自1980年遥感技术引进到水利行业以来已有30多年了。经历了学习、试验、应用和发展这几个阶段，遥感技术已以其宏观、客观、动态、经济等优势，为水利事业和传统的水利科学研究注入了新的活力，使一些原来做不到的或做不好的事轻而易举地得到了解决，取得了明显的社会经济效益，为水利行业的发展发挥了重要作用。回顾近30年来遥感技术在水利行业的应用，效果最为突出的有以下几个方面：洪涝灾害监测评估、水资源和水环境调查、旱情监测、水土流失调查、河道及水库泥沙淤积监测、河湖及河口演变调查等。

　　遥感在水利中的应用现状

　　洪涝灾害监测评估

　　我国国土辽阔，自然地理条件复杂，降水时空不均，洪涝灾害发生频繁、损失严重。据《中国水旱灾害公报》统计，近20年来我国平均每年因洪涝灾害造成的直接经济损失超过1000亿元。其中1991年夏季江淮地区发生持续性洪涝，直接经济损失779亿元；1998年发生在长江流域及松花江、嫩江流域的特大洪涝灾害，直接经济损失超过2550亿元，2010年甘肃舟曲发生特大山洪、泥石流，江西唱凯堤溃坝，直接经济损失达到3745亿元。我国洪涝灾害范围广、频度高、突发性强、损失大，已成为制约社会经济可持续发展的重要因素之一。

　　遥感技术具有宏观、快速、动态、经济等特点，可以广泛应用于洪涝灾害监测与评估工作中。尤其是进入21世纪后，随着信息技术和传感器技术的飞速发展，现代遥感技术已经进入一个能动态、快速、多平台、多时相、高分辨率地提供对地观测数据的新阶段，已成为洪涝灾害监测与评估的重要支撑手段。

　　水利部遥感技术应用中心很早就开展了洪涝灾害遥感监测评估研究。1987-1989年，中心与中国科学院、国家测绘局和空军合作，先后在永定河、黄河、荆江地区、洞庭湖和淮河进行了防洪试验，建立了洪涝灾害监测的准实时全天候系统。这个系统在1991年淮河和长江中下游大洪水的监测中发挥了很大作用。经过5年的努力，又建立了机载遥感监测灾害的实时传输系统，并应用于1994、1995、1996年的洪水监测。在“九五”期间，中心承担了国家重点科技攻关项目“水旱灾害监测与评估业务运行系统的建立与试运行”，按业务化和实用化的要求对水旱灾害监测与评估中仍未解决的关键技术继续进行科技攻关，实现了软、硬件以及数据的集成，初步建成了可业务化运行的“洪涝灾害遥感监测评估系统”，并在1998年长江、松花江特大洪涝灾害监测评估中发挥重要作用。其后，利用社会公益研究专项资金所进行的“洪涝灾害的监测预报与风险管理系统研究”及“水旱灾害遥感监测预警技术体系研究与建立”等项目的支持，“洪涝灾害遥感监测评估系统”得到进一步完善，可以在获取遥感影像4个小时内提供以县为单位的受淹面积、受淹农田及居民地面积及其他受影响地物的空间分布专题图。系统在2003、2007年淮河大洪水、2005年西江洪水以及2008年汶川地震堰塞湖、2010年舟曲滑坡泥石流、以及2013年黑龙江洪水等监测中发挥了重要作用。

　　水资源和水环境调查

　　我国水资源短缺，人均水资源量仅为世界平均水平的四分之一，在世界各国中列第88位。目前黄河、海河的季节性断流，湖泊大面积萎缩，地下水位降低，我国可用水资源的短缺已成为社会与经济可持续发展的主要制约因素之一。水资源对其它环境要素起着制约的作用，水资源的短缺也造成了生态环境的恶化，植被减少、沙漠化、生物种类减少等也日趋严重。此外，水的化学污染、油污染、热污染也是我国面临的十分紧迫的问题，水环境的影响不亚于水资源的短缺。因此，水资源和水环境是水利工作中一个极其重要的方面。遥感技术在水资源和水环境调查也发挥了一定的作用。

　　水资源监测与管理。在地表水体提取上，上世纪80年代用近红外遥感图像比较多，而在近10年来则更多地利用SAR图像技术，提取河流、水库，湖泊等地表水体信息。遥感结合地理信息系统技术还可以用来寻找地下水。通过遥感图像可查明与地貌、岩溶地貌、第四季地质和新构造有密切联系的水文地质条件，结合物探结果，可较准确地评价地下水资源。重视遥感资料的地质和水文地质分析是我国用遥感调查裂隙水准确率较高的原因。此外，主动微波遥感对地面有一定的穿透能力，可以发现地下古河网的踪迹，寻找地下潜水层。另外，遥感对雪盖范围、雪的状态以及雪盖融雪程度的监测十分有效。近10年来，用SAR对雪盖厚度的测定有了新进展，从而对雪盖的水当量的估算更加精确。1998年对长江大洪水的成功预测与1997年冬和1998年春用遥感手段对青藏高原积雪的监测有密不可分的关系。融雪是我国西部地区水资源的重要组成部分，目前遥感是冰川、融雪水资源调查最为有效的手段。

　　水环境监测。水资源的质量与数量同样重要。在经济飞速发展的同时，我国的环境污染，包括水污染日趋严重，成为亟待解决的非常紧迫的任务。国家对水环境问题也十分重视，例如在淮河流域采取的零点行动，上海市对苏州河的治理，北京对城区河道的治理等等都已取得了明显的成效。但水污染的治理还有一段漫长的路要走，水环境的监测则是一项长期而艰巨的任务。遥感在水环境监测方面也同样大有可为。利用航空红热外扫描图像确定热电厂排水口外水体的热污染所造成的承载水体的升温及其空间分布；利用SAR图像或红外扫描仪确定海面油污染的范围和油膜的厚度；利用TM图像确定水生物（藻类）、赤潮的范围等等都是遥感技术在此领域应用的例子。近10年来，对构成水的质量要素进行定量监测的研究也有了一定的进步，这些要素包括混浊度、总悬移质泥沙含量、PH值、总含氮量等等。采用高光谱对水体所含化学要素进行定量遥感测定的研究目前正在北京官厅水库和太湖等水体进行。

　　旱情监测

　　旱灾是影响我国农业生产和人民生活的又一重要自然灾害，一旱一大片，从其影响的程度和范围来讲，甚至比洪涝灾害还要严重，一直是给我国造成严重经济损失的主要自然灾害之一。旱情的遥感监测是难度比较大的一项工作，在干旱指标上也各不相同。由于各部门关心的角度不同，因此有气象干旱、农业干旱、水文干旱等不同物理标准。目前以遥感数据为基础的方法虽然很多，如热惯量法，归一化植被指数距平法，作物供水系数法，作物缺水系数法等，但与农业生产的实际需要还有一定差距。不过近10年来的进展也还是明显的。首先是有了全国的耕地空间数据库，可以只对农田而不是土地进行旱情的评估。其次是有些方法已注意到了从土地表层含水量推求土壤剖面含水量，例如水热耦合方程，而前者正是微波遥感所擅长之处。此外还有进一步考虑植被影响的方法，例如农田蒸散双层模型。

　　水利部遥感技术应用中心从上世纪80年代开始在墒情监测、干旱遥感监测领域开展了一系列研究课题，承担完成了数10项国家级和省部级重大课题。1990年代初在河南、山东和吉林省白城地区开展过旱情遥感监测的试验研究，通过承担国家“九五”科技攻关项目“水旱灾害监测与评估业务运行系统集成”、科技部公益专项“旱情遥感监测实用方法与业务化实验研究”、“水旱灾害遥感监测预警技术体系研究与建立”、“黑龙江省旱情遥感监测预报与信息管理系统”等项目，在土壤墒情遥感监测、旱情遥感监测与预报模型的实用化方面进行了多年探索，取得了丰硕的科研成果。目前正致力于推动全国干旱遥感监测业务运行系统的建设，并已在黑龙江和河南两省的干旱遥感监测与预报实用化技术研究与开发方面取得积极进展。

　　水土流失调查

　　我国是世界上水土流失最为严重的国家之一，由于特殊的自然地理和社会经济条件，使水土流失成为主要的环境问题之一。土壤侵蚀受到多种自然因素和人类活动的综合影响。除了与降雨、径流的量与过程有关外，还与土壤、岩性、地质、地貌、植被、地形、土地利用、水系分布等因素有密切关系。而遥感技术正是获取这些宏观信息得天独厚的方法。

　　20世纪80年代末水利部遥感技术应用中心以80年代中期MSS为主要信息源进行了第一次全国水土流失调查，初步掌握了我国的水土流失状况；其后1999年水利部水土保持监测中心采用TM影像开展了第二次全国水土流失遥感调查，建立了全国1:10万土壤侵蚀数据库，采用人工解译的方法，结合地面调查，查清了1990年代中后期土壤侵蚀的类型、强度、数量和分布。2000年开展的第三次全国水土流失遥感监测，运用RS和GIS技术，直接勾绘侵蚀图斑计算侵蚀量，查清了2000年全国土壤侵蚀状况。目前，水利部正在开展第四次全国水土流失遥感普查。

　　遥感技术在水利行业的应用趋势

　　数据源方面

　　水利遥感在数据源方面正朝着高空间分辨率、高光谱分辨率和新型雷达遥感的方向发展。目前，国外水利遥感数据源的空间分辨率普遍达到了米级，高光谱分辨率的遥感数据也在被大量应用，另外新型雷达遥感数据也越来越多地得到应用。国内遥感技术实时、持续监测的能力还较弱，空间分辨率低，难以满足行业应用精度要求。国产卫星尤其是雷达卫星持续获取影像的能力还较弱。

　　近年来，随着我国航空航天、卫星遥感事业迅速发展，能够应用于水利行业的卫星数据源日渐增多，如FY系列气象卫星、中国资源卫星、北京一号小卫星、环境减灾小卫星等，这些数据源基本覆盖了低、中分辨率以及可见光、近红外、多光谱及雷达等不同特性的遥感监测手段，基本摆脱了单一依赖国外卫星数据源的状况，但总体上高分辨率对地观测能力、连续动态观测能力以及全天候、全天时观测能力还有不足。

　　定量化分析方面

　　定量遥感是当前国内外遥感应用的发展方向，也是水利遥感的发展趋势。定量遥感主要是通过实验的或物理的模型将遥感信息与观测目标参量联系起来，将遥感信息定量地反演或推算为某些地学、生物学及大气等观测目标参量。目前，在土壤含水量定量遥感模型已较成熟，蒸散发遥感反演精度还有待提高，而水质定量遥感离业务化还有距离。

　　遥感技术的全面业务化

　　水利行业开展遥感技术应用已有较长历史，但业务化运行系统还不多见。只有实现了业务化运行，才能发挥遥感技术的最大效益。目前，无论从需求还是从技术上，水利遥感走向全面业务化的时机已经成熟，洪涝灾害遥感监测、旱情遥感监测、水土流失遥感调查、国际河流遥感监测等无疑是水利遥感应用业务化的重点内容之一。

　　作者单位：中国水利水电科学研究院遥感中心