专利名称：基于遥感信息的地下水富集性评估方法
技术领域：
本发明涉及一种基于遥感信息的地下水富集性评估方法，属于遥感勘探技术领域。
背景技术：
随着遥感技术的不断成熟和遥感数据的丰富，应用多源遥感数据提取与地下水相关的多个因子对地下水进行评估的研究受到较多关注。V T Tam等在喀斯特地貌区利用遥感提取断裂走向和地表径流流向，发现两者与地下径流流向存在相关性，通过地层岩性的分析后发现并验证了一条地下溶洞，是遥感技术在喀斯特地貌地下水研究中较成功的应用，但是该方法仅针对单一的地貌类型和区域，考虑的指标都不够全面，需要有一定的限制条件才能适用，没有较好的普适性。M Vasanthavigar等用遥感提取地形、地貌、水网密度和断裂密度对盆地内的构造裂隙水进行评估，结果表明断裂交汇部位是地下水富集区，与实际的找水经验相一致，但这些模型只针对孔隙水和裂隙水其中的一种进行评估，而在自然条件下，地下水往往是松散盐类孔隙水和基岩裂隙水共存的，该方法并没有考虑两者的区别同时进行评估。DMachiwal等用遥感提取与地下水相关的10个指标，通过主成份变换选择其中7个指标对干旱区地下水富集性进行评估，评估结果与实地验证大体一致，结果还表明年降雨量和海拔高度与地下水分布没有相关性，但是该评估模型仅针对干旱半干旱地区地下水进行预测，在湿润地区地下水遥感评估方面却较少研究，因为在湿润地区，地下水信息在地表的反映受到大气降水和植被覆盖的干扰，评估难度较大。这些学者建立的评估模型的指标一般只有一层，各指标也只是简单的并列关系，而且各指标划分为几个离散的等级进行专家打分，这样就降低了指标量化的精度，对于地下水富集性的影响意义并不明确，当指标数量较多时难以准确量化各指标对评估结果的影响。2008年10月出版的《污 染防治技术》(第21卷第5期)中的《浅层地下水遥感找水模型研究》(作者是于德浩等)公开了一种浅层地下水的评估模型，通过三维雷达数据和多光谱数据提取评估指标，并对评估指标进行加权平均。但是该模型仅仅考虑了孔隙水而忽略了裂隙水，而地下水往往是松散盐类孔隙水和基岩裂隙水共存的，因此该评估模型具有一定的局限性，对于评估裂隙水丰富的地区误差尤其大。
发明内容
本发明解决的技术问题是:提出一种基于遥感信息的地下水富集性评估方法，可以适应更广的区域范围，能够准确的评估地下水的富集性，从而提高地下水富集性评估的
可靠性。为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是:一种基于遥感信息的地下水富集性评估方法，包括以下步骤:第一步、利用遥感技术得到预定评估区域的多光谱数据和DEM数据，并将多光谱数据与所述DEM数据进行预处理，所述预处理包括辐射校正、几何校正、图像增强以及图像配准；第二步、从所述多光谱数据中分别提取地层岩性、断裂密度、地表温度、土壤湿度、植被覆盖度、水域密度作为六个二级评估指标，从所述DEM数据中分别提取地形坡度、地貌类型、汇流累积量作为三个二级评估指标，其中地层岩性和断裂密度两个二级评估指标构成赋存空间，地表温度、土壤湿度和植被覆盖度三个二级评估指标构成地表指示，而地形坡度、地貌类型、汇流累积量和水域密度四个二级评估指标构成补给条件；所述赋存空间、地表指示和补给条件构成一级评估指标；第三步、确定各个一级评估指标和二级评估指标的权重，并对所有的权重均进行归一化处理；第四步、对所有的评估指标进行加权平均，得到用于评价地下水富集性的地下水评估指数。本发明确定所述评估指标的权重可以采用层次分析方法并结合专家打分，将所述评估指标的权重按一级评估指标进行评判后，再将每个一级评估指标的权重分配到该一级评估指标包含的二级评估指标中。本发明中所述评估指标的提取方法优选如下:I)地层岩性:如果地层为松散岩层，则依据富水性大小将地层分为冲积、冲洪积、坡洪积和海积四类，所述地层岩性分别对应为1、0.7、0.5、0.1 ;如果地层为基岩，则将地层分为片岩夹大理岩、石英砂岩砾岩、片麻状花岗岩和网状风化花岗岩四类，所述地层岩性分分别对应为0.9 、0.6、0.7和0.2 ;2)断裂密度:首先对遥感图像进行变换，突出构造信息；再根据所述预定评估区域的断裂构造走向规律，对遥感图像进行水平、北东45°和北西45°的方向滤波，对线形特征进行增强和纹理分析，得到线性断裂，并选择500mX500m窗口提取断裂密度；3)地貌类型:将所述预定评估区域的地形图等高线插值生成DEM数据进行地貌的提取；4)地形坡度:利用ArcGIS软件提取地形坡度；5)汇流累积量:在ArcGIS软件中利用地表径流漫流模型，计算出汇流累积量；6)地表温度:采用单窗算法，利用ERDAS空间建模功能反演地表温度；7) 土壤湿度:利用修正归一化水体差异指数计算土壤湿度；8)水域密度:若所测区域中所有水域的面积为X，所测区域的总面积为M，则水域密度为x/M ；9)植被覆盖度:以像元二分模型为基础，利用归一化植被指数NDVI来定量估算植被覆盖度，计算公式为
权利要求
1.一种基于遥感信息的地下水富集性评估方法，包括以下步骤: 第一步、利用遥感技术得到预定评估区域的多光谱数据和DEM数据，并将多光谱数据与所述DEM 数据进行预处理，所述预处理包括辐射校正、几何校正、图像增强以及图像配准； 第二步、从所述多光谱数据中分别提取地层岩性、断裂密度、地表温度、土壤湿度、植被覆盖度、水域密度作为六个二级评估指标，从所述DEM数据中分别提取地形坡度、地貌类型、汇流累积量作为三个二级评估指标，其中地层岩性和断裂密度两个二级评估指标构成赋存空间，地表温度、土壤湿度和植被覆盖度三个二级评估指标构成地表指示，而地形坡度、地貌类型、汇流累积量和水域密度四个二级评估指标构成补给条件；所述赋存空间、地表指示和补给条件构成一级评估指标； 第三步、确定各个一级评估指标和二级评估指标的权重，并对所有的权重均进行归一化处理； 第四步、对所有的评估指标进行加权平均，得到用于评价地下水富集性的地下水评估指数。
2.根据权利要求1所述的基于遥感信息的地下水富集性评估方法，其特征在于:所述第三步中，采用层次分析方法并结合专家打分确定所述评估指标的权重，将所述评估指标的权重按一级评估指标进行评判后，再将每个一级评估指标的权重分配到该一级评估指标包含的二级评估指标中。
3.根据权利要求1所述的基于遥感信息的地下水富集性评估方法，其特征在于，所述评估指标的提取方法如下: 1)地层岩性: 如果地层为松散岩层，则依据富水性大小将地层分为冲积、冲洪积、坡洪积和海积四类，所述地层岩性分别对应为1、0.7、0.5、0.1 ; 如果地层为基岩，则将地层分为片岩夹大理岩、石英砂岩砾岩、片麻状花岗岩和网状风化花岗岩四类，所述地层岩性分分别对应为0.9、0.6、0.7和0.2 ; 2)断裂密度: 首先对遥感图像进行变换，突出构造信息；再根据所述预定评估区域的断裂构造走向规律，对遥感图像进行水平、北东45°和北西45°的方向滤波，对线形特征进行增强和纹理分析，得到线性断裂，并选择500mX500m窗口提取断裂密度； 3)地貌类型: 将所述预定评估区域的地形图等高线插值生成DEM数据进行地貌的提取； 4)地形坡度: 利用ArcGIS软件提取地形坡度； 5)汇流累积量: 在ArcGIS软件中利用地表径流漫流模型，计算出汇流累积量； 6)地表温度: 采用单窗算法，利用ERDAS空间建模功能反演地表温度； 7)土壤湿度: 利用修正归一化水体差异指数计算土壤湿度；8)水域密度: 若所测区域中所有水域的面积为X，所测区域的总面积为M，则水域密度为x/M ； 9)植被覆盖度: 以像元二分模型为基础，利用归一化植被指数NDVI来定量估算植被覆盖度，计算公式为
全文摘要
本发明涉及一种基于遥感信息的地下水富集性评估方法，该方法从多光谱数据中提取地层岩性、断裂密度、地表温度、土壤湿度、植被覆盖度、水域密度，从DEM数据中提取地形坡度、地貌类型、汇流累积量作为二级评估指标，其中地层岩性和断裂密度构成一级评估指标赋存空间，地表温度、土壤湿度和植被覆盖度构成一级评估指标地表指示，而地形坡度、地貌类型、汇流累积量和水域密度构成一级评估指标补给条件；确定各个评估指标的权重，并对所有的权重均进行归一化处理，然后对评估指标进行加权平均，就得到用于评价地下水富集性的地下水评估指数。该方法可以适应更广的区域范围，提高地下水富集性评估的可靠性。
文档编号G01N21/25GK103234920SQ20131014572
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者邓正栋, 于德浩, 叶欣, 徐国富, 郑璞, 王大庆, 许春华, 邓非凡, 时玥, 丁健, 龙凡 申请人:中国人民解放军理工大学