3S技術在水利系統建設中的應用分析

陳浩

（四川省都江堰外江管理處　四川　都江堰）

3S技術在水利系統建設中的應用分析

陳浩

（四川省都江堰外江管理處四川都江堰）

隨著我國經濟的快速發展，我國已進入到信息化的時代，信息技術的革新已經很大程度的改變了人們的生活。隨著信息化時代的進展，3S技術應用的領域越來越多。在水利水電工程領域，其具有精密的三維導航以及定位功能，并且具有良好的抗干擾性能，可以很好的應用在水文監測領域。本文概述了3S技術在水利系統建設中的應用，希望對有關人士能有所幫助。

水利工程；3S技術；水文監測

引言

水利工程是國民經濟的基礎設施工程，對國家的經濟建設起到舉足輕重的作用。在現代化信息技術發展的大背景下，水利工程同樣也要面對信息化發展的趨勢，水利工程現代化變革的標志就是水利工程的信息化。水利工程的信息化已經得到了各方面的重視，并且已建立了很多的水利信息系統，但這些系統的通病在于網絡功能性較弱、數據方面的共享能力較弱、數據的更新較慢、系統統籌性不足等缺點。3S技術具有精密的三維導航以及定位功能，并且具有良好的抗干擾性能，可以很好的應用在水文監測領域。

1　3S技術的概念

遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）以及全球定位系統（GPS）三種技術的統稱為3S技術。3S技術是一項融合了多種學科、多種專業的現代化信息技術，其功能包括：信息收集、分析以及處理、管理等內容。其已在很多的行業應用，此項技術可以很方便的獲得所要測量位置的環境空間信息，并且可以建立相關的數學模型，可以起到一定的管理功能。

2　3S技術的特點

3S技術主要包括RS、GIS、GPS三部分，每部分都有其各自特點。

（1）衛星遙感技術（RS），此技術是通過高空衛星探測進而完成無接觸的勘測工作，并且對有關的信息進行收集、分類等。此技術的優點為：可以很好的應用在復雜的環境，可以取代人進行無接觸的勘測，利用電磁波的反射原理可以獲得待測地區的有關信息，并且通過相關的模型進行分類，可以為其他方面內的研究提供所需信息。

（2）地理信息系統（GIS），此技術是對于衛星遙感技術所獲得的相關數據進行分析，主要分析的內容為地理圖形，通過利用相關的軟件進行編輯以及分析數據，可以通過此技術獲得一定的空間構造以及三維的空間地理圖形。

（3）全球定位系統（GPS），此技術建立在衛星通信技術基礎之上，主要用于軍事、工農業生產等領域，主要特點為：在全球范圍內，可以進行快速的定位、測速以及提供導航等相關的內容，特別是在軍事領域，GPS技術已經可以提供全方位的軍事服務。GPS技術與現代光學技術相結合可以很好的提升定位導航精度，同時可以形成高清的圖像，它已成為軍事、工農業生產的尖端技術。

3　3S技術在水文監測中的必要性

由于我國的水資源總量較大但是人均占有量較少，約為世界平均水平的1/4，同時我國的水資源在時間以及空間上的分布相對來說比較不均勻，這樣就會對水位的監測造成較大的困難。另一方面，我國的水資源污染也對人們的生活以及生產活動造成了較為嚴重的影響，同時也造成了水供應的矛盾。通過在水文監測中采用3S技術可以提升水文監測的質量，同時能夠解決傳統監測手段不能解決的問題，例如：傳統水利系統建設以經緯儀、六分儀及水準測試儀等作為水位監測工具。這類監測工作以手工操作為主，因而使用過程中受到環境因素的影響，還會消耗大量的人力資源及時間。這類水位監測工作對所要監測的位置有很大限制，一旦發生山洪、泥石流等自然災害，監測工作將無法進行，不僅會消耗大量的時間，而且監測結果的準確性也無法保證。所以在水資源形勢的要求下，在水文監測中廣泛的應用水文3S技術是其必然要求。

另外不同領域都要具有現代化的思想，要采用現代化的手段進行革新，在水文監測中也是如此，也要求不斷采用現代技術提升工作效能，而3S技術作為當前社會科技中較為先進的技術應當在水文工作中尤其是水文工作的基礎內容水文監測中發揮出重要的作用，所以對3S技術的廣泛應用是我國水文現代化發展的必然趨勢。

4　3S技術在水利系統建設中的應用

4.1對于降水量的水位監控

降水量是影響水位監測的重要因素，同時也是水文監測中的重要內容。在降水量的計算以及預測中，受到限制較大的就在于空間以及時間的限制。傳統的方法對于降水量的預測以及計算不夠準確，但是通過3S技術（特別是RS技術）的應用可以快速的進行分析某些地區的降雨量信息，包括降雨的空間分布以及大氣水汽含量等，可以很好的對于地區水位進行遠程監控，并采取適當措施調整水位（例如適時的開閘放水等），對區域內降雨的預測、計算以及掌握區域內降雨的規律都有重要意義。

4.2對于水文災害的檢測以及評估

水文災害的發生會對人們的生命財產安全造成較大的威脅，需要通過一定的手段以及方式進行檢測以及防治。3S技術可以通過衛星圖像等反應相關的洪水信息，從而使相關的決策者可以獲得陸地覆蓋信息，這樣可以利用相關信息建立數學模型以便對于洪災所造成的損失進行預測，并且可以對洪災進行相關的評價，很大程度上指導了我國在防洪抗災方面的決策。漬澇則可以通過GIS技術來測量與漬澇密切相關的因素如土壤與溫度等來實現對災害的評價。

在傳統的水文災害監測中由于相關資料的采集難度較大，使得可進行收集以及分析的資料相對較少，這樣就大大降低了水文監測的準確性，同時在相關水質監測資料收集完善的過程當中，水樣的獲取需要消耗大量的人力物力財力，并且許多地區的水樣通過人力獲取的難度比較大，而RS技術作為一種新的技術手段為水樣的獲取提供了一個新的途徑，并且獲取的范圍大，對水質的監測與預測都具有重要的推動作用，尤其是在當前水污染形勢較為嚴峻的情況下RS技術在水污染的監測與及時的防治方面具有重要的意義。

4.3通過遙感圖像可以獲得河道的相關水文信息

通過遙感技術獲得河道的相關信息，之后通過信息的提取可以產生所需要的相關圖像，在對圖像進行相關的分析之前，要對遙感圖像進行一定的投影變換以及幾何糾正處理，就是利用計算機的相關功能進行圖像的校正、圖像的增強、圖像的分類、圖像的變換等，然后將變化的結果轉換成GIS可以接受的形式，以信息源的形式傳輸給GIS。

要充分利用電子地圖等圖形及圖像資料（對于非電子形式的資料要前期進行轉換），這樣可以建立相應的數字模型，并且可以對幾何模型進行校正。數字模型建立之后，可以充分利用GIS軟件所包含的地形分析功能進行水利工程的計算，包括：等高線計算、水面面積以及體積的計算、沖淤量計算、坡度坡向的分析以及計算等內容。

4.4遙感動態監測

所謂的遙感動態監測就是在同一區域內采用不同時相的遙感圖像，進而獲得隨不同時相變化的區域遙感影像。遙感技術應用的一項主要的內容就是動態變化監測，通過不同時相、不同類型的傳感器對同一區域進行隨機資源以及環境調查，可以快速及時、客觀準確的反映此區域的情況。

通過多時相的遙感影像作為相關的數據源，對最佳組合波段選擇進行重點的分析，以水體信息特征提取圖像作為處理方式，可以為遙感技術在水環境等方面的研究提供一定的依據。同時，數字遙感技術的應用可以實現時時的水域情況動態監測，可以為水資源的合理利用、抗洪防災、河道規劃治理等工作提供一定的依據。

4.5水深遙感沖淤變化分析

所謂的水深遙感就是充分利用光在水內的穿透能力，經過飛機、衛星等遙感平臺，通過相關的遙感設備（例如：輻射計、攝影機等）進行水下一定范圍內相關信息的采集，然后再經過特殊的信息分析處理軟件分離水體厚度信息，這樣既可獲得水深等信息。通過測定入水輻射強度以及水體的渾濁度、水深度等相關因素的關系來進行測量水深。

遙感信息可以很方便的獲取，水深遙感研究已經取得了一定的成果，所以在某一時期相關資料不足的情況下，可以利用歷史資料進行推斷出水體深度，從而達到沖淤的目的。利用實測地形以及遙感所獲得的地形信息可以產生河床的沖淤值，但這樣誤差會比較大。但用兩個或多個時相遙感水深進行計算河床沖淤可以在一定程度上滿足分析所需精度要求。原因在于：遙感水深的誤差受到多方面因素的影響，通過兩個時相遙感可以減小系統的誤差，降低由于遙感信息轉換所產生的誤差。

5　結束語

隨著信息化時代的進展，3S技術應用的領域越來越多。在水利水電工程領域，其具有精密的三維導航以及定位功能，并且具有良好的抗干擾性能，可以很好的保證水利系統的建設。要在水利行業更好的利用3S技術，充分發揮3S技術的優勢，就一定要加快相關內容標準化以及規范化的建設，要積極的建立大型的基礎數據庫。與此同時，技術人員需要切實提高3S技術的應用水平，充分發揮3S技術的現有功能并挖掘其潛在功能，將3S技術與現代先進的高新技術結合起來，以此來為水利系統建設提供技術支持，最終促進水利系統建設水平的提高。

[1]閆新，楊永輝.3S技術在水利建設領域中的應用討論[J].黑龍江水利科技，2008（02）：168.

[2]黎三喜.水利工程中GPS靜態測量探討[J].甘肅水利水電技術，2009 （10）：209.

[3]裴喜安.GPS技術在水利工程測量中的應用[J].安徽水利科技，2003（04）：69.

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1673-0038（2015）27-0307-02

2015-6-20

陳浩（1975-），男，四川儀隴人，工程師，本科，主要從事水利工程建設與管理工作。