）蒸散）蒸散2000年年10月流域蒸散反演月流域蒸散反演55黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（2 2）蒸散）蒸散2000年年11月流域蒸散反演月流域蒸散反演56黄河流域水资源演化规律与可再生维持机理研究（G19990436）（2 2）蒸散）蒸散2000年年12月流域蒸散反演月流域蒸散反演575. 5. 精度探析精度探析2000年黄河流域二级区降水反演校验年黄河流域二级区降水反演校验反演结果 公报结果 流域名称 mm 亿 m3 mm 亿 m3 黄河流域黄河流域 340.8 2719.0 381.8 3

16、016.2 河源龙羊峡 388.6 511.7 413.2 544.0 龙羊峡兰州 382.4 356.6 412.6 384.8 兰州河口镇 176.0 283.3 182.9 294.5 河口镇龙门 312.1 349.8 338.9 379.8 龙门三门峡 405.2 770.8 478.6 910.5 三门峡花园口 592.1 245.9 657.1 272.9 花园口以下 580.1 131.1 681.5 154.0 鄂尔多斯内流区 152.7 69.8 165.6 75.7 585. 5. 精度探析精度探析2000年黄河流域蒸散校验（据流域水量平衡）年黄河流域蒸散校验（据流域水量

17、平衡）反演蒸散 框算蒸散 框算反演 流域名称 mm 亿m3 mm 亿m3 mm 亿m3 反演/框算（） 黄黄河河流流域域 324.7 2590.4 363.3 2898.3 38.6 307.9 89.4 河源龙羊峡 368.5 485.3 321.6 423.5 -46.9 -61.8 114.6 龙羊峡兰州 337.8 315.0 297.0 277.0 -40.8 -38.0 113.7 兰州河口镇 227.3 365.9 257.7 414.8 30.4 48.9 88.2 河口镇龙门 286.1 320.7 323.6 362.7 37.5 42.0 88.4 龙门三门峡 384.3 731.1 479.1 911.5 94.8 180.4 80.2 三门峡花园口 438.1 182.0 565.2 234.8 127.1 52.8 77.5 花园口以下 441.0 99.7 880.2 199.0 439.2 99.3 50.1 鄂尔多斯内流区 198.9 90.9 165.6 75.7 -33.3 -15.2 120.1