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淺析水文地質學:現代科技革命與水文地質學發展

水文地質學是研究地下水的數量和質量隨空間和時間變化的規律,以及合理利用地下水或防治其危害的學科,經歷了長期的發展過程。人們早在遠古時代就已打井取水。中國已知最古老的水井是距今約5700年的浙江余姚河姆渡古文化遺址水井。古波斯時期在德黑蘭附近修建了坎兒井,最長達26km,最深達150m。但水文地質學直到19世紀末才逐漸成為獨立的學科。恩格斯在一個多世紀前寫成《自然辯證法》標志著自然辯證法的確立。為自然科學工作者提供了有力武器,其基本思想和基本觀點越來越顯示出強大的生命力。水文地質學每一次較大的進步與發展,都滲透著辯證的哲學觀。

1古代哲學與水文地質學

《周易》是自西周至東周不斷充實才完成的重要文獻,所引用的人事活動和自然現象的描述蘊含了人類早期科學萌芽和對自然現象的哲學思考。《周易》八卦中的坎代表水,兌代表澤,艮代表山,坤代表地。這些組合而成的彖、彖恰好表征了地下水的循環過程,當代水文地質學家以圖來詮釋,與水文學的描述相當吻合。公元前7世紀的泰勒斯被稱為人類歷史上的及時個水科學家與及時個哲學家。泰勒斯認為水與人與萬物的存活如此息息相關,水的背后有些更深的法則與目的,他直接指出人可以思考有關水的“看不見”的意義,而非只是在“看得見”的使用,也許“看得見”的部份只是暫時的、多變的,而“看不見”的部份是永存的、不變的。

2近代水文地質學的發展

自十九世紀末,水文地質學成為一支獨立的學科以來,在多位水文地質學家和水文地質工作者的不懈努力下,水文地質學從幼稚逐漸變得成熟,從單純的現象描述發展到定量化的理論研究上[1]。泰斯于1935年利用地下水非穩定流與熱傳導的相似性,得出了地下水流向水井的非穩定流公式即泰斯公式,把地下水定量計算推進到了一個新階段。20世紀中葉,蘇聯奧弗琴尼科夫和美國的懷特在水文地球化學方面做出了許多貢獻。到第二次世界大戰結束時,在地下水的賦存、運動、補給、排泄、起源以至化學成分變化、水量評價等方面,均有了較為系統的理論和研究方法。水文地質學已經發展成為一門成熟的學科了。20世紀70～80年代,由于電子計算機技術的發展,地下水數學模擬成為處理復雜的水文地質問題的主要手段。同時,同位素方法在確定地下水平均貯留時間,追蹤地下水流動等研究中得到應用。遙感技術及數學地質方法也被引進,用以解決水文地質問題。隨著地下水污染、海水與咸水入侵淡含水層等問題的不斷產生,與地下水中溶質遷移有關的問題開始受到重視。許多水文地質學家正在通過室內試驗、野外試驗與建立數學模型的辦法去解決有關問題。

3現代水文地質學科技革命

3.1 科學技術革命對水文地質學發展的影響

水文地質學發展過程中的歷次革命都是在科學技術革命及其產物的支持下完成的。首先對水文地質學形成和發展具有重要意義的Darcy定律是H.Darcy受到電學中的歐姆定律和固體介質中的熱傳導定律的啟發并通過試驗驗證得到的,三個定律的數學表達式相似,而歐姆定律和熱傳導定律早在Darcy定律出現之前就分別由歐姆和福里哀建立。其次對現代水文地質學的發展和研究具有劃時代意義的Theis公式和描述滲流的基本微分方程也都是從熱傳導理論中演繹過來的。另外,目前在滲流理論中廣為應用的數值法是在新科學技術革命的產物之一—— 計算機的促進下才得以蓬勃發展的,尤其是20世紀70年代末微型計算機的普及使得數值法在研究滲流問題時表現出了更大的靈活性和優越性。現在計算機已滲人到水文地質研究的各個領域,如勘查、編圖、開發、評價和管理等,正是在計算機幫助下,一些數學方法才得以用來解決水文地質問題。在地下水的勘查和研究中,當今廣泛使用的技術和方法如電法、磁法、遙感、放射性測量、同位素、Υ-Ν等均是科學技術革命的產物。這些方法和傳統方法結合起來,借助計算機,不但解決了許多原來無法解決的問題,而且使水文地質學理論更豐富、更完善,并形成了多種交叉學科。

3.2 水文地質學今后發展方向

水文地質學發展到今天,經歷了近150年,現在人們在解決滲流問題時基本上都按照這一模式進行:定性分析建立水文地質模型建立數學模型求解數學模型,這一模式通常稱為數學模式[3]。目前在世界范圍內正興起一場以微電子技術和信息處理技術為中心的科學技術革命。新科學技術革命的主攻方向是智能信息科學技術,主要歷史使命是建立智能科學理論,其核心是智能化,其科學、社會、經濟效果將對人類產生巨大的沖擊,將變革現在科學內部結構。受新科學技術革命的影響,水文地質學理論也將發生革命,解決水文地質問題的智能信息模型和混沌模型將代替現有的數學模型;同時受新材料、光導纖維、新能源、空間、電子和計算機等多項新技術革命的影響,在地下水的勘查和研究方法上也將發生根本的變革,屆時目前水文地質學上的一些難題將迎刃而解。

為了更好地發展當代水文地質學,需要特別重視以下各類的學科交叉滲透:及時,根據研究目標的需要,開展相關學科與水文地質學相結合的研究;第二,將橫斷科學(系統論、信息論、控制論、超循環理論、耗散結構理論、混沌學、分形理論等)引入水文地質學,充實與發展水文地質學的理論與方法;第三,將水文地質學與社會人文科學結合,加強軟科學研究。目前,及時類學科交叉的研究,已經開始受到重視,但是,離開學科的真正融合,還有較大距離;第二類學科交叉的研究,已有不少探索性成果,但是,如何將橫斷科學系統引入水文地質學,要走的路還很長;第三類的學科交叉,則至今尚未引起足夠重視。

加強水文地質學與社會人文科學的結合,其重要性如何強調也不為過。任何自然科學技術問題的解決,都無法回避人們的價值判斷與利益協調。因此,自然科學技術成果,需要借助于社會人文學科的支撐,逾越種種利益門檻,才有可能被社會所接受,否則,只能停留在紙面上,無法轉化為實實在在的生產力。

淺析水文地質學:淺析水文地質學的系統概念及生態發展應用

摘要：水文地質學是研究地下水的一種科學，也稱地下水水文學。隨著地質科學的迅速發展，水文地質學形成一門比較完整、系統的獨立科學，是地學研究領域中重要的組成部分。從上個世紀70年代以來，水文地質學又從地下水系統的研究，進一步擴大為研究地下水與人類圈內由資源、環境、生態、技術、經濟、社會組成的大系統。因此水文地質學系統概念的研究目標，開始轉入到研究整個水系統與自然環境系統和社會經濟系統之間相互交叉關系的新時期。同時，人類社會的發展，對地下水影響的加劇，致使地下水資源的供需矛盾和水質好壞的矛盾日趨突出。人類活動將導致水文地質條件的變化，并引起地下水資源的污染、水的枯竭及自然生態環境的破壞和惡化。因此，充分認識水文地質學的系統概念及生態發展應用是造福人類社會可持續科學發展觀的重要使命。

關鍵詞：水文地質學；系統；概念；生態；發展；應用

前言 系統意為部分組成的整體，具有多元性、差異性、相關性。系統不存在孤立的元素組分，所有元素或組分間相互依存、相互作用、相互制約。研究系統概念就是把研究對象看作一個有機整體，從整體角度去考察、分析與處理問題的方法。水文地質學與工程地質和環境地質（水工環）是地學研究中的三大組成部分，是人類生存發展的支持系統，它們是相互關聯的整體。所有，水文地質學不是一個單一的科學，它是一個系統的科學。

水是生命之源，是人們賴以生存的寶貴資源。我國是淡水資源極缺乏的國家之一，加之自然災害和人類活動的影響又對這一寶貴的資源造成非常大的破壞和惡化。水資源是可再生資源，但管理不當會成為社會不穩定因素之一。本文重在闡述地下水水文水資源的系統概念和其生態發展應用，簡單粗略表達本人在學習應用過程中的一點觀點，為未來的水文地質學研究工作提供理論基礎。

1，現代水文地質學的系統概念和研究現狀

1.1系統的觀點在各個領域和科學中發揮著重大的意義，為理論研究提供了新的思維方式，為人們認識世界和改造世界提供了富有成效現代化“工具”，有力的推動著現代科學的發展。在水文地質領域最早提出了“自然水文系統”的概念和定義，隨后相繼提出有“含水層系統”，“地下水系統”及“水文地質系統”等系統的概念，這些概念和理論為以后水文地質科學發展產生深遠的意義，推動了現代水文地質學理論的發展。隨著學科的縱深發展，現代水文地質學的系統概論得到了整體想關聯的系統歸納，即若干要素相互聯系、相互作用組成，具有一定結構和功能的有機整體。在這里，要素是系統的一部分，也可以組成一個系統；結構是諸要素中相互聯系、相互作用的形式和方式，系統的結構決定是系統的功能。如水文地質系統隨著水文地質建造和改造作用的進行而不斷的演變，其巖溶作用、氣候、環境因素等制約著水巖作用的方式和強度，并控制著地下水系的形成、發展和消亡。顯然，這種整體的相關聯的系統思想為水文地質學研究的進一步深入提供了新思路和方法。

1.2“水文地質學”這一述語自19世紀初在歐洲被提出后，到現在200多年的發展和研究，使得這一科學日趨完善和成熟。在我國對地下水的認識和開發利用，雖然有進千年的歷史（如打井取水）， 真正利用地質科學的理論和方法，僅開端于上個世紀30年代。但水文地質學，作為地質科學內一門獨立應用地質科學，僅在新中國成立以后才迅速發展起來。今天正處在水文地質科學的成長期，是水資源水文地質學與環境水文地質學的發展時期，主要有系統論、系統工程、計算機技術等新理論、新技術的輸入，使我國的傳統水文地質學發展到一個研究水資源與環境問題為重點的現代水文地質科學。

2，現代水文地質學的發展方向和應用

2.1通過系統理論對水文地質學的歸納和概括，水文地質系統包括了水文地質結構系統和地下水系統。三者相互依存，相互作用。地下水系統是水文地質系統的具體表現。水文地質結構系統是水文地質系統具有不同功能的內在依據，表征地下水的賦存條件和環境，通過水文地質結構系統的研究既能表征水的機制和作用，又能反映地下水的結構和狀態。從而整體把握地下水的分布、賦存、運動和演化的規律。地下水系統在其發展的基礎上又包括了其含水系統和地下流動水系統，含水系統是由若干隔水和相對隔水巖層組成，具有統一水力聯系的作用，地下水流動系統是指由源到匯的流面層構成，具有統一時空演變過程的地下水體。現在科學的發展過程，是相互交叉和相互滲透、同步循環的前進科學，是產生新分支學科的動力。近年來，在水文地質學研究發展方面，有區域水文地質學、巖溶水文地質學、遙感水文地質學、環境水文地質學、污染水文地質學、數學水文地質學及水資源水文地質學等；在新技術、新方法應用研究方面，有計算機技術、遙感技術、同位素技術、自動檢測技術、室內模擬技術及水質分析技術等，以制圖水文地質學、遙感水文地質學與同位素水文地質學，作為主要發展方向；在理論水文地質學方面，將著重向水中水文地質學發展；而應用水文地質學方面，將著重向環境水文地質發展；今后水文地質學的發展趨勢，可能演變為資源環境水文地質學；在理論水文地質學方面，將以滲透理論為基層，以水資源水文地質學為重點，以模型研究為中心，加快開發三維地理信息系統在模型研究中的應用。在應用水文地質學方面，將以環境水文地質學及其分支學科，作為重要發展方向；在信息系統研究方面，將加強以數據管理系統、動態監測信息系統、遙感信息系統，以及專家決策系統的開發與應用。綜上所述，現在水文地質學的發展將有著廣泛的未來和前景，為社會的發展和人們生活的進步保駕護航。

2.2從可持續發展的理念出發，構建人與自然協調、良性循環的地下水系統、水文地質系統、地質環境系統和生態系統。以系統思想為指導，運用多科學的手段，發展向生產領域延伸并服務于人們大眾的科研應用。在人是活動影響下，地下水的演變也會導致一系列復雜的物理、化學變化和生態效應，對地下水系統、水文地質系統、環境系統及生態系統造成損害。從發展應用看：（1）地下水是一種寶貴的資源。地下水資源的應用含蓋了工農經濟生活各領域，充分合理的利用和開發是當下的重要形式。我國是農業大國，水資源缺乏嚴重，其中60%耕地使用地下水灌溉，農村95%的飲用水來自地下水；工業中的液體礦產，地下水含鹽和稀有元素高，具有很高的工業開采價值；醫療和健身功能的礦物質水、泉水等；（2）重要的生態環境因子。地下水是影響生態和環境的重要因素之一，地下水過度的開采和人類的活動打破生態的平衡，使得環境的變化有利又有害。地下水與其周圍的環境，人、水、熱、動是個相互依存的有著內在聯系的生物生存鏈，打破一個環節就會引起或正或負的作用。有害的例子：農業用水不當的次生鹽漬化，綠洲變沙漠，過量開采地下水會導致地面沉降、海水入侵、地面塌陷、地下水污染等；在我國近一年來城市道路塌陷事故不斷，發生在我們身邊的就有好幾起，并造成嚴重的安全事故和財產損失；礦產的開發、城市地下空間的利用、地下水的不平衡開采等是導致地下水水文地質破壞而出現的地面斷層、沉降、塌陷等事故的主要原因，所以需要我們從根本出發，杜絕一切過度開采行為，合理利用地下水資源，造福人民；（3）地下水是一種很活躍的地質營力和信息載體。地下水是良好的溶質，參與巖漿、巖溶、變質、礦床、分化、成礦、油氣遷移等，在地質演變中起重要作用，如找礦、找油、地震預報等；應力傳遞者，同時也在流動，所以其水位、水量、水溫、水化學的變化可以提供大量的信息。

結語 隨著現代科學新思潮地發展，水文地質學向著水質水量的、環境的、生態的、綜合經濟效益的多目標方向發展。在研究方法上，除進行宏觀研究外，還要進行氣和水滲人機理、水質污染和自凈機理等方面的微觀研究。所以，水文地質學的系統概念隨著科學的發展成為現代數學、土壤學及系統工程學等多科學的理論與方法的綜合性學科。生態水文地質學是地下水可持續發展的理論基礎。在我們地質研究工作中，理論結合實際，把現代水文地質科學概念實際應用到我們的生活中，以求在國民經濟規劃、國土整治、城市和工業建設、環境保護等中發揮重要作用。

淺析水文地質學:遙感觀測技術在水文地質學中的應用—印度案例

摘要：衛星遙控測量技術同地理信息系統相結合為水資源開發和管理提供了巨大的發展空間。這種結合還將有助于水文參數的量化，有助于數據的收集和傳播，以幫助快速分析水資源的多面性特征。但是由于衛星探測器僅僅能夠提供地表以下幾厘米的信息，水文學者對衛星遙控測量數據的使用仍比較少。

另外，這些數據集合不能提供地下水文狀況的細節，時間分辨率和空間分辨率的限度將稀少的動態地表信息變得更加模糊。雖然如此但在過去幾十年中，衛星遙控測量技術已經在地質研究方面得到廣泛應用，已成為進行地表測繪的高端工具。這種方法正廣泛應用于地下水勘探測繪、雪融水徑流量評估、水庫淤積評估、水電工程研究、關鍵地區水漬地和鹽堿地的評估和監測。水土保持、分水嶺開發、多光譜衛星圖中水文地質參數的提取以及對其開發地下水潛力的分析在印度受到極大關注。本文重點介紹了這些過程，其中也包括印度衛星遙控測量技術應用的現狀和未來趨勢。

關鍵詞：遙感，印度衛星遙控測量系統， 地下水勘察，水資源管理，印度

1、印度遙感遙感觀測技術應用

1.1、印度地球觀測的基礎設施

印度國家衛星和遙控測量衛星是印度航空研究組織的兩大主要系統。現今印度國家衛星的功能在表-1有詳細介紹。衛星遙控測量系統提供以太空為基礎的空間、光譜和時間多分辨率遙控數據，不斷滿足各種應用需求。

但是，遙控測量衛星并不包括水文研究中有巨大潛力的熱傳感器和微波傳感器。20世紀80年代末90年代初，人們利用IRS-1A 和1B的LISS-I 和 LISS-II （線狀成像自我掃描傳感器）拍攝的圖像，將地下水勘探水文地貌圖比例尺分別擴大到1：250，000和1：50，000。到了九十年代末，人們根據IRS-1C 和1D傳送的數據又將比例尺擴大到1：12，500。全色數據（5.8-m 空間分辨率）隨著LISS-III數據（23-m 空間分辨率）的出現應運而生，以生成混合假彩色合成。混合假彩色合成對提高光譜分辨率和空間分辨率都有幫助，因此已被廣泛應用與地下水開發的水文地質測繪。

Resourcesat-1 （IRS P6）衛星于2003年發射升空，此衛星擁有寬場傳感器，可以提供10比特高分辨率的多光譜數據。在地質地形測繪中，寬場傳感器、Resourcesat-1 （IRS P6）衛星的LISS-III和LISS-IV傳感器傳輸的數據得到了廣泛的應用。Resourcesat-1 （IRS P6）衛星于2003年發射升空，此衛星擁有寬場傳感器，可以提供10比特高分辨率的多光譜數據。

科學家分析IRS P6 LISS-III傳感器數據，進而進一步研究巖石學和印度中部城市那格普洱附近Ramtek地區的地形。他們通過使用短波紅外線、紅外波段以及淺沖積層地區呈現淡綠色的波段生成假彩色合成。

1.2、水文地質學中的衛星遙控測量技術

地質學、地形學、排水系統、土壤和土地使用的衛星主要圖層對正確認識地下水開發潛力至關重要。在地表測量的幫助下，可以得出更多細節信息。下面的章節介紹了印度利用衛星遙控和地理信息系統，關于地下水開發潛力以及水土資源綜合開發的做出的突出研究。

1.3、地下水開發潛力測繪和人工補給選址

一項關于人工補給地下水選址的研究在印度南部泰米爾納德邦展開。在此研究中，比例尺為1：50，000的IRS-1C LISS-III圖和其他諸如降雨量、地下水位、地球物理數據和水質等實地數據被應用到12 個專題層的生成，其中的七層如下：（1） 地形學， （2）地質學， （3） 土壤， （4） 坡地， （5）土地使用或土地覆蓋， （6）排水系統和 （7） 運輸網。地圖的繪制應用了衛星數據和比例尺為1：50，000的印度測繪數據表研究信息。

除了這些基本的專題層，印度還利用ArcInfo地理信息系統軟件制作了派生圖，內容涵蓋排水管道密度、線性構造密度、地下水位較大變化范圍、風化帶深度和水質。隨后的標準表將硬巖、沉積巖以及同其他專題層信息一起分為一至四級的沖積構造進行綜合。參數中的加權平均值也得到了分配。

一級是人工補給的區域，四級為最差。所有的專題圖和派生圖都是同地理信息系統環境中合適的等級和加權平均值相結合的。綜合圖被稱為帶狀圖，也是經過實地驗證的。考慮到地形狀況和有利的帶狀地形，推薦采用諸如過濾池、節制壩、補給坑和豎井、等高堤岸、等高溝、水流屏障和地下巖墻等合適的人工補給結構。

作為全國首批試點的一部分，1：50，000地下水開發潛力圖利用IRS-1C和1D LISS-III制成，綜合了地質學（巖石學和構造學方面）、地形學和水文學等信息。作為開始，底圖比例尺為1：50，000，展示出主要的排水路線和重要地點、道路、鐵路和其他一些文化特色地標。接下來一步涉及對衛星圖片系統性的目視判讀，以描繪各種地形特征/諸如山谷的地形/河谷堆積、山麓平原、殘丘、地下河道、漫灘、堤防、斷層和巖石等還對底圖中的這些因素進行了描繪。這些特征同地下水儲藏和對地形的不同依賴程度存在一定聯系。為了制作評估地下水開發潛力的水文地形圖，這些特征在巖石學、伴生構造特征、排水系統的開發、土壤類型及其有效深度、硬巖國家的風化蓋層厚度以及該地區廣泛的土地使用方式和土地覆蓋方式等方面受到了徹底性的評估。這些準備階段的地圖綜合了實地觀察信息、現有的地形圖和其他相關數據。仍然需要進行進一步的后續研究，雖然水文地質和地球物理的方法/調查可以選擇合適的打井地點。

1.4、沙漠和長期性干旱地帶的水土綜合管理

水土資源管理/使用規劃的全國性策略旨在協助國家和地區官員規劃荒漠化控制和減輕干旱方面的工作。此計劃覆蓋17個地區的76，527 km2，延及印度四個邦（古吉特拉邦、拉賈斯坦邦、哈里亞納邦和卡納塔克邦）。比例尺為1：50，000 的IRS-1C/1D LISS-III FCC地圖的主要目的是提取土地使用和土地覆蓋、地形地質、地下水、排水系統、地表水體、土壤以及土地退化等信息。地形圖主要用來獲取坡地信息。收集到的相關數據（地圖和非空間坐標數據）同圖片中得出的信息進行了整合。

為評估信息解釋的度并收集巖石、農作物、水井、水庫和土壤等方面的數據，還進行了實地勘察。在2001年人口普查和國家和地區資料中搜集了社會經濟/人口學數據。通過整合所有信息，制定出了最終地圖。有一套旨在緩解干旱自動化模型，目的在于評估沙漠化狀況和達成合適的水土資源開發行動計劃，地理信息系統環境中的空間和非空間數據都是通過這個自動化模型經過整合得出的。此行動計劃包含完善現存土地使用系統的建議，提出了近期土地利用系統之下的土地適合性空間分類。此系統包括諸如農業林學、復種雙作、農場結合草場、 林草復合生態系統和農業園藝學的方面。

1.5、印度未來展望

以上對衛星遙控測量技術的描述主要是圍繞印度衛星遙控測量數據在水文地質學中的應用。當然，

地球觀測衛星提供的信息的質量要更高。

使用者提出的數據要求包括以下幾個方面。（1） 提高了的衛星遙控數據空間分辨率 （23m） ，旨在提供地籍層面上（1：10，000）的地形細節特征；（2） 為幫助開發計劃形成和執行的立體聲性能（23m波高分辨率）；（3） 能幫助了解小農場（0.1ha），農作物生長情況的高分辨率（510m）多光譜數據；（4） 能夠幫助監視洪水、雪線變化和作物生長等動態現象的高重復性數據 （3 天）。鑒于這些需求，一些攜帶不同傳感器太空飛船正在印度的規劃之中。

其中包括綜合性水土資源開發的Resourcesat-2 和微波RISAT-1衛星；進行大型測繪任務的Cartosat 衛星系列 （Cartosat-2， 2A， 2B）；大氣和海洋系列衛星，它們同時存在于印度衛星遙控測量系統 （Oceansat-2， Megha-Tropics， Oceansat-3）和促進土地-大氣-海洋互動和氣象學應用的INSAT （INSAT-3D）系統之中。INSAT-3D 是高級的氣象衛星，裝有成像機和探空裝置。印度還計劃專門為第三世界國家發射一個微型衛星—TWSAT。

有人提出有效負載有一個4頻段空間分辨率為37-m和151-km的電荷耦合器相機，支持自然彩色合成和假彩色合成數據產品。發射計劃中的諸如Resourcesat-2 和Cartosat-2系列衛星可以在更短的重復周期內提供高分辨率多頻段的圖像。Cartosat-2 是一種高級遙控衛星，配有一臺單全色照相機，目的是提供比空間分辨率1-m和10 km質量更佳的圖像。 這種衛星靈敏度較高，可調焦監測的角度達到±45度。

CARTOSAT-2是一顆全天候的偵察衛星，重約690千克，配有一臺先進的全色照相機，可以提供特定場景的點成像，用于制圖。照相機能拍攝電磁譜可見區域的黑白照片，空間分辨率約為1米。該衛星是一顆先進遙感衛星，具有高靈敏性，能獨立操縱，垂直軌跡可達45度以上，它是印度IRS系列中的第十二顆衛星。

Cartosat-2 系列衛星的立體聲數據對于定位水庫內德爾塔運動和評估水體范圍將產生巨大作用。Megha-Tropics Mission 號衛星周圍環繞三個有效負載，即微波分析、下雨預測和大氣結構儀器（MADRAS），一個六通道濕度探測器（SAPHIR）和一個輻射收支掃描儀 （ScaRab）。Megha-Tropics號衛星的主要目的是研究熱帶水圈和能量交換。作為Oceansat-1的升級，裝備有海洋彩色監視儀a Ku band 散射儀的Oceansat-2衛星計劃于2007年底發射升空。

正處于規劃階段的Oceansat-3將裝配一個熱紅外傳感儀，與海洋彩色監視儀和散射儀配合工作。熱紅外傳感和海洋彩色監視儀的結合將幫助人們了解陸地和海洋表面的溫度以及海洋參數檢索。考慮到水文研究中微波數據的重要性，印度計劃在不遠的將來發射一個微波衛星RISAT-1。這對檢索季風時節的土壤濕度、冰雪、冰川、地質現象大有幫助。RISAT-1衛星將在單/雙/四極化C波段 （5.3 GHz）頻數下工作，重復周期13天，將滿足水資源和農產品庫存的暫時再訪要求。

2，國內發展

2.1、理論方法研究

2.1.1衛星影像的正射糾正模型及精度

影像幾何模型建立了物體在二維影像平面的位置和相應三維地面坐標系中位置間的關系。影像幾何模型可分為嚴密模型和非嚴密模型兩種。為了保障正射影像圖的平面精度，一般采用嚴密模型。嚴密模型是基于共線方程，利用軌道學、攝影測量學、大地測量學和制圖學的基本原理建立起來的。反映了影像傳感器的姿態及由諸如平臺、傳感器和地球曲率等因素引起的影像變形。在衛星資料不齊或平面精度要求不高的情況下，可以采用非嚴密模型。非嚴密模型分為多項式、有理函數等糾正方式。數字正射影像圖定向精度為，定向點位中誤差平地、丘陵不得大于4 m，山地不得大于10 m。數字影像圖成圖精度為，地物點對最近野外控制點的圖上點位中誤差平地不大于7.5 m、丘陵不大于10 m山地不大于15 m。

2.1.2衛星影像的數據融合

由于全色波段與多光譜兩個傳感器存在2～3秒相位差以及小于0.5°旋角，造成山地、高山地局部地區配準十分困難，有需要在山脊線上增加控制點，以解決配準的誤差。使用HSI變換方法，將高分辨率全色波段影像與低分辨率多光譜進行融合，獲得近似彩紅外的融合數據。由于SPOT5的光譜沒有藍色波段，需要進行波段運算，模擬近自然彩光譜。近紅外波段為R短波紅外波段為G、綠波段為B。公式為：R通道：2*PAN*G/（G+B）；G通道：（R+2*PAN）/3；B通道：2*PAN*B/（G+B）。兩者糾正融合并模擬自然彩光譜。

2.1.3精度檢測

檢測區位于汕頭市，圖幅內有鐵路、高速公路、農村居民點、耕地、菜地、河流、山地等，因各種類型的地形地物均有分布，相對高差為600 m，而有較好的代表性。檢測范圍有900 km2，共計21個點。利用外業施測的像控點以及內業加密點作為真值，經與內業讀取坐標（考慮到讀點誤差），同名像點較大中誤差為8.365 m、平均中誤差為5.698 m，平面精度滿足土地變更的成圖要求。

2.1.4不同時相的影像變化與分析

遙感衛星影像是記錄了某一時間、以某一波長的地表瞬間現狀，為了研究同一地點的土地信息的變化情況，必須在不同時間、不同傳感器的影像之間，建立起一種匹配關系，并以某一影像為基準，對另一影像作重采樣。檢測出變化的區域。可以依靠人的知識與眼睛來確定變化區域的性質；將其導入到地理信息數據庫系統中，利用數據庫的經驗樣品來獲取變化區域的性質。由于不同時相光譜信息產生差異，在合成影像中所產生的品紅、亮綠可以認為是變化的。

2.2、研究實例

2002年我國廣東省國土資源廳有關部門已制作完成了除遠離大陸的島嶼外覆蓋全省間隔為5 m的DEM（數字高程模型）數據。由于生產DLG（數字線劃圖）周期較長，從而造成DEM數據滯后于現實地形，因此必須根據預糾正影像數據編輯地形變化較大區域DEM（方法為將已預糾正的影像按1∶1萬標準分幅裁切；將相同圖幅的DLG與裁切影像托底，根據變化區域確定范圍；根據實測高程編輯不合理的地形；導入DEM，按全景范圍進行精糾正。）主要編輯新增人工地物如高速公路、大型橋梁、土地平整區等，以滿足現狀地物的合理性及確保視覺效果的要求。如高速公路、大型橋梁、土地平整區等，以滿足現狀地物的合理性及確保視覺效果的要求。

3、結語

印度的衛星遙控測量系統主要特征是光譜和空間圖像功能的多樣性，展示出其在水文地質學實際應用中的巨大潛力。尋找地下水可以在利用多來自衛星遙控系統的數據形成的水文地形圖的幫助下完成。這種技術尤其對于在固結巖和半固結巖分布的地區的地下水勘探很有幫助，傳統上，在這種地區找水更加困難。

這些地圖描述了不同水文地質單元的空間信息以及地下水開發潛力的相應自然狀態。因此，印度衛星遙控測量技術加速了地下水勘探的步伐，在酸性或半酸性土壤地區尤為明顯，也大大降低了深孔鑿巖的失敗率。

印度的研究為我們樹立了很好的榜樣，通過類似的遙感衛星測量技術在水文地質的應用。但是多光譜衛星數據，熱數據和微波數據在水文地質研究中應用相關的局限性，這給我們又提出了新的挑戰。

[5]. 國際新一代對地觀測系統的發展[J]地球科學進展，2005，20（9）.

[6]梅安新，彭望琭，秦其明等. 遙感導論[M]北京：教育出版社，2003.

[7] NASA. EOS Science Plan： The state of science in theEOS program [EL/OL]1999，Washington，DC. 397.

作者簡介：黃艷（1984-），女，助理工程師，研究方向：地圖學與地理信息系統。