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關于DEM遙感技術在水利工程運用中的探討
RSS 打印 復制鏈接 發布時間:2019-06-17 11:41:49

摘要:本文作者從DEM生成與應用的角度,對DEM的遙感技術在水利工程中的運用進行了分析。 

關鍵詞:DEM技術;遙感技術;水利工程 

引言 

現在科學技術的不斷發展,直接推動了數字化技術、傳感器技術、計算機技術以及通訊技術等技術的不斷提升,現在衛星遙感水平也已經進入到了一個飛速的發展時期。水利工程的地質勘測由于遙感技術水平的提升而變得越來越方便,同時遙感技術正在朝著高精度、多光譜以及高時空分辨率的方向不斷的發展。作為一組實地模型,數字高程模型(DEM)的主要表現形式就是數值列陣,其屬于一個數字地形模型的分支,主要是對各種地貌因子進行描述,比如坡向、地面坡向等線性組合以及非線性組合成的空間分布。 

1 如何生成與應用DEM 

1.1 對方法和數據源等進行提取 

DEM的載體就是二維平面,通過二維平面將規格的網格建立起來,采用“z”坐標在格網點當中對每個點的高程進行表示,可以利用以下幾種方式針對DEM進行提取:(1)在高程數據、高程點以及等高線當中產生的矢量數據,主要采用人工網格法、三角網法以及曲面擬合法等方法作為其內插方法。(2)對立體像當中的圖像進行提取,而RADASAT衛星圖像以及SPOT衛星圖像則屬于其數據的主要來源。 

1.2 生成步驟 

對Data模塊當中存在的各種子模塊進行選擇,選擇在Create Surface函數當中的存在著高程數據點的各種資料,然后將數據輸入進去,Z方向的屬性在其中是由Elevation字段表示的。網格的大小與文件的分辨率之間呈正相關的關系,選擇正方形網格作為輸出文件,其具有20m的網格邊長,采用單精度浮點數作為數據類型。經過大量的分析,我們知道相對于線性插值而言,非線性插值產生的等高線呈現出比較平滑的特點,所以采用非線性的rubber sheeting作為文件的插值方式。在將上述的步驟完成之后,對Data Prep模塊中存在的mosaic函數進行選擇,對小塊網格進行拼接,直到將完整的大圖獲取。 

1.3 應用有限單元法 

在投影參考以及地理坐標配準建立的前提下,DEM數據才能夠被使用。配準利用幾何變換的方式將格網系統數據向另一個格網系統進行轉換,其中包括幾何糾正以及投影轉變。要想保證高精度圖像的準確性,就可以對有限單元法進行充分的利用,從而進行科學的數值分析。分析對象在有限單元的處理下能夠被分解成為比較小的單元,同時還要將簡單的函數組合建立起來,從而能夠將集合代數方程獲取。作為一種從局部到整體的數據分析手段,有限單元法能夠對部分圖像的控制點進行矯正,從而使整體圖像的準確性得以提升。要想將局部圖像所對應的變換方程獲取,就可以對分割圖片內的地面分割點進行充分的利用,其中每個基本單元的性質都屬于獨立三角形,以這些獨立三角形作為基礎實施一系列的幾何變換。作為一種三角形單元的劃分方法,Delauuay具有較小的配準格網的角度變化。 

2 基于DEM的遙感技術在水利工程中的具體應用 

2.1 基于DEM的遙感技術在水利規劃當中的應用 

現在在水利規劃中開始廣泛的應用到了遙感技術,因為水利規劃會在很大程度上受到地形的影響,因此如果地形圖比較陳舊,就需要針對地形圖進行重新測繪,這樣就將大量的時間和物力浪費了。而遙感技術在水利規劃當中的應用則能夠有效的防止出現這種情況,而且基于DEM的遙感技術還具備資料準確、獲取時間短以及現實性強的特點。通過對基于DEM遙感技術的充分利用,水利部門就能夠對受到污染的河流進行探測,隨后就可以以監測到的數據為根據,詳細而全面的評估水環境,并且還能夠進一步的將該河流的被污染程度以及水容量確定下來。通過對基于DEM的遙感技術的有效運用,還可以使水利勘察工作被大大的簡化,通過準確的規劃,最終能夠將河流水域容量在不同時期的資料收集起來。 

2.2 基于DEM的遙感技術在水庫工程當中的應用 

作為我國水利工程的重點內容,水庫建設與我國的發電、灌溉以及供水等民生內容具有非常密切的關系。在水庫的淹沒范圍和移民規劃等各項工作當中可以對基于DEM的遙感技術進行充分的利用,其不僅具有較高的準確性,而且還比較精細。傳統的小比例地圖的更新時間往往比較長,沒有將現實地形準確的反映出來,在對水庫建設進行規劃的時候往往需要耗費很多的人力和物力。通過對基于DEM的遙感技術的運用能夠在計算機當中對傳統的紙質信息進行存儲,這樣就能夠使規劃工作的工作效率得到切實的提升。在規劃水庫的建設過程中,運用基于DEM的遙感技術能夠對水庫的淹沒區域進行科學而宏觀的調查,因此其權威性比較強。與此同時,還可以利用遙感技術提取水庫的水面面積: (1)首先是采用幾何精糾正的方式針對遙感圖像進行收集,在對使用收集到的衛星資料之前,需要針對其實施相應的計算機圖像處理。利用在高空中的遙感衛星掃描水庫,最后得以成像,在這個過程中成像的幾何精度就會收到一些微小誤差的影響。這時候需要實施幾何精矯正,也就是在同一大地坐標網格上糾正遙感衛星圖像。(2)增強圖像與識別水體:要想將精確的水庫水面面積獲取,就必須要重視對圖像當中水體識別的工作環節。利用基于DEM的遙感技術可以采用圖像增強技術將水體突出。一般采用邊緣增強以及濾波的方式,該方法首先是利用濾波卷積核掃描全圖像,這樣就能夠將水陸界線突出出來。然后將上一階段的工作作為基礎,通過對計算機程序的運用就能夠對水體進行識別。作為一種有效的確定水體的技術,需要將近紅外波段的遙感信息當中合適的近紅外波段選用出來,這樣就能夠將其水體閾值確定下來,其中水體就是低于該值的像元,非水體就是高于該值的像元,從而分開水體和其他地物。(3)將水面面積從遙感影像上提取出來:由計算機逐個進行統計經過水體識別后的每幅圖像上的水體像元,這樣就能夠將水庫庫區在不同水位時的水面面積值確定下來,然后利用人工校核的方式對計算機自動解譯的結果進行處理,這樣可以有效的防止誤判的情況出現,并且能夠使精度得以提升。 

2.3 基于DEM的遙感技術在河流治理當中的應用 

科學合理的河流治理工作不僅能夠對國家的生態環境起到較大的保護作用,同時還能夠使河流區域內人們的生命財產安全得到充分的保障。因此水利部門必須要對河灘以及河床采取有效的穩定措施,最終使河道排洪排沙的通暢性得到有效的保證。在對河流進行治理的時候,其中最為關鍵的資料就是水底以及河岸全方位的立體圖形,采用基于DEM的遙感技術能夠對河流的河道地貌、水文以及水質等進行有效的勘測,然后利用波段進行相應的處理,將相關的圖像得到,再通過對計算機的運用針對圖像實施一系列的光學處理,在處理的過程中需要將其中的次要信息屏蔽掉,這樣就能夠將水下的泥沙分布以及地形地貌等詳細的資料得出來,通過科學的技術處理,就能夠對具有清晰以及客觀等特點的圖片信息進行獲取,這樣對水利部門對河流的治理工作具有非常重要的幫助作用。 

3 結束語 

綜上所述,作為一種單項的數字地貌模型,DEM技術能夠將坡度變化率、坡度以及坡向等相關的地貌特征派生出來。而遙感技術則能夠將大范圍遙感數據獲得,并且可以將地面的自然地貌以及人文現象展現出來,宏觀的展現地球內事物的形態分布。除此之外,基于DEM的遙感技術還具有較大的勘察范圍、較快的信息獲取速度以及較強的信息綜合性,因此在建設和發展水利工程的過程中得到了非常廣泛的運用,屬于建設水庫工程、治理河流以及規劃水利的關鍵性技術,因此其發展前景十分廣闊。 

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