遥感水文模型的研究进展-地理学报

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1、赵少华等：遥感水文耦合模型的研究进展5遥感水文耦合模型的研究进展赵少华1,2，邱国玉1，杨永辉2*，吴晓1，尹靖11.北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室//北京师范大学资源学院，北京100875；2.中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心//河北省节水农业重点实验室，河北石家庄050021摘要：遥感水文的耦合模型在目前生态环境领域，特别是在水资源的应用和管理中其作用日益重要，具有大流域尺度上快速应用、实时动态监测等优点。结合国内外近年来取得的研究成果，文章综述了遥感水文耦合模型的研究进展。首先介绍了遥感技术在水文学中的应用，讨论了它的

2、分类发展概况，接着介绍了几种主要的遥感水文耦合模型及其应用实例，包括SCS（SoilConservationServices）模型、SiB2（SimpleBiosphereModelversion2）简化生物圈模型、SRM（SnowmeltRunoffModel）融雪径流模型以及SWAT（SoilandWaterAssessmentTool）模型，最后展望了遥感水文耦合模型未来的发展趋势，指出尺度问题上的时空变异性仍是其发展的关键，与GIS（Geographicinformationsystem）及其他空间技术的相结合是其未来发展的重要方向，从而为水文学、

3、水资源的预测评价等研究提供参考。关键词：遥感；水文；径流；流域中图分类号：P338.9文献标识码：A文章编号：1672-2175（2006）06-1391-06赵少华等：遥感水文耦合模型的研究进展5水文模型是以水文系统为研究对象，根据降雨和径流在自然界的运动规律建立数学模型，通过电子计算机快速分析、数值模拟、图像显示和实时预测各种水体的存在、循环和分布，以及物理和化学特性[1]。通过对各种参数的计算，水文模型可以对河流、流域、径流以及水体等进行监测预报、水资源调度等。然而随着社会的发展和科学技术的不断进步，对水文模型的功能要求也越来越多，也越来越高，从单纯

4、的流域某控制断面的洪水预报到全流域的洪水、水资源调度，导致模型的框架结构越来越复杂。地理信息技术和遥感技术的发展更是大力促进了水文模型的应用和发展。对于遥感在水文模拟中的应用，Schultz[2]举出了利用多光谱Landsat卫星数据估算模型参数、利用NOAA红外卫星数据作为模型的输入量来计算历史的月径流量以及应用雷达测雨数据于分布式模型中来实时预报洪水的三个例子。水文模型需要大量的空间数据，通过遥感技术可以为其提供DEM（数字高程模型）、土地覆盖/利用、降雨、地表温度、土壤特性、LAI（叶面积指数）和蒸散发等资料[3-5]。遥感水文的耦合模型是流域水文模

5、型发展的一个重要方向，有广阔的发展前景。简单来说，遥感水文耦合模型就是与遥感信息相结合的水文模型，模型中可以直接或间接地应用遥感资料，通过遥感水文耦合模型可以在更大范围内更准确地估算流域的水文概况、水体变化监测、洪水过程监测预报等。然而目前国内外对遥感水文耦合模型的研究还不多，还没有对该方面的研究做系统深入的报道，本文正是基于此目的，综述了近年来遥感水文耦合的模型在国内外取得的研究成果，分别讨论了它的分类发展概况、几种主要的遥感水文耦合模型及未来的发展趋势，以期为水资源、水文学的预测评价研究等提供参考。1遥感技术在水文学中的应用遥感技术在水文学中的应用大致

6、可分为两个方面：一是直接运用：如降雨量变化的估算[6]、水体（湖泊、湿地等）面积变化的推算[7-10]、冰川和积雪的融化状态监测以及洪水过程的动态监测等（其中监测洪水过程的动态最具有代表性）。如Zhang等[11]在长江的汉口段流域上，提出利用高分辨率的QuickBird2卫星影像资料估算河流流量的方法，该法通过与河流宽度－水位及遥测水位－流量关系曲线耦合来测量河流水面宽度变化，从而准确评估其流量。二是间接运用：利用遥感资料推求有关水文过程中的参数和变量。通常是利用一些统计模型和概念性水文模型、经验公式等，结合遥感资料来获取诸如径流、水质（如全氮TN、全磷

7、TP、悬浮物SS、化学需氧量COD、生物需氧量BOD等）、土壤水分等水文变量[12]，如对径流的估算，可通过估算降雨、截流、蒸散发和土壤蓄水量等参数来进行[13]。对于全球或区域尺度上的蒸发估算，赵少华等：遥感水文耦合模型的研究进展5遥感技术不仅具有对大面积地面特征信息同时快捷获得的手段（使得常规手段无法比拟），而且也是目前最经济和最准确的手段[14]。Castruccio等[15]曾估计，遥感用于防洪抢险、水资源规划与管理中的效率时，其在水文学中应用的产投比达到1∶75-1∶100。2遥感水文耦合模型的分类及其发展就目前的研究情况，遥感水文耦合模型大致可

8、分成三类：一是遥感信息和地面同步实测资料的回归模型。此类模型基本上