地下水遥感监测研究进展

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1、地下水遥感监测研究进展阿布都瓦斯提•吾拉木，秦其明（北京大学地球与空间科学学院遥感与GIS研究所）遥感技术作为宏观、综合、动态、快速监测和评价自然资源的有效手段，在快速、大面积监测地下水中发挥着重要作用，它可以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，确走英分布，评价地下水水质，对地下水动态变化进行监测与预测等。因此，对30多年来国内外遥感监测地下水的研究进展进行综合了解，对应用和推进这项技术具有重要蕙义。一、国外地下水遥感监测发展状况国外遥感技术应用

2、于地下水资源的勘探评价可追溯到1961年，已经有40年的历史。最早科学家们主要用热红外航空相片•，利用从遥感图像捉取的地形信息和简单的水循环模型判断地下水的存在，参照指示植被初步判断流出带和地下水补给来源。进入20世纪80年代后,随着多时相、多波段、多角度、高光谱和微波多极化遥感技术的发展，多源遥感数据广泛用于与地下水密切相关的地质条件的解译分析和地下水冇关的地表植被、温度、土壤水分等环境因索的提取，取得了有效的成果。有些学者从遥感图像屮提取地层岩性、构造、水文等水文地质信息，确定了有利的蓄水构造

3、，判断含水层发育规律及各种边界类型，再结合物探结果，对地下水资源进行了较准确地评价。JKrishnanmrthy利用1RS卫星，对研究区岩石类型、构造特征和地形条件作可视化，通过线性扩展、波段融合、滤波和边缘提取等图像处理方法进一步推进了地下水提取方法。WFinch,TKGhosh等主耍是结合指示因素、流域特征、水系和植被光谱特征，以目视判读为主推断出地下水存储带。20世纪90年代以来，地下水遥感监测技术研究得到了较全面的发展，数据源更加丰富,方法上日趋成熟。其手段有航空遥感和航天遥感；遥感波段有

4、可见光、近红外、热红外和微波L、C波段等；其方法发展到RS、GIS、GPS-体化应用研究方向，述冇一些学者建立数学模型和遥感反演模型直接和间接提取地下水位。通过多源遥感资料与水文、地质和物探资料的拟合，建立由地质、地貌、水文因素线形特征图、土地利用图，DEM和实测数据构成的地理信息系统，推断浅层地下水富水区，大致评价了地下水位。Har-ral等人利用遥感、地理信息系统和地球定位系统结合精确地绘制了已知泉水的分布，并预测了未知泉水的分布位置。SAKomarov等人结合微波遥感和光学遥感，在水文因素、

5、土壤介电常数和土壤对雷达波段的反射特性的基础上，人造水库周边地区作为研究区，建立土壤水分和地下水Z间的实验方程，提岀了在地下水位3米以上的高水位区测定地下水位的方法。不过，SAKomarov研究思路的基础是土壤水分和地下水的定量关系，由于雷达监测土壤水分研究还处于试验研究,土壤水分的监测糟度直接影响地卜水评价模型，此外，其研究对象为特殊的环境如人造水库,无法推广到一般的自然环境，不少遥感反演参数和问题需耍进一步完善。二、国内遥感监测地下水资源的研究进展国内对地下水资源的遥感研究始于20世纪80年代

6、初期，但发展迅速。20世纪80年代后期，我国科研工作者把热红外遥感技术用于地下水资源的勘探与评价，如使用航空遥感和气象卫星资料进行地下水资源的勘探与评价，但航空遥感成本高、覆盖面积小，无法广泛应用；而气象卫星NOAA-AVHRR热红外通道数据分辨率低，没能得到预期的精度和应用效果。这些早期的研究，对于我国地下水资源遥感监测作了一些冇益的探索。世纪之交，我国遥感找地下水的研究工作以西部干旱、半干旱地区作为研究对象，使用的遥感数据有：地球资源卫星LandsatMSS.TM和ETM+,合成孔径雷达SAR

7、。一些学者报道了应用卫星遥感数据提取与地下水富集相关的地表含水断层、裂隙、线性构造及地而湿度、温度等信息。尽管遥感图像的光谱分辨率、空间分辨率、辐射分辨率和时间分辨率不断提高,而口具有一定穿透能力的雷达遥感技术不断成熟，由于遥感本身的局限性（如卫星遥感只是地表的反映，不能透视地下；微波能渗透到干燥土壤一定的深度，但对湿润地区或土壤湿度较大的地表渗透能力有限），遥感监测地下水的研究工作主要集屮在提取含水层性质、区域水文地质特征和地表水系特征等方面，如李廷祺等从MSS图像判别含水层的岩性，区域地形地貌

8、特征和地表水补给源，结合其成因类型对塔里木盆地地下水量、水质和埋藏深度等因素进行分析，按矿化度对地下水进行分类，定性地描绘了地下水量和地下水位的分布。地表热异常是热红外遥感监测地下水的理论基础。研究表明，LandsatTM6通道空间分辨率较高，测量地表温度变化比较理想，地表温度的分布异常现象可以反映地下水富集带信息，结合图像可解译的地下水富集带所处的岩石层，可以判断地下水活动特征，防止矿区水害。王飞跃等人从研究干旱区地下水与植被关系入手，推断出浅层地下水的富水区；根据干旱区地表水主