关于DEM遥感技术在水利工程运用中的探讨

摘要：本文作者从DEM生成与应用的角度，对DEM的遥感技术在水利工程中的运用进行了分析。 

关键词：DEM技术；遥感技术；水利工程 

引言 

现在科学技术的不断发展，直接推动了数字化技术、传感器技术、计算机技术以及通讯技术等技术的不断提升，现在卫星遥感水平也已经进入到了一个飞速的发展时期。水利工程的地质勘测由于遥感技术水平的提升而变得越来越方便，同时遥感技术正在朝着高精度、多光谱以及高时空分辨率的方向不断的发展。作为一组实地模型，数字高程模型（DEM）的主要表现形式就是数值列阵，其属于一个数字地形模型的分支，主要是对各种地貌因子进行描述，比如坡向、地面坡向等线性组合以及非线性组合成的空间分布。 

1 如何生成与应用DEM 

1.1 对方法和数据源等进行提取 

DEM的载体就是二维平面，通过二维平面将规格的网格建立起来，采用“z”坐标在格网点当中对每个点的高程进行表示，可以利用以下几种方式针对DEM进行提取：（1）在高程数据、高程点以及等高线当中产生的矢量数据，主要采用人工网格法、三角网法以及曲面拟合法等方法作为其内插方法。（2）对立体像当中的图像进行提取，而RADASAT卫星图像以及SPOT卫星图像则属于其数据的主要来源。 

1.2 生成步骤 

对Data模块当中存在的各种子模块进行选择，选择在Create Surface函数当中的存在着高程数据点的各种资料，然后将数据输入进去，Z方向的属性在其中是由Elevation字段表示的。网格的大小与文件的分辨率之间呈正相关的关系，选择正方形网格作为输出文件，其具有20m的网格边长，采用单精度浮点数作为数据类型。经过大量的分析，我们知道相对于线性插值而言，非线性插值产生的等高线呈现出比较平滑的特点，所以采用非线性的rubber sheeting作为文件的插值方式。在将上述的步骤完成之后，对Data Prep模块中存在的mosaic函数进行选择，对小块网格进行拼接，直到将完整的大图获取。 

1.3 应用有限单元法 

在投影参考以及地理坐标配准建立的前提下，DEM数据才能够被使用。配准利用几何变换的方式将格网系统数据向另一个格网系统进行转换，其中包括几何纠正以及投影转变。要想保证高精度图像的准确性，就可以对有限单元法进行充分的利用，从而进行科学的数值分析。分析对象在有限单元的处理下能够被分解成为比较小的单元，同时还要将简单的函数组合建立起来，从而能够将集合代数方程获取。作为一种从局部到整体的数据分析手段，有限单元法能够对部分图像的控制点进行矫正，从而使整体图像的准确性得以提升。要想将局部图像所对应的变换方程获取，就可以对分割图片内的地面分割点进行充分的利用，其中每个基本单元的性质都属于独立三角形，以这些独立三角形作为基础实施一系列的几何变换。作为一种三角形单元的划分方法，Delauuay具有较小的配准格网的角度变化。 

2 基于DEM的遥感技术在水利工程中的具体应用 

2.1 基于DEM的遥感技术在水利规划当中的应用 

现在在水利规划中开始广泛的应用到了遥感技术，因为水利规划会在很大程度上受到地形的影响，因此如果地形图比较陈旧，就需要针对地形图进行重新测绘，这样就将大量的时间和物力浪费了。而遥感技术在水利规划当中的应用则能够有效的防止出现这种情况，而且基于DEM的遥感技术还具备资料准确、获取时间短以及现实性强的特点。通过对基于DEM遥感技术的充分利用，水利部门就能够对受到污染的河流进行探测，随后就可以以监测到的数据为根据，详细而全面的评估水环境，并且还能够进一步的将该河流的被污染程度以及水容量确定下来。通过对基于DEM的遥感技术的有效运用，还可以使水利勘察工作被大大的简化，通过准确的规划，最终能够将河流水域容量在不同时期的资料收集起来。 

2.2 基于DEM的遥感技术在水库工程当中的应用 

作为我国水利工程的重点内容，水库建设与我国的发电、灌溉以及供水等民生内容具有非常密切的关系。在水库的淹没范围和移民规划等各项工作当中可以对基于DEM的遥感技术进行充分的利用，其不仅具有较高的准确性，而且还比较精细。传统的小比例地图的更新时间往往比较长，没有将现实地形准确的反映出来，在对水库建设进行规划的时候往往需要耗费很多的人力和物力。通过对基于DEM的遥感技术的运用能够在计算机当中对传统的纸质信息进行存储，这样就能够使规划工作的工作效率得到切实的提升。在规划水库的建设过程中，运用基于DEM的遥感技术能够对水库的淹没区域进行科学而宏观的调查，因此其权威性比较强。与此同时，还可以利用遥感技术提取水库的水面面积： （1）首先是采用几何精纠正的方式针对遥感图像进行收集，在对使用收集到的卫星资料之前，需要针对其实施相应的计算机图像处理。利用在高空中的遥感卫星扫描水库，最后得以成像，在这个过程中成像的几何精度就会收到一些微小误差的影响。这时候需要实施几何精矫正，也就是在同一大地坐标网格上纠正遥感卫星图像。（2）增强图像与识别水体：要想将精确的水库水面面积获取，就必须要重视对图像当中水体识别的工作环节。利用基于DEM的遥感技术可以采用图像增强技术将水体突出。一般采用边缘增强以及滤波的方式，该方法首先是利用滤波卷积核扫描全图像，这样就能够将水陆界线突出出来。然后将上一阶段的工作作为基础，通过对计算机程序的运用就能够对水体进行识别。作为一种有效的确定水体的技术，需要将近红外波段的遥感信息当中合适的近红外波段选用出来，这样就能够将其水体阈值确定下来，其中水体就是低于该值的像元，非水体就是高于该值的像元，从而分开水体和其他地物。（3）将水面面积从遥感影像上提取出来：由计算机逐个进行统计经过水体识别后的每幅图像上的水体像元，这样就能够将水库库区在不同水位时的水面面积值确定下来，然后利用人工校核的方式对计算机自动解译的结果进行处理，这样可以有效的防止误判的情况出现，并且能够使精度得以提升。 

2.3 基于DEM的遥感技术在河流治理当中的应用 

科学合理的河流治理工作不仅能够对国家的生态环境起到较大的保护作用，同时还能够使河流区域内人们的生命财产安全得到充分的保障。因此水利部门必须要对河滩以及河床采取有效的稳定措施，最终使河道排洪排沙的通畅性得到有效的保证。在对河流进行治理的时候，其中最为关键的资料就是水底以及河岸全方位的立体图形，采用基于DEM的遥感技术能够对河流的河道地貌、水文以及水质等进行有效的勘测，然后利用波段进行相应的处理，将相关的图像得到，再通过对计算机的运用针对图像实施一系列的光学处理，在处理的过程中需要将其中的次要信息屏蔽掉，这样就能够将水下的泥沙分布以及地形地貌等详细的资料得出来，通过科学的技术处理，就能够对具有清晰以及客观等特点的图片信息进行获取，这样对水利部门对河流的治理工作具有非常重要的帮助作用。 

3 结束语 

综上所述，作为一种单项的数字地貌模型，DEM技术能够将坡度变化率、坡度以及坡向等相关的地貌特征派生出来。而遥感技术则能够将大范围遥感数据获得，并且可以将地面的自然地貌以及人文现象展现出来，宏观的展现地球内事物的形态分布。除此之外，基于DEM的遥感技术还具有较大的勘察范围、较快的信息获取速度以及较强的信息综合性，因此在建设和发展水利工程的过程中得到了非常广泛的运用，属于建设水库工程、治理河流以及规划水利的关键性技术，因此其发展前景十分广阔。