刘洲阳 王晓东 张澳林 李天昊 张九江
华北水利水电大学 测绘与地理信息学院 450040
【摘要】上世纪八十年代以来，人们越来越注重计算机与水文的应用，其中最典型的就是地理信息系统和遥感在水文上的应用。本文将详述遥感在水文中的应用、地理信息系统在当下水文系统上的复杂应用以及遥感资料同地理信息系统的结合。以期我国的水文发展能取得更好的成就。
【关键词】地理信息系统；遥感；水文
引言
我国从上世纪50年代开始，计算机开始与水文结合起来，探索新的途径。人们通过物理模型和数学模型，在计算机内部进行模拟，来模拟水文。一直到80年代，计算机与水文的结合真正有了大的效果，形成了地理信息系统和遥感，它们通过一系列成熟的手段为人们探测水文，使得我们在水文上有了大的发展。
1.水文中的遥感
1.1极轨卫星资料在水文模型参数估计中的应用
在水文的运动过程中，地表条件起着极大的作用，土壤的湿度、地貌以及地表上河流的流向等因素，都是水文过程中重要的变量。在水文模型的构建和演算过程当中，要充分考虑这些条件。关于地表的各种参数和资料的获取，主要依赖于极轨卫星。当前的极轨卫星技术发展已经极为迅速，它位于地球上空650到1500公里之间，覆盖全球，且精度可观。它记录着地面上各个地区的地表情况和气象情况，为人们的生活和地球探索提供了极大的便利。极轨卫星将地面上的地表条件、各种关键参数以图像的形式上传到云端，然后由技术人员利用计算机、遥感技术进行处理，加入到水文模型的运算当中，由水文模型进行数次的运算和模拟，合理的预测水文的运动，为人们的水文活动提供导向。
1.2根据Landsat图像估计植被指数和叶面指数
Landsat图像是由Landsat卫星拍摄上传的图像，它是水文模型中最关键的数据来源。地表上的植被情况和叶面覆盖状况对水文运动来说是极为关键的参数，以“树叶面积指数”和“标准差植被参数”来代表它们的情况[1]。这些参数可以通过Landsat的两个信道进行计算，根据计算结果得出植被指数和叶面指数。通过对比不同季节、不同地区的相关指数，可以预测当地的植被覆盖情况，这对当地的水文过程是至关重要的，工作人员可以根据这些数据推测出当地水文的截留情况、蒸散发情况和下渗情况等，这些都是水文模型中的关键参数，对水文的预测和记录起到至关重要 的作用。
1.3根据地球静止卫星资料生成历史径流时间序列
地球静止卫星位于距离地球赤道3.6万千米的外太空中，它与地球的自转速度相同，于地球相对静止，所以叫做地球静止卫星。它也可以传回来一些高分辨率的图文资料，供人们研究水文。地球静止卫星可以长时间的记录历史径流等资料，与极轨卫星相比它的资料更为庞大、久远，数据量更大。地球静止卫星有很多，如：Meteosat、GOES、GMS、INSAT等，它们都有不同程度、不同地区的历史径流资料，相关技术人员可以根据这些资料构建一个大区域的水文模型，模拟这个区域的降雨径流情况，生成历史径流时间序列。
1.4地面天气雷达用于洪水预报
遥感技术在水文方面的应用，不仅可以勘察江河山川、地表径流，还可以进行天气的预测，对洪水等自然灾害也可以提前预报。
在经过数次的迭代训练之后，水文模型有了基本的泛化性，可以预测训练集以外的数据。应用遥感资料可以作为数据输入已经训练好的水文模型当中，通过调整个别关键参数来大致预测当前区域的水文过程，通过这样的行为来预报自然灾害。地面的天气雷达是多功能的，不仅可以用于预报天气，也可以上传空气湿度、预测降雨量，把大量的水文资料上传到数据中心，正是天气雷达对于数据的及时传输，才能使得技术人员能快速的预测自然灾害，及时的进行人群的疏散和避难。
2.遥感资料同地理信息系统内其他资料的结合
对于水文的深入研究，仅靠遥感是远远不够的，地理信息系统和其他资料也十分重要。地理信息系统是对世界各地的地理信息的收录和预测，其他的信息源主要是数字化图和各种地形模型，它们可以从各个角度收集不同的信息，最终整合成一份资料，在一个系统中各自发挥出不可替代的作用。
2.1遥感资料同各种图的结合
水文业务的数据来源大部分都是高分辨率的图像，遥感资料与图的结合是水文工作最灵活、也是非常必要的方法。比如，在水文的降雨径流模型中，土壤的储水量是一个极为重要的数据，它可以根据水循环的原理推测出降水量，对人类的农业活动有极其重要的作用。土壤的储水量取决于土地利用和土壤类型。关于土地利用，可以由Landsat图像进行推测。关于土壤的类型，可以根据由各种设备传回来的图像[2]，并且经过数据处理得到的数字化土壤分布图来推测出来。遥感资料与各种图的结合，可以使得人们在原本无法直接探测的地方、或者难以勘探的地方，通过侧面数据的形式进行推测，得到相关精确的、专业的数据，解决人们的勘测难题，为人们的生活提供更多便利。
2.2遥感资料同数字高程模型资料的合并
水文模型中，通常是将一个流域划分成若干给水文的相似单元，这些单元是具有相似特征的。在划分水文单元的时候，是需要高程、坡度等关键变量的参数的。遥感资料与高程模型资料的合并，正好可以应用于确定水文相似单元。遥感资料提供数据源，高程模型进行数据的运算和训练，经过多次的演算后，模拟出水文的降雨径流模型，进而划分出水文的相似单元。它可以把水文模型的模拟更加具体化，对局域的水文过程有更深的研究，让人类的生存活动更有针对性。
3.地理信息系统在水文上日益复杂的应用
目前地理信息系统具有多样化、不均衡等特点，各种各样的地信系统应用在水文上。地理信息系统根据使用情况和复杂程度分为四种：第一种是具有特别用途的自我完善型系统。这类地理信息系统并没有统一的标准，它的研制也相当耗费时间。它更偏向于小范围内部的自我更新和自我完善，根据其特殊性进行研制。第二种是用PC端的ILWIS系统搭建的地理信息系统[3]。它主要注重系统运行的效率，将一些数据处理交给计算机，它的运行依赖于ILWIS—GIS系统，某些程序不能随意更改，应用范围较小。第三种是工作站应用的ARC/INFO系统，它可以进行大数据量的数据处理，主要用于大型水文流域数据处理，它的程序更改较为麻烦，需要程序与主机编程信息耦合程度高。最后一种是工作站和主计算机使用的GRASS系统，它是一种高度复杂的系统，可以处理大量数据，此外，它还有较高的灵活性，可以将各种程序组合起来，具有较好的发展潜力。
4.小结
地理信息系统和遥感在水文上的应用广泛。水文中可以通过各种图像技术和卫星资料进行遥感技术的应用，也可以通过多级复杂的地理信息系统进行水文探测，这对人类的生存活动提供了极大的便利性。
【参考文献】
[1]曹会哲.遥感技术在水文地质勘察中的应用[J].工程技术研究,2021,6(02);96-97
[2]王晓波.遥感技术在水文与水资源工程中的应用[J].2021(01);153-154
[3]康青勇.浅谈地理信息系统在水文水资源方面的应用[J].四川水泥,2016(08);321