吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学 第十二章新技术方法在水文地质工作中的应用 §121遥感技术在地下水研究领域的应用 引言 遥感技术在地下水研究中的应用主要有以下几个方面 1.遥感图像显示地表特征。到目前为止,遥感获取的地下水信息大多通过定性推理和 半定量的方法获取,并与水文地质数据相结合,使其具有实际意义。 般来说,遥感中应用的电磁波来源于地表或地表以下较浅土层(少于1m)的辐射或反 射,因此,深层含水层不能利用遥感直接探测。然而,遥感技术为水文地质学家提供了常规 地球物理方法以外的一种有效方法。地质学家可以通过航空和卫星像片解译得到的地表特征 来推测含水层的位置。从卫星图像中还可以获取地面调查甚至低空航空相片所无法得到的地 面信息。在植被灌层覆盖稠密的地区,雷达能穿透地表覆盖物,显示地表特征,因此雷达图 像在揭示地形起伏和地表粗糙度方面很有价值。 2.航空地球物理学,如航空磁测调查,也能提供地面以下的信息,但因为分析结果的 不唯一性,必须对所获得的数据进行合理解释。非地面的微波传感器具有一定的穿透能力, 但仅能获取一定条件下的信息,如粗粒物质、地质条件简单和水位较浅的地区的信息。在 些特殊情况下,微波图像能呈现沙漠中部分被掩埋的古河网;从热红外图像上能直接识别裂 隙带。然而,这些现象经常是偶然才出现的 般方法 航空像片用于地下水的初步探测已经有许多年的历史,近来逐渐被卫星图像数据取代, 特别是陆地卫星 Landsat系列。卫星图像可以提供区域的概略特征、大尺度区域的地表特征, 而这些在航空图像和地面调查中往往是不能获取的。通过卫星图像可以推断出岩石类型、结 构、地层以及地层中岩石的组成。在野外调查的基础上,根据卫星图像上的地面采样点进行 插值,与单独进行野外调査的方法相比,更能准确地确定地表结构,同时更加经济。总体来 说,对航空相片或卫星图像的分析应该在实地调查之前进行,这样可以排除含水层较低的地 层,确定需进一步调查的区域。通过遥感数据能够提取的地下水信息量的多少,取决于区域 地质、气候条件和地表覆盖类型等因素。在干旱和半干旱区,由于地表覆盖物较少,所以很 容易从遥感图像上解译出地质特征。在有植被覆盖的地方,由于地表覆盖物和下伏地层之间 联系紧密,所以航空和卫星图像的解译结果需要结合实地调査和验证
吉林大学精品课>>专门水文地质学>>教材>>专门水文地质学 第十二章 新技术方法在水文地质工作中的应用 §12.1 遥感技术在地下水研究领域的应用 一、引言 遥感技术在地下水研究中的应用主要有以下几个方面: 1. 遥感图像显示地表特征。到目前为止，遥感获取的地下水信息大多通过定性推理和 半定量的方法获取，并与水文地质数据相结合，使其具有实际意义。 一般来说，遥感中应用的电磁波来源于地表或地表以下较浅土层(少于 1m)的辐射或反 射，因此，深层含水层不能利用遥感直接探测。然而，遥感技术为水文地质学家提供了常规 地球物理方法以外的一种有效方法。地质学家可以通过航空和卫星像片解译得到的地表特征 来推测含水层的位置。从卫星图像中还可以获取地面调查甚至低空航空相片所无法得到的地 面信息。在植被灌层覆盖稠密的地区，雷达能穿透地表覆盖物，显示地表特征，因此雷达图 像在揭示地形起伏和地表粗糙度方面很有价值。 2. 航空地球物理学，如航空磁测调查，也能提供地面以下的信息，但因为分析结果的 不唯一性，必须对所获得的数据进行合理解释。非地面的微波传感器具有一定的穿透能力， 但仅能获取一定条件下的信息，如粗粒物质、地质条件简单和水位较浅的地区的信息。在一 些特殊情况下，微波图像能呈现沙漠中部分被掩埋的古河网；从热红外图像上能直接识别裂 隙带。然而，这些现象经常是偶然才出现的。 二、一般方法 航空像片用于地下水的初步探测已经有许多年的历史，近来逐渐被卫星图像数据取代， 特别是陆地卫星 Landsat 系列。卫星图像可以提供区域的概略特征、大尺度区域的地表特征， 而这些在航空图像和地面调查中往往是不能获取的。通过卫星图像可以推断出岩石类型、结 构、地层以及地层中岩石的组成。在野外调查的基础上，根据卫星图像上的地面采样点进行 插值，与单独进行野外调查的方法相比，更能准确地确定地表结构,同时更加经济。总体来 说，对航空相片或卫星图像的分析应该在实地调查之前进行，这样可以排除含水层较低的地 层，确定需进一步调查的区域。通过遥感数据能够提取的地下水信息量的多少，取决于区域 地质、气候条件和地表覆盖类型等因素。在干旱和半干旱区，由于地表覆盖物较少，所以很 容易从遥感图像上解译出地质特征。在有植被覆盖的地方，由于地表覆盖物和下伏地层之间 联系紧密，所以航空和卫星图像的解译结果需要结合实地调查和验证
断层、断裂带和其它线性构造的存在表明可能含有地下水。类似的,沉积地层或特定的 岩石地层的露头,表明其可能是潜在含水层。因为遥感方法主要限于地表特征的研究,所以 利用遥感研究地下水的第一步主要是地表特征和地貌形态的描述 浅层地下水可以通过土壤含水量、植被类型变化和模式来推定。在一个流域盆地中,地 下水的补给区和排泄区可以通过土壤、植被和浅层或滞水含水层特征来推测出。 通过遥感监测地表温度的变化已经用于推断和确定浅层地下水、泉或泄流。这些温度的 变化主要是由地下水的高热容量在夏季产生热沉,在冬季产生热源所导致。近地表的土壤、 土壤水分和植被温度快速响应气象条件,而地下水的温度变化则以日和季节为周期而衰减 合成孔径雷达数据(SAR)在地下水监测中有很大的潜力,特别是在干旱和过度干旱的 区域。长波雷达的穿透能力和雷达探测土壤含水量的能力,使得SAR在干旱区地下水探测 中成为一个很有价值的工具。机载侧视雷达(SLAR)已经成功地用于编制全球范围的构造 特征图,而在此之前由于永久云层的覆盖或厚植被的影响,全球范围的构造特征图一直没有 编制成功。与此同时构造特征图还可以用陆地卫星来辅助解译 三、卫星图像在地下水研究中的应用 卫星图像包含了许多地质和水文信息,但这些信息必须通过对图像进行分析和解译才能 获得。解译的参数包括地貌类型、排水模式、植被特性、土地利用方式、线性和弯曲的构造 特征以及图像色调和纹理等。在干旱区,植被特性可能反映地下水的深度和水质状况。卫星 数据是全球范围制图和地质调查的唯一数据源,其它信息源或不存在或不精确。 分析卫星图像是区域研究中最有效的方法,也是快速、经济地获取地下水信息的方法 区域范围大、分辨率低的图像,比单点的测试井更适合获取总体含水层信息。对陆地卫星或 SPOT图像解译的意义在于: (1)减少不必要的实地勘察 (2)更详细的确定需研究和实地调查的区域 (3)获取新的、更好的地质和水文信息 (4)具有其它勘察方法所不能实现的大区域视野 然而,需要强调的是,遥感仅仅是一种提供信息源的手段。它不能取代地下水水文地质 学家所常用的传统技术手段,如地貌图、地震和抗震调査,地面探测雷达等等。但由于卫星 图像的某些独特的特性,使它在地下水勘探方面具有特殊的价值。 四、图像分析原理 卫星图像是地表特征的本质反映,由反映景观的自然、生物结构和人文特征要素组成 这些是图像分析的线索。相似要素的组合能反映相似的水文地质状况。地下水水文地质学家 的工作是对具有地质和水文意义的各种要素的组合进行判断、描绘、确定和分类。基于这个 目的,地下水水文地质学家必须遵循图像解译的原则,充分利用图像的特征,如色调、色彩 纹理、图案、大小、形状、位置、高程和关联性等。 图像分析的过程是解译,即景观特性被划分为几个类型 (1)地形在地球表面是一个可识别的自然特征(例如:基岩山地、火山特征、冲积扇、 冰川特征)。例如,地下水可以认为与地表水流的方向一样,从坡度高的地方流向坡度低的
断层、断裂带和其它线性构造的存在表明可能含有地下水。类似的，沉积地层或特定的 岩石地层的露头，表明其可能是潜在含水层。因为遥感方法主要限于地表特征的研究，所以 利用遥感研究地下水的第一步主要是地表特征和地貌形态的描述。 浅层地下水可以通过土壤含水量、植被类型变化和模式来推定。在一个流域盆地中，地 下水的补给区和排泄区可以通过土壤、植被和浅层或滞水含水层特征来推测出。 通过遥感监测地表温度的变化已经用于推断和确定浅层地下水、泉或泄流。这些温度的 变化主要是由地下水的高热容量在夏季产生热沉，在冬季产生热源所导致。近地表的土壤、 土壤水分和植被温度快速响应气象条件，而地下水的温度变化则以日和季节为周期而衰减。 合成孔径雷达数据（SAR）在地下水监测中有很大的潜力，特别是在干旱和过度干旱的 区域。长波雷达的穿透能力和雷达探测土壤含水量的能力，使得 SAR 在干旱区地下水探测 中成为一个很有价值的工具。机载侧视雷达（SLAR）已经成功地用于编制全球范围的构造 特征图，而在此之前由于永久云层的覆盖或厚植被的影响，全球范围的构造特征图一直没有 编制成功。与此同时构造特征图还可以用陆地卫星来辅助解译。 三、卫星图像在地下水研究中的应用 卫星图像包含了许多地质和水文信息，但这些信息必须通过对图像进行分析和解译才能 获得。解译的参数包括地貌类型、排水模式、植被特性、土地利用方式、线性和弯曲的构造 特征以及图像色调和纹理等。在干旱区，植被特性可能反映地下水的深度和水质状况。卫星 数据是全球范围制图和地质调查的唯一数据源，其它信息源或不存在或不精确。 分析卫星图像是区域研究中最有效的方法，也是快速、经济地获取地下水信息的方法。 区域范围大、分辨率低的图像，比单点的测试井更适合获取总体含水层信息。对陆地卫星或 SPOT 图像解译的意义在于： （1）减少不必要的实地勘察； （2）更详细的确定需研究和实地调查的区域； （3）获取新的、更好的地质和水文信息； （4）具有其它勘察方法所不能实现的大区域视野。 然而，需要强调的是，遥感仅仅是一种提供信息源的手段。它不能取代地下水水文地质 学家所常用的传统技术手段，如地貌图、地震和抗震调查，地面探测雷达等等。但由于卫星 图像的某些独特的特性，使它在地下水勘探方面具有特殊的价值。 四、图像分析原理 卫星图像是地表特征的本质反映，由反映景观的自然、生物结构和人文特征要素组成。 这些是图像分析的线索。相似要素的组合能反映相似的水文地质状况。地下水水文地质学家 的工作是对具有地质和水文意义的各种要素的组合进行判断、描绘、确定和分类。基于这个 目的，地下水水文地质学家必须遵循图像解译的原则，充分利用图像的特征，如色调、色彩、 纹理、图案、大小、形状、位置、高程和关联性等。 图像分析的过程是解译，即景观特性被划分为几个类型： （1）地形在地球表面是一个可识别的自然特征（例如：基岩山地、火山特征、冲积扇、 冰川特征）。例如，地下水可以认为与地表水流的方向一样，从坡度高的地方流向坡度低的
地方,沿着冲积扇向下流动。在大的流域盆地,可以认为粗颗粒物质是由排水系统迁移产生, 被细颗粒物质和透水性较小的物质所覆盖 (2)排水特性包括盆地的大小和形状、排水模式和密度、河谷形状、河道位置和支流 的角度。基岩的裂隙和断裂也影响排水方式。 (3)地表覆盖物为各种不同的植被(包括自然和人为植被)和土壤类型。河谷或盆地内 植被密集说明水分条件适宜,地下水离地表较近。一般的,岸边植被和湿地植被在假彩色图 像上显示为鲜红色,而旱生植被可能显示为褐色且分布稀疏。 (4)许多类型景观的外貌呈直线或轻微的曲线。许多线状特征在图像上不连续,需扩 展或连接。一 (5)曲线匀称如圆形、椭圆形或精确的形状。其分析与线形类似 (6)排水方式的密度、纹理明显。纹理细的排水系统说明排泄区由细颗粒沉积物组成, 下渗相对缓慢。下渗最大的地区主要是河流沿岸,同时中到粗质地的排水区域也有下渗现象 发生 五、图像选择 用于地下水分析的遥感图像的选择标准与遥感应用不同。图像的正确选择可以大大促进 地下水的勘察。对于陆地卫星 Landsat tm图像或SPOT图像,波段和成像时间的选择很重 要。根据经验,图像选择时要遵守以下原则 (1)选择太阳高度角低的图像。当太阳高度角相对较低(低于45°)时,地表形态和一 般的地形特征由于地形阴影而得到增强。 (2)选择黑白的红外图像。对于陆地卫星 Landsat图像,7波段图像适宜描述景观特征 而不会被植被的色调所混淆 (3)至少选择一幅假彩色图像。假彩色组合在突出植被类型和模式的同时,显示地表 形态和排水模式,最大地突出了各种植被类型之间的差异。植被密度和亮度是分析地下水位 置和边界的线索。在干旱季节的图像上,湿生植被显示为鲜红色,而水分条件不适宜的植被 则呈现暗红色或褐色。 (4)选择两幅来自不同轨道的黑白图像。两幅不同轨道(和日期)的图像,能呈现研究 区域粗略的立体场景。把轨道徧移或有轻微偏差的图像沿着轨道航迹进行叠加能体现立体的 效果。虽然图像不能用于制作高精度的高程图,但可确定坡度和地表形态。这对于SPOT图 像而言具有特别的意义,因为获取SPOT图像的传感器不是垂直方向的 六、目前应用 遥感应用于地下水文学中的例子很多。总体来说,航空相片和卫星图像的解译是应用最 多的。在许多情况下,对遥感像片特殊波段的分析可以解决特定的问题。下面介绍几种不同 的遥感数据应用的实例。 (一)地表含水层 冲积阶地沉积物和冰积物是地下水赋存的良好场所。这些阶地沉积物可以通过它们与土 地覆盖和排水条件的关系来识别。因此,牛轭湖和老河道的出现是冲积物沉积层的指示标志 Zigich和Kolm(1982)验证了陆地卫星数据在美国东南达科他如何能快速、经济地确定冰积
地方，沿着冲积扇向下流动。在大的流域盆地，可以认为粗颗粒物质是由排水系统迁移产生， 被细颗粒物质和透水性较小的物质所覆盖。 （2）排水特性包括盆地的大小和形状、排水模式和密度、河谷形状、河道位置和支流 的角度。基岩的裂隙和断裂也影响排水方式。 （3）地表覆盖物为各种不同的植被(包括自然和人为植被)和土壤类型。河谷或盆地内 植被密集说明水分条件适宜，地下水离地表较近。一般的，岸边植被和湿地植被在假彩色图 像上显示为鲜红色，而旱生植被可能显示为褐色且分布稀疏。 （4）许多类型景观的外貌呈直线或轻微的曲线。许多线状特征在图像上不连续，需扩 展或连接。 （5）曲线匀称,如圆形、椭圆形或精确的形状。其分析与线形类似。 （6）排水方式的密度、纹理明显。纹理细的排水系统说明排泄区由细颗粒沉积物组成， 下渗相对缓慢。下渗最大的地区主要是河流沿岸，同时中到粗质地的排水区域也有下渗现象 发生。 五、图像选择 用于地下水分析的遥感图像的选择标准与遥感应用不同。图像的正确选择可以大大促进 地下水的勘察。对于陆地卫星 Landsat TM 图像或 SPOT 图像，波段和成像时间的选择很重 要。根据经验，图像选择时要遵守以下原则: （1）选择太阳高度角低的图像。当太阳高度角相对较低(低于 45°)时，地表形态和一 般的地形特征由于地形阴影而得到增强。 （2）选择黑白的红外图像。对于陆地卫星 Landsat 图像，7 波段图像适宜描述景观特征 而不会被植被的色调所混淆。 （3）至少选择一幅假彩色图像。假彩色组合在突出植被类型和模式的同时，显示地表 形态和排水模式，最大地突出了各种植被类型之间的差异。植被密度和亮度是分析地下水位 置和边界的线索。在干旱季节的图像上，湿生植被显示为鲜红色，而水分条件不适宜的植被 则呈现暗红色或褐色。 （4）选择两幅来自不同轨道的黑白图像。两幅不同轨道(和日期)的图像，能呈现研究 区域粗略的立体场景。把轨道偏移或有轻微偏差的图像沿着轨道航迹进行叠加能体现立体的 效果。虽然图像不能用于制作高精度的高程图，但可确定坡度和地表形态。这对于 SPOT 图 像而言具有特别的意义，因为获取 SPOT 图像的传感器不是垂直方向的。 六、目前应用 遥感应用于地下水文学中的例子很多。总体来说，航空相片和卫星图像的解译是应用最 多的。在许多情况下，对遥感像片特殊波段的分析可以解决特定的问题。下面介绍几种不同 的遥感数据应用的实例。 （一）地表含水层 冲积阶地沉积物和冰积物是地下水赋存的良好场所。这些阶地沉积物可以通过它们与土 地覆盖和排水条件的关系来识别。因此，牛轭湖和老河道的出现是冲积物沉积层的指示标志。 Zigich 和 Kolm(1982)验证了陆地卫星数据在美国东南达科他如何能快速、经济地确定冰积
前河谷位置的方法。冬季时相的 Landsat波段5和波段7图像,假彩色镶嵌后,其呈现的形状 排水模式和色调模式,可以推断埋藏谷的存在与否 浅层地下水可以通过地表植被类型、分布模式的变化来推断。文化特征诸如农业耕作现 状也能推断含水层的存在。 Myers和More1972)在 James河流低地的研究中,指出谷物是 边缘区的主导作物,而牧场和苜蓿是阶地和河漫滩主要的土地利用类型。在近来的研究中, Rahn和More(1981)用多时相的 Landsat图像编制了近地面冰积含水层图。其解译结果主要 是根据不同作物的反射光谱的相似性来获得。因此,一个排水盆地的地下水补给区和排泄区 可以根据土壤、植被、浅层或滞水含水层的位置来推断。 通过对热辐射图像中近地表地下水温度差异的分析,可确定冲积沉积物、浅层地下水、 泉和排泄区。Mers和 Moore(1972)发现了 Sioux盆地中有关浅层地下水的热辐射的相似性 Heilman和 Moore(1981)讨论了利用HCMM( Heat Capacity Mapping Mission,热容量成像卫星) 的热红外数据,选择适当的季节和日期,如何推断浅层地下水的存在 然而,蒸散发速率不同的植被覆盖、地形和其它环境因素常常会影响图像的解译结果。 在后来的研究中, Heir 下水深度之间的关系 和Mo9)通过HCMM数据的经验估算得出了地表温度和地 Van de griend等(1985)研究了地下水深度和地表温度之间的关系。对砂壤土模拟研究的 结果显示:地下水埋深小于90cm的情况下可以探测,而地下水埋深大于90cm的情况则不能 探测。这个结果是在特定的条件下,通过土壤水分和温度模型模拟得到的。如果没有这种模 型,则很难区分地下水位是受地形起伏还是气象因素的影响。 SAR数据在干旱和极度干早区浅层地下水探测的应用潜力已经由SARA和SAR-B图 像所证实。SAR-A数据在东撒哈拉沙漠的应用,证实了长波雷达的穿透能力及其在干旱地 区地质研究中的重要性。从SAR-A所得到的图像上可以看到广阔的被沙漠所掩埋的河谷和 小河道网。这些现象在以前的观测中从来没有发现过,主要是由于排水网络在可见光传感器 中被阻挡 土壤水分也能证明浅层地下水的存在 (二)固体地质介质 岩石中的主要含水层或含水带区域沿着断层和裂隙带存在,因为这些地方水力传导率和 潜在的蓄水量较大。断层和裂隙在地表上的分布在航空相片和卫星图像上常呈线状或曲线 状,可以分辨。当然,不是所有的线状特征都是断层或裂隙:因此,只能依靠背景信息选择 最可能的线状特征 目前,有许多研究尝试减少图像解译的人为主观性。已有人尝试应用空间滤波方法(如 Hough变换)确定线状特征,不幸的是,其图像经常出现由错误解译得到的伪信息。 Kaufman等(1986)证明了可以应用高空间分辨率的卫星图像( Landsat tm)辅助水文 地质研究。其研究目标是确定希腊的伯罗奔尼撒喀斯特岩溶地区地下水的排水模式。将TM 图像1、4、⑦波段进行组合,根据所得图像的纹理和植被密度特征确定岩性单元。因为从喀 斯特地区排出的淡水流向 Argos海湾,因此确定主要的地下水流路径是很重要的。TM热波 段可以监测近海区水下的泉
前河谷位置的方法。冬季时相的 Landsat 波段 5 和波段 7 图像,假彩色镶嵌后，其呈现的形状、 排水模式和色调模式，可以推断埋藏谷的存在与否。 浅层地下水可以通过地表植被类型、分布模式的变化来推断。文化特征诸如农业耕作现 状也能推断含水层的存在。Myers 和 Moore(1972)在 James 河流低地的研究中，指出谷物是 边缘区的主导作物，而牧场和苜蓿是阶地和河漫滩主要的土地利用类型。在近来的研究中， Rahn 和 Moore(1981)用多时相的 Landsat 图像编制了近地面冰积含水层图。其解译结果主要 是根据不同作物的反射光谱的相似性来获得。因此，一个排水盆地的地下水补给区和排泄区 可以根据土壤、植被、浅层或滞水含水层的位置来推断。 通过对热辐射图像中近地表地下水温度差异的分析，可确定冲积沉积物、浅层地下水、 泉和排泄区。Myers 和 Moore(1972)发现了 Sioux 盆地中有关浅层地下水的热辐射的相似性。 Heilman和Moore(1981)讨论了利用HCMM(Heat Capacity Mapping Mission，热容量成像卫星) 的热红外数据，选择适当的季节和日期，如何推断浅层地下水的存在。 然而,蒸散发速率不同的植被覆盖、地形和其它环境因素常常会影响图像的解译结果。 在后来的研究中，Heilman 和 Moore(1982)通过 HCMM 数据的经验估算得出了地表温度和地 下水深度之间的关系。 Van de Griend 等(1985)研究了地下水深度和地表温度之间的关系。对砂壤土模拟研究的 结果显示:地下水埋深小于 90cm 的情况下可以探测，而地下水埋深大于 90cm 的情况则不能 探测。这个结果是在特定的条件下，通过土壤水分和温度模型模拟得到的。如果没有这种模 型，则很难区分地下水位是受地形起伏还是气象因素的影响。 SAR 数据在干旱和极度干旱区浅层地下水探测的应用潜力已经由 SAR-A 和 SAR-B 图 像所证实。SAR-A 数据在东撒哈拉沙漠的应用，证实了长波雷达的穿透能力及其在干旱地 区地质研究中的重要性。从 SAR-A 所得到的图像上可以看到广阔的被沙漠所掩埋的河谷和 小河道网。这些现象在以前的观测中从来没有发现过，主要是由于排水网络在可见光传感器 中被阻挡。 土壤水分也能证明浅层地下水的存在。 （二）固体地质介质 岩石中的主要含水层或含水带区域沿着断层和裂隙带存在，因为这些地方水力传导率和 潜在的蓄水量较大。断层和裂隙在地表上的分布在航空相片和卫星图像上常呈线状或曲线 状，可以分辨。当然，不是所有的线状特征都是断层或裂隙；因此，只能依靠背景信息选择 最可能的线状特征。 目前，有许多研究尝试减少图像解译的人为主观性。已有人尝试应用空间滤波方法（如 Hough 变换）确定线状特征，不幸的是，其图像经常出现由错误解译得到的伪信息。 Kaufman 等（1986）证明了可以应用高空间分辨率的卫星图像（Landsat TM）辅助水文 地质研究。其研究目标是确定希腊的伯罗奔尼撒喀斯特岩溶地区地下水的排水模式。将 TM 图像 1、4、7 波段进行组合，根据所得图像的纹理和植被密度特征确定岩性单元。因为从喀 斯特地区排出的淡水流向 Argos 海湾，因此确定主要的地下水流路径是很重要的。TM 热波 段可以监测近海区水下的泉
landsat数据的解译已经成为全球范围水文地质研究的一个有价值的工具。 Gurney (1982)阐述了卫星数据在博茨瓦纳的喀拉哈里高原是如何用于辅助地下水资源评价的。野 外调查队将卫星数据和有限的航空相片相结合,研究下伏的砂石含水层的地质特征。 Kruck (1981)也通过对卫星图像的解译来研究博茨瓦纳北部的喀拉哈里地层中的地下水状况。研 究中最核心的问题之一是确定已经干枯并覆盖有冲积和风积物的独立古湖泊中地下水的含 盐量。 Zll和 Russell(1981)在另一项将卫星图像应用于地下水勘察的研究中,应用了陆地 卫星图像 Landsat数字増强和数字拉伸技术。数字增强处理增加了由于岩性特征、地质构造 和土壤水分等因素引起的稀少色调的灰度级。数字拉伸技术也增强了线性特征、裂隙、断层 和排水河道的特征,这些特征在没有经过处理前是很难判断的 雷达对地表粗糙率和地形起伏较敏感,因此可以用于监测岩性、地表形态和构造运动 雷达能穿过云层和植被覆盖的能力使它毫无疑问地成为全球范围大尺度制图和地质调查的 工具,这在以前是不可能实现的。尽管雷达只能直接探测浅层地下水,但其在监测人类难以 到达地区的地表形态和地质构造工作中的应用,使它成为监测地下水的有力工具。 七、区域地下水资源评价 遥感在评价区域地下水资源的实践应用主要有以下两方面 水文地质条件的概化。根据地表和地下地质现象,建立三维水文地质框架;估计区域 地下水面:最后,通过地下水流识别系统,建立概念性的地下水模型(特别是在地下水的补 给区和排泄区) ·水平衡。一旦概念性模型建立完毕,就意味着已经考虑了所有可以获取的信息以及地 质、地下水位和基流数据,并讨论了边界上的补给量、蒸散发损失量和地下水灌溉量等。 如果研究区包含以下两个特性:(1)通过遥感资料可以推断该地区的空间分布比较独 特;(2)地下水资源稀缺,并受地表状况的影响,如土地覆盖、土地利用。则可以把这个 地区看作是补给区。坚硬的岩石地面,如地下复合体,有它自己的特性,在以后的章节中单 独讨论。 (一)水文地质 1.三维水文地质条件 三维水文地质条件通过图像解译和实地水文地质勘察得到,可由钻孔柱状图和地球物理 数据等融合而成。 目前,许多研究已经阐述了如何应用图像解译进行水文地质制图和定性评价。第四系沉 积物在地质图中不易区分,但补给、浅层地下水流系统及水质和这些坚固性较差的沉积物联 系又较大。由于第四系沉积物在遥感图像上比较容易区分(特别是在干旱区),所以常通过 解译遥感图像来制图 对于第四系火山地貌,识别其地表形态和分割程度的难易与相对年代有密切的关系。火 山的年代与其紧实程度有密切的联系,这反过来也影响透水性、基流和总补给。 2.地下水面 一年中某个时期地下水位的重构,需要利用地形图、取自水井的水头数据和基流信息来 区分由于地下水和河流之间的相互作用而引起的河流入流或出流。水头高程必须精确,常见
Landsat 数据的解译已经成为全球范围水文地质研究的一个有价值的工具。Gurney 等 （1982）阐述了卫星数据在博茨瓦纳的喀拉哈里高原是如何用于辅助地下水资源评价的。野 外调查队将卫星数据和有限的航空相片相结合，研究下伏的砂石含水层的地质特征。Kruck （1981）也通过对卫星图像的解译来研究博茨瓦纳北部的喀拉哈里地层中的地下水状况。研 究中最核心的问题之一是确定已经干枯并覆盖有冲积和风积物的独立古湖泊中地下水的含 盐量。 Zall 和 Russell（1981）在另一项将卫星图像应用于地下水勘察的研究中，应用了陆地 卫星图像 Landsat 数字增强和数字拉伸技术。数字增强处理增加了由于岩性特征、地质构造 和土壤水分等因素引起的稀少色调的灰度级。数字拉伸技术也增强了线性特征、裂隙、断层 和排水河道的特征，这些特征在没有经过处理前是很难判断的。 雷达对地表粗糙率和地形起伏较敏感，因此可以用于监测岩性、地表形态和构造运动。 雷达能穿过云层和植被覆盖的能力使它毫无疑问地成为全球范围大尺度制图和地质调查的 工具，这在以前是不可能实现的。尽管雷达只能直接探测浅层地下水，但其在监测人类难以 到达地区的地表形态和地质构造工作中的应用，使它成为监测地下水的有力工具。 七、区域地下水资源评价 遥感在评价区域地下水资源的实践应用主要有以下两方面： ·水文地质条件的概化。根据地表和地下地质现象，建立三维水文地质框架；估计区域 地下水面；最后，通过地下水流识别系统，建立概念性的地下水模型（特别是在地下水的补 给区和排泄区）。 ·水平衡。一旦概念性模型建立完毕，就意味着已经考虑了所有可以获取的信息以及地 质、地下水位和基流数据，并讨论了边界上的补给量、蒸散发损失量和地下水灌溉量等。 如果研究区包含以下两个特性：（1）通过遥感资料可以推断该地区的空间分布比较独 特；（2）地下水资源稀缺，并受地表状况的影响，如土地覆盖、土地利用。则可以把这个 地区看作是补给区。坚硬的岩石地面，如地下复合体，有它自己的特性，在以后的章节中单 独讨论。 （一）水文地质 1. 三维水文地质条件 三维水文地质条件通过图像解译和实地水文地质勘察得到，可由钻孔柱状图和地球物理 数据等融合而成。 目前，许多研究已经阐述了如何应用图像解译进行水文地质制图和定性评价。第四系沉 积物在地质图中不易区分，但补给、浅层地下水流系统及水质和这些坚固性较差的沉积物联 系又较大。由于第四系沉积物在遥感图像上比较容易区分（特别是在干旱区），所以常通过 解译遥感图像来制图。 对于第四系火山地貌，识别其地表形态和分割程度的难易与相对年代有密切的关系。火 山的年代与其紧实程度有密切的联系，这反过来也影响透水性、基流和总补给。 2. 地下水面 一年中某个时期地下水位的重构，需要利用地形图、取自水井的水头数据和基流信息来 区分由于地下水和河流之间的相互作用而引起的河流入流或出流。水头高程必须精确，常见