陆 虎

（中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，湖南 长沙 410000）

水文地质勘察工作对于水资源的开发有着十分重要的基础作用，只有详细掌握水资源开发区域的水文地质条件，才能有效开展水资源的开发工作。然而，一些区域的地形比较复杂，对这些区域的水文地质条件开展勘察工作具有一定的困难。由于交通不便或一些其他因素，勘察人员无法深入到环境中开展勘察工作，导致得到的勘察数据不全面[1，2]。随着水文勘察技术的发展，相关研究人员做了大量研究[3-5]。遥感技术在水文地质勘察中的应用可以减少勘察人员到复杂地形区域的工作量，可以得到常规水文地质勘察工作无法获得的地质信息[6]。基于上述分析，对复杂地形区域水文地质勘察技术开展研究，并将该技术运用到实际中，验证所设计的复杂地形区域水文地质勘察技术的有效性。

1 复杂地形区域水文地质勘察技术研究

设计的复杂地形区域水文地质勘察技术主要包括获取复杂地形区域的遥感信息及遥感图像预处理和遥感图像解译，分别对其作具体阐述。

1.1 获取地形区域的遥感图像及图像预处理

利用无人机搭载相机作为遥感平台，根据复杂地形区域水文地质勘察要求，针对无人机的飞行路线，对该地区提前做好规划，将该路线载入遥感平台，遥感平台的操作人员按照提前规划好的航行路线对无人机操作。根据复杂地形地区的实际情况，在拍摄中途可以随时调整无人机飞行的路线，还可以根据接收到的水文地质的遥感数据，对部分复杂地形区域补拍。利用遥感平台，对复杂地形区域的水文地质情况展开拍摄，获取地下水、水体等水文地质信息数据，并将其存储至遥感平台中。在得到复杂地形区域水文地质的遥感数据后，受到复杂地形区域地表物体、遥感平台航行过程受到的天气因素等的影响，该遥感数据不能直接被使用，要利用某些方法对遥感数据作相应的预处理，预处理流程如图1所示。

图1 遥感图像预处理流程

如图1所示，首先，对遥感数据作辐射校正。受大气和遥感平台中传感器因素的影响，获取到的遥感数据存在一定的辐射误差，该辐射误差在遥感图像上的表现为图像的亮度值过大。通过对传感器参数的校正，对遥感数据作辐射校正。其次，对遥感数据作几何校正。遥感图像发生了与复杂地形区域的实际地面大小不准确、地面物体的形状不规则等几何位置的变化，通过空间变换和灰度值法对遥感图像作几何校正，具体步骤如下：在复杂地形区域的遥感图像中以及与其对应的地形图中，选取典型的地物，将其作为几何校正的控制点，根据该点的大地坐标和遥感图像坐标这两种空间坐标，通过一定的数学变换，对该点作几何校正。两个坐标之间的转换公式如公式（1）所示：

在公式（1）中，Q、P代表输入图像中的像元的坐标，x、y代表大地图像的像元的坐标，a、b代表两个空间坐标的转换系数，M代表阶数。通过公式（1）建立两个空间坐标的转换关系，对遥感图像作几何校正。在完成几何校正后，通过影像镶嵌，将多幅遥感影像拼接，使遥感影像片段成为一幅完整的图像。根据图像的特点，利用图像的光谱特征，重组图像，在对重组之后的图像作相应的变换，得到融合图像。最后，通过遥感图像增强，提高遥感图像的清晰度，使复杂地形区域的水文地质信息突出出来。

1.2 遥感图像解译

在对复杂地形区域的遥感图像作预处理后，通过遥感图像解译，提取复杂地形区域的水文地质信息。首先，对复杂地形区域的地貌作解译。利用遥感图像，先识别出地貌类型的基本形态及其与其他景观的关系，利用解译软件，按照一定的解译规则，针对复杂地形区域的地貌特征，结合图像的色调等特征，对复杂地形区域的地质、水文、植被等信息作分析。在解译过程中，地貌信息在遥感图像中所呈现出来的是不同色调构成的几何图形，先解译出地貌的类型（比如平原、山地等），在做出类型判断的基础上，利用遥感图像中图形的点、线、面等方面，对地貌的特点作详细分析。除了地貌信息，还要对地质信息解译。通过对遥感图像的分析，确定复杂地形区域的岩层性质、地层结构，得到复杂地形区的地质信息，并为该区域的地下水位的分布情况提供相关的参考资料。其中，对于岩石的判别，主要依据岩石的波谱特性，该性质在遥感图像中以不同的色调表现出来。在判断岩石的性质后，利用不同岩性形成的水系不同这一特征，将该特征作为水文地质条件的一种辅助解译标志。同样，对于地层岩性，先将其分为三类，根据地层岩性，为水文地质条件的勘察提供参考。对于地下水信息的遥感分析，根据水体在遥感图像中具有的明显的波谱特性，通过选择适宜的合成波段，可以有效对地下水信息做出判断。通常，在提取水体信息时，受到含水物质等其他因素的影响。含水较少的物质，其遥感图像的反射率高的特点，在遥感图像中，含水多的区域的色调较暗一些，含水少的区域色调较亮一些。结合上述特点，利用地下水的遥感信息，对复杂地形区域的地下水作分析。综上，通过对地貌、地质信息解译，将其作为地下水的辅助资料，通过对地下水的遥感分析，实现对复杂地形区域水文地质的勘察。至此，完成复杂地形区域水文地质勘察技术的设计。

2 实验

以C地区为例，将设计的复杂地形区域水文地质勘察技术应用其中，验证其是否可有效实现对该地区水文地质的勘察。

2.1 区域概况

该地区面积为150.6km2，其走向总体上呈西高东低，高程范围为186.0m～215.2m。该地区的地貌主要为沙丘、沙地和水泡子的形态。其中，沙丘的类型属于多个类型，很多地段呈农田、固定沙丘交错的形态。地形起伏相对较大，相对高度大约为15m，最高可达28m。该地区的气候条件为：春季较干旱、大风天气较多，夏季多雨。秋季较干旱、少雨，冬季比较干燥。降水量的变化较大，多年平均降水量为345.68mm，从1996年来，最小降水量为213.56mm，最大降水量为562.13mm。降水时间段较为集中，通常在6月至8月期间降水，此期间的降水量占全年降水量的70.04%。其含水层分为中细砂含水层和砂砾石含水层，属于半干旱地区。

2.2 实验过程

利用无人机搭载相机搭建遥感平台，获取该复杂地形区域的遥感数据，通过辐射校正、几何校正、影像镶嵌和图像增强对其作预处理后，对该地区的遥感图像作解译。利用ENVI软件，对A地区获取到的遥感图像作处理，结合得到的遥感图像，对该地区的水文地质条件展开分析工作。

2.3 实验结果

通过遥感技术得到的C地区A区的地形地貌示意图如图2所示。

图2 A区地形地貌遥感图

从图2中可以看出，该地区地势较为平坦，沙丘多分布在平坦区域，水土条件较为良好，有相当小面积的部分区域为甸子地。结合以往的相关水文地质资料，该地区的地层岩性以砂岩为主。综上，提出的复杂地形区域水文地质勘察技术能够有效实现对该地区的勘察工作。

3 结语

采用常规技术对复杂地形区域的水文地质开展勘察工作具有一定的困难，而遥感技术正好可以弥补其不足。基于遥感技术，设计了复杂地形区域水文地质勘察技术，并将其运用到实际的勘察工作中，实验结果证明了提出的复杂地形区域水文地质勘察技术能够有效完成对复杂地形区域水文地质的勘察工作。希望设计的勘察技术能为该方面的研究提供一定的参考价值。