遥感和地理信息系统与水文学整合研究进展_毕华兴.

第16卷第2期2002年6月

水土保持学报

Journa l of Soil a nd Wa ter Co nserv a tion

V ol.16N o.2

Jun.,2002

遥感和地理信息系统与水文学整合研究进展

毕华兴1,中北理2

(1.北京林业大学,北京100083; 2.森林综合研究所,日本筑波市305-8687

摘要:近20年来,遥感和地理信息系统在水文学中的应用有了长足的发展,特别是近几年来,遥感和地理信息系

统与水文模型的整合研究从技术上变得切实可行,从而为水文学的研究开创了新的研究领域。从遥感和地理信息

系统与水文学整合研究的起源、遥感和地理信息系统在水文学中的应用,及其三者的整合研究现状进行了综述。

可以看出:面对水文模型的全球化、分布化及复杂化发展趋势,遥感、地理信息系统与水文学的整合,不仅可加速

水文学的发展,同时对水资源管理也必将发挥重要的作用。

关键词:遥感;地理信息系统;水文学;模型;水资源管理;整合

中图分类号:T P79;P33文献标识码:A文章编号:1009-2242(200202-0045-05

Review on integrating of RS and GIS with hydrology

BI Hua-xing1,Nakakita Osamu2

(1.Beijing Forestry University,Beijing100083;2.Forestry and Forest Products Research Institute,T sukuba,305-8687,J apan Abstract:Ov er the last two decades,the g reat prog resses hav e been made in the applicatio n of RS and GIS in hy-

drology.Especially,from sev eral yea rs ag o,an integ ration of RS and GIS with hy drological models had becom e technically feasible,so the studies on hydrology cam e into a new era.This paper re v iew s on the roo ts of hydrolog-ical GIS,the applicatio n of RS and GIS in hydrology and review o n the integ ration of RS and GIS with hydrolo-gy.It can be concluded that:In the future,hydrological m odeling will be more g lobal,m ore distributed,and m ore sophisticated.In this situation,the integ ration of RS and GIS w ith hydrolog y w ill not only speed up the re-search o n hydrological but also play a g rea t role in w ater resources manag ement.

Key words:RS;GIS;hy drolog y;model;w ater resources manag ement; integ ration

近20年来,由于计算机科学的发展使得遥感(Remo te Sensing,简称RS和地理信息系统(Geog raphic Infor-mation System,简称GIS在水文学(Hydrology中的应用有了长足的发展。

遥感是指通过某种传感器装置,在不与被研究对象直接接触的情况下,获取其特征信息,并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一门科学和技术。由于遥感具有用地磁波谱来测定景观特征的能力,所以,在一些情况下,它可以测定水文变量。大多数水文学者对用可见光谱来摄影的航片都非常熟悉。然而,现代遥感则聚焦在卫星系统和对卫星数据的分析上。近年来,遥感技术已经大大超出了传统的观点,目前几乎包括了所有的波段。不同的传感器能够反映地表或近地表的独一无二的特征信息。比如要测定太阳辐射的反射率,反映在星体反照率上,热传感器测量地表温度,而微波传感器则测量非传导性的特征,如湿度、土壤表面信息。遥感的不断发展使

得水文学者能够在众多领域应用此技术。也正是由于遥感具有巨大的对地观测能力(传统的实地水文观测仅是对流域或区域的有限几个点进行观测,这就使得用传统方法所不能观测的水文变量借助遥感技术变为可能(Edwin T.Engman,1995。水文学通常需要水文气象、地形、土地利用、土壤、河流等各种各样的数据,对这些数据进行分析和处理是一件非常麻烦的工作,急需有一个好的空间数据分析及处理的工具。也正是由于地理信息系统是一种采集、处理、传输、存储、管理、查询检索、分析、表达和应用地理信息的计算机系统,能够分析、处理大量地理数据,所以,人们很自然地将地理信息系统与水文进行结合,并得到了迅速发展。目前,地理信息系统在水文学中的应用非常广泛,特别是在水文模型和水资源管理方面。面对水文模型向全球化、分布化以及复杂化的发展趋势,同时也正是由于RS、GIS以及水文学各自的特点、功能和发展需求,近年来,在应用水文

收稿日期:2002-01-06

基金项目:国家自然科学基金资助项目(编号:39930130、日本科学技术厅(S TA 特别研究员资助项目(编号:100037

作者简介:毕华兴,男,生于1969年,副教授,博士,日本科学技术厅特别研究员。主要从事水文学、遥感和地理信息系统、林业生态工程等方面的研究工作,发表学术论文20多篇。

学和工程水文学中把遥感数据作为有效的数据源,将地理信息系统作为有效的数据处理工具,并将三者进行整合研究,有了一定的进展,并随着遥感、GIS 、计算机图形、人工智能的不断发展而发展。

1GIS 与水文学整合研究“根源”

1995年Pett 对“现代”地理方法在河川水文学中的应用研究进行了高度的概括和总结,他认为GIS 与水文学整合有4个关键性的阶段。首先是Strahler 在1952年提出的用力学原理和流体力学原理来解决河流地貌问题,其中两者均包含空间分布参数。其次是Leopold 和Miller (1952、Schumn (1968等人的研究成果,即河网系统