水文領域現代信息技術的運用

莫合塔爾·尼扎木丁，阿不都艾則孜·尼扎木丁，王懷江

( 新疆和田水文水資源勘測局，新疆 和田848000)

在新時代，信息技術、生物技術不斷地更新，以高科技為核心的新技術革命不僅創造了新的材料，同時有力推動著全球的發展。使之充分發揮生產力水平和人類創造力。當前，水文領域堅持用高新技術對水利行業進行技術改造，通過對高新技術以及自動化技術的研究，全面推進水利領域的科技發展。從實踐中可以發現，運用現代信息技術去開發水文領域的管理信息系統可以實現水庫運用和流域調度方案的數字化管理。本文具體分析了這些技術在水文領域中的應用特點和深遠影響。

1 Rs 技術

RS 技術也就是遙感技術，它廣泛應用于檢測和評估旱情、檢測水質質量、監測并評價土壤侵蝕程度、預防洪澇災害等自然災害類的水文領域中，也常常取得十分明顯的經濟效益。遙感技術在洪澇災害和緊急救災、災后重建的過程中的使用效果尤為突出，并能產生較為明顯的快速反應。

RS 技術有利于在大幅度洪澇災害中減少經濟損失，并在災后重建中更加全面、更為客觀、更快捷地采用適宜的手段實現優化目標。在災害的監測評估方面RS 技術也發揮著重要的作用，

例如RS 技術能夠通過對土壤表面發射的電磁能量來測量估計土壤的濕度，結合已有的實測數據的支持，可以充分實現對旱情的遙感監測。并結合不同地域的具體情況，建立具體的應用模型以確保落實RS 技術的有效作用。

我國目前以RS 技術為基礎建立起的監測模型主要包括熱慣量模型、作物缺水指數模型、植被指數模型和植被地表溫度空間模型、氣象模型、水文模型和微波模型等模型內容。各種模型各具特色，它們在監測領域的簡繁程度差異很大，從而致使RS 技術的使用范圍和使用精度也千差萬別。

國內的遙感監測技術已經能夠動態的監測地表水質在時間和空間上的不同參數之間的變化，具體對濕地進行評價，并不斷地完善遙感技術在水質監測領域的應用，強化它的地位，使之能夠有效地監測表面水質參數，對水體表面混濁度、懸浮物質、葉綠素、富營養化以及溫度等指標等水質參數，非點源污染和濕地評價實施具體的功能作用。

2 GIS 技術

GIS 技術就是地理信息系統，這是一個在計算機軟件和硬件系統全力支持下建立起來的特定的空間信息系統。GIS 技術可以及時采集地球表層的地理分布數據，并對這些數據進行儲存、運算、分析、管理、描述和顯示。目前GIS 技術已經在我國的減災防汛、水土保持、水環境等水文領域廣泛運用開來。

例如，在減災防汛領域中，GIS 技術能夠有效預測城市的積水和退水情況，詳細而準確地分析雨量的空間特征，并對街道積水和暴雨量的分布進行可視化的研究、顯示和儲存，合理管理和維護相關數據。通過更新現有的排水設施，對城市綠地進行合理的設計與規劃，以解決城市的洪澇災害問題。

GIS 技術在水土保持方面也有相當大的作用，它為判斷土壤侵蝕是否會發生、土壤侵蝕的程度及地域劃分、土壤侵蝕量的多少、評價水土保持的效益、泥沙輸移的狀況、以及預測和模擬土壤的侵蝕過程等諸多環節提供合理的理論依據，并在建立起GIS 模型平臺，集成3S 技術為空間信息的管理、分析、應用、更新、獲取提供更加強而有力的技術支撐。

這個過程往往集結了RS 技術采集圖像信息，GPS 技術提供主要的位置信息，GIS 使用技術手段分析應用圖像信息，3 種技術的密切結合提供了更加精確的文本資料和水文領域的信息，為洪峰流量、降水、減災防汛等水文要素提供了更加科學的依據，分析也更為精準。

3 GPS 技術

GPS 技術又被稱為全球衛星定位系統，它具有自動化、高效率、精確度高、全天候的優點和特點，被廣泛應用在工程測量、航空攝影、資源勘測、地球動力學、大地測量、水文領域之中，并最終創造巨大的社會效益和經濟效益。

GPS 技術很好地利用了水利信息與空間地理位置的關系，在實施過程中，它能清楚準確地獲得水利信息的空間位置，使用全球衛星定位技術去解決減災防汛和水下地形測量的環節，GPS 技術的雙向通話功能連接起了指揮中心和災害現場的信息互動，有利于在緊急情況下互通雙方信息，及時做出應急反應。

GPS 技術在第一時間傳送了災害的發生地點和災害類別、災害的嚴重程度等相關信息，有利于指揮中心及時就相關險情做出有效的應急反應，配合著電子地圖和動態顯示系統，將救急的船只、車輛、人員按照城市、居民、水系的分配圖清晰地呈現在指揮人員的眼前，并通過更加快捷的方式解決受災群眾的需求，從而真正解決洪澇災害中的建設問題。

4 GPRS 技術

GPRS 技術是在GSM 系統的基礎上開發出來的一種能夠運行分組交換技術和數據傳輸技術的技術方式，GPRS 技術能夠滿足用戶端與信息庫在分組轉移模式下實現發送和接收數據的目標，并在這過程中提供高效的、低成本的無線分組數據業務，更加完美的處理信息之間的轉換問題。

GPRS 技術具有實時在線、按量計費、快捷登陸、高速傳輸等優點，它適用于間斷的、突發性的、頻繁的和少量的數據傳輸領域。隨著科技的進步，GPRS 技術不斷地向前發展，它的應用也逐步擴展到工業和控制領域，GPRS 技術和嵌入式系統的應用在不久的將來將會更加廣泛，在水利事業的監控檢測過程中創造更有價值的意義。

5 ANN 技術

ANN 技術又被稱為人工神經網絡技術，它是通過數學方法去模擬自然神經或人腦，從而實現智能化反映的技術，ANN技術是一種模仿人腦結構的信息處理系統，是科學技術的有一大跨越性的發展結果。

ANN 技術主要應用在洪水的預報和降雨流量預報等領域，它的超強適應力和快速計算能力以及自主學習能力使之有著廣泛的功能作用，

ANN 技術能夠具體分析例如降雨時間、降雨量、降雨過程等輸入條件和出口段面的流量信息類的輸出條件，并將輸入層、輸出層和隱層3 部分融合在一起構建屬于自己的獨特的降雨徑流的預報模型，通過對洪水信息的及時準確預報，提前做好相關的準備工作，制定準確可行的防洪決策。ANN 技術使用神經元的模擬關系在水文預報方面的作用十分明顯。

6 ZigBee 技術

ZigBee 是一種短距離、低速率的無線組網通信技術，它通過使用廉價的電池就能夠完成連續工作多年的無線網絡。ZigBee 是以IEEE802．15．4 作為標準基礎建立起的協議架構，它的標準定義中的無線個人區域網絡的特征跟無線傳感器網絡有很多的相似之處，正因如此很多研究機構就把無線傳感器網絡作為ZigBee 技術的通信標準。

一般的ZigBee 網絡由協調器、路由器和終端設備3 種節點組成，根據功能來看，ZigBee 的網絡節點又可以分為全功能設備和簡化功能設備。此外ZigBee 網絡還有3 種拓撲結構，分別為星型網、樹型網和網狀網。就以網狀網進行具體分析ZigBee 網絡拓撲結構，我們可以看出網狀網是一個多跳系統，它的優勢就在于能夠增強通訊的可靠性，建立動態的多條通訊鏈路，并在路由節點之間保持合理的維護，確保通訊不會因為外界原因而失效或是中斷。

7 結 語

現代化的信息技術加快了水文領域的信息化建設，本文所介紹的RS 技術、GIS 技術、GPS 技術、ZigBee 技術和ANN技術在目前社會中都在不同程度上應用到了水文領域，水文技術和現代信息技術的共同發展，使水文領域的現代化信息技術成為了一個更有應用價值的大系統，為水文技術革命創造了十分優越的外部條件。相信在不久的將來，水文領域將會出現跨越式的發展。

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