水文與水資源工程中3S技術(shù)的應(yīng)用研究

羅冬 林湫

【摘要】現(xiàn)階段，伴隨著我國科技信息化水平的不斷提升，我國3S技術(shù)也在快速發(fā)展。3S技術(shù)主要是指地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)和全球定位系統(tǒng)等方面的合稱，也是傳感器、空間、計算機、導(dǎo)航、通訊等技術(shù)的結(jié)合，通過對空間信息的收集、處理和分析，并傳播、表達和應(yīng)用，促進現(xiàn)代信息化技術(shù)的快速發(fā)展。本文主要針對3S技術(shù)在水文與水資源工程中的應(yīng)用進行分析。

【關(guān)鍵詞】3S技術(shù)；水文與水資源工程；應(yīng)用分析

1、引言

進入21世紀以來，隨著我國科技水平的快速提升，我國3S技術(shù)取得了快速發(fā)展與進步。基于3S技術(shù)可以快速獲取遙感影像圖，并且具備動態(tài)、實時、快速的功能，確保地理信息系統(tǒng)可以準確及時的獲取環(huán)境與資源方面的數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)實際的需求，及時更新GIS數(shù)據(jù)庫。GIS可以進行地理信息數(shù)據(jù)的收集、管理、查詢、計算及分析等功能，幫助進行分析與應(yīng)用遙感信息，提供準確的數(shù)據(jù)。而GPS可以準確的確定出地球上任意點的高程和經(jīng)緯度。在水文與水資源領(lǐng)域中應(yīng)用3S技術(shù)，可以為水資源的開發(fā)及利用提供可靠、科學(xué)的依據(jù)。但是，在實際應(yīng)用過程中仍舊需要注意很多地方，在未來也需要投入更多的人力和物力及資金的支持。

2、水文與水資源工程中3S技術(shù)的應(yīng)用分析

2.1理論應(yīng)用分析

（1）水文勘測。收集研究區(qū)的江河或者湖泊的圖像和圖形，并按照樣本特征和光譜特征，構(gòu)建出合適的解譯標志，從而完成判讀遙感圖的過程。通過利用GPS技術(shù)，完成野外的定位和定點校核工作，并根據(jù)實際的校核點，進行分類和建設(shè)數(shù)據(jù)庫，對勘測的結(jié)果進行評價。基于構(gòu)建出的數(shù)字高程模型，對面積、等高線、體積進行計算，確定沿江地區(qū)的植被及分布規(guī)律和地貌及地形特征。

（2）水文模擬。現(xiàn)代水文模擬技術(shù)主要依靠DEM分布式的水文模型，該模型也是水文模型未來的發(fā)展方向。現(xiàn)階段，將GIS技術(shù)和水文模型結(jié)合在一起，從而使得GIS的數(shù)據(jù)可以進行空間分析、數(shù)據(jù)管理及可視化的操作。GIS的一項重要組成就是DEM，可以提取一些必要的水文地質(zhì)參數(shù)，如流域的坡向和坡度、流域界限及流域網(wǎng)路等。通過構(gòu)建水文模型，可以更好完成數(shù)字化模擬。

（3）水文預(yù)報。通過利用RS技術(shù)，及時準確的提取氣象資料和衛(wèi)星云圖，并依靠自動化的監(jiān)測設(shè)備，基于GIS的信息平臺，完成水文信息及動態(tài)電子地圖的查看，也可以通過回歸分析、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模型庫，完成科學(xué)預(yù)測水文要素，如洪峰流量、產(chǎn)生及持續(xù)時間等，從而提供科學(xué)及時的預(yù)報。

（4）水環(huán)境自動監(jiān)測。水環(huán)境的自動監(jiān)測是以計算機網(wǎng)路和數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，將3S技術(shù)和自動化監(jiān)測設(shè)備結(jié)合在一起，從而可以在線實時監(jiān)測水環(huán)境要素。不僅有獲取和存儲監(jiān)測信息，同時也有監(jiān)測信息的處理、分析及評價。對水的PH值和渾濁程度進行定量統(tǒng)計，

（5）生態(tài)用水的計算。選擇和收集數(shù)據(jù)源，并基于土地覆蓋及變化情況，對遙感圖像進行處理。如提取農(nóng)作物的產(chǎn)量和水深、土地建設(shè)情況等，基于應(yīng)用系統(tǒng)，完成檢驗和修正數(shù)據(jù)。同時，根據(jù)GIS完成對生態(tài)環(huán)境的管理、調(diào)查進而實現(xiàn)調(diào)控和評價生態(tài)環(huán)境，依靠生態(tài)用水量的計算模型，實現(xiàn)科學(xué)、準確計算生態(tài)用水量。

（6）抗災(zāi)和防洪。在汛期來臨之前，要結(jié)合當?shù)氐臍庀蟆⑺募癉EM資料，模擬洪水的路徑，并對洪水可能淹沒的范圍進行預(yù)測，從而為防洪調(diào)度和指揮提供依據(jù)。當汛期到來，發(fā)生災(zāi)情之后，可以依靠衛(wèi)星及時收集相關(guān)信息，通過衛(wèi)星圖像準確反映出災(zāi)情情況，從而為后期的救援提供依據(jù)。

2.2實踐工程的應(yīng)用

根據(jù)上文所寫，可以得出隨著我國科技水平的快速提升，3S技術(shù)在水文與水資源中有著廣泛的應(yīng)用。基于大量的理論分析，對工程的水文地質(zhì)條件進行分析，來判斷該地區(qū)的富水程度，下文以某工程為例，深入分析3S技術(shù)在水文與水資源工程中的應(yīng)用。

（1）斷層富水分析。斷層作為導(dǎo)水通道，儲存了豐富的地下水，對于斷層富水性分析就十分重要。基于水文地質(zhì)相關(guān)資料，判斷出斷層的力學(xué)、斷層巖性、水文地質(zhì)、斷層的規(guī)模和活動性。分析斷層的力學(xué)特性，判斷出斷層的類型，不同結(jié)構(gòu)的斷層透水性不同，其中張性和張扭性斷層具備十分疏松的結(jié)構(gòu)，且透水性和含水性較強。而如果該地區(qū)地質(zhì)活動停止，且為地斷層，則該斷層為非富水斷層。基于上述的分析原則，應(yīng)用GIS技術(shù)，按照實際的地質(zhì)構(gòu)造和解譯結(jié)果，按照力學(xué)性質(zhì)將斷層分為張性和張扭性斷層、壓性及壓扭性斷層，從而判斷斷層是否為富水性斷層。構(gòu)建出性質(zhì)不明斷層與壓性和壓扭性斷層10m的緩沖區(qū)，將線轉(zhuǎn)變成區(qū)，結(jié)合解譯圖像，來獲取10m的巖性信息。基于輸出的巖性信息，就可以判斷出富水性特征。

（2）地形測量應(yīng)用。經(jīng)常采用橫斷面的方法來進行水下地形的測量。根據(jù)實際的要求，在河道中布置一定的斷面，再進行水深的測量和平面的定位，由此可以編繪水下地形圖，基于現(xiàn)場實測的資料，以測深儀和RTK技術(shù)形成測量系統(tǒng)進行提取河道的相關(guān)信息，并借助于GPS來進行測量和定位。通常而言，采用測深儀就可以完成測量水深工作，再配合一些相關(guān)的測繪轉(zhuǎn)件，就可以實現(xiàn)自動化的測量系統(tǒng)。通過收集水下地形點的高程和平面數(shù)據(jù)，完成檢核及檢驗工作，通過輸入專業(yè)的數(shù)字地形圖，最后可以獲取精度較高的斷面圖和地形圖。

3、結(jié)語

綜上所述，隨著我國計算機技術(shù)的快速發(fā)展，我國已經(jīng)開始進行數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)的構(gòu)建。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫不具備完整的空間結(jié)構(gòu)性，而通過應(yīng)用3S技術(shù)，在水文與水資源工程中的應(yīng)用，實現(xiàn)可視化的操作，更加直觀、生動。3S技術(shù)在我國水文與水資源工程中必將發(fā)揮出強大的作用。

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作者簡介：羅冬（1989.08）男 貴州羅甸 大學(xué)本科 助理工程師 主要從事：水利工程設(shè)計.