水利工程測量中3S技術的應用探討

齊鑫

摘 要：隨著人類社會的發展，信息化、全球化已成為一種世界性的大趨勢。現狀已經進入數字信息化的時代，3S技術不斷的發展更新，投入應用的領域越來越廣泛。特別是在水利水電工程測量行業，其全能性、全球性、全天候、連續性和實時性的精密三維導航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性等高效性能，為保證水利工程測量奠定了基礎。筆者根據多年的工作經驗，主要針對水利工程測量中3S技術的應用進行分析和討論。

關鍵詞：水利工程；3S測量技術；應用

1 3S技術的含義

3S技術是遙感（RS）、地理信息系統（GIS）及全球定位系統（GPS）的統稱。是多學科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現代信息技術。能夠對空間實體快速地進行精確定位，同時宏觀地獲取信息，對所得到的特定位置空間信息進行綜合分析。

2 3S技術的特點

遙感（RS）技術是一種衛星遙感技術，不直接接觸目標或現象就能收集信息，并據此進行識別與分類。即在地球不同高度平臺上使用某種傳感器，收集地球各類地物反射或發射的電磁波信息，對這些電磁波信息進行加工處理，用特殊方法判讀解譯，從而達到識別、分類的目的，為科研工程的生產應用服務。

地理信息系統（GIS）技術是以空間數據為研究對象，在各種地理圖形的基礎上，以計算機為工具對空間數據進行錄入、編輯、判讀存儲、查詢、顯示和綜合分析應用的技術系統。

全球定位系統（GPS）技術是一種全新的現代定位方法，具有多功能、高效率、高精度的特點，可在全球任意地點，為任意多個用戶同時提供幾乎是瞬時的三維測速、三維定位服務，極大地改變了傳統的定位技術和導航技術，并已逐漸在越來越多的領域中取代了常規光學和電子儀器。

3 3S測量技術的運用

3.1 通過遙感圖像得到河道水文數據信息

遙感技術得到的河道信息利用信息提取的方式，從而獲得所需專題圖像，利用計算機對圖像進行校正、增強以及分類變化等，把遙感數據信息提供給GIS，在遙感圖像判斷與分析之前，先對遙感圖像進行處理，包括投影變化以及幾何糾正等，為確保遙感圖形和地形圖在地理幾何位置上確保一致，要對遙感圖像進行投影變換的處理，把圖像處理結果轉換成任何GIS可以接受的數據格式皆可。通過圖形資料的利用，特別是電子地圖等圖像資料，促進高程數據提取的便利性，建立與完善數字高程模型，對遙感圖像進行校正。數字高程模型建立之后，通過GIS軟件的分析功能進行各種計算，包括高線計算、體積計算、沖淤量計算等。

3.2 遙感動態監測

遙感動態監測實際上是針對同個地區采用不同時相的遙感圖像，從而得到該地區改變的遙感圖像。動態變化監測目前已經成為一個主要技術，多時相、多類型的傳感器，持續不斷地對統一區域進行資源與環境方面的調查，可以及時、準確地獲取各種情況。并且，以多時相遙感影像技術為基礎，利用重點分析最佳組合波段等技術，結合水體信息特點得出的圖像處理辦法，統統為遙感技術在水環境相關研究的開展提供技術支持。除此之外，通過數字遙感器完成了在時間維度的水域動態監測，從而為防洪減災、河道規劃與治理提供技術支持。

3.3 水深遙感沖淤變化分析

水深遙感是通過可見光在水體內的穿透性，利用飛機、衛星等遙感技術平臺，通過輻射計、攝影機等裝置，把水下一定深度的立體單元信息根據一定的采集規則，利用信息處理軟件對可見光透的水體厚度信息進行分離，從而獲取水深。通過入睡輻射強度和水深、水體渾濁度之間的關系，對輻射強度進行測定與處理，得到水深數據。遙感技術獲取數據信息更加方便，水深遙感的相關研究已經開始投入應用，所以如果真有實測數據缺失，可以通過歷史階段遙感資料對水深進行推測，從而完成沖淤分析的作用。除此之外，還考慮某一時相遙感資料精度不準的問題，實測地形和遙感獲得的數值存在較大差別，因此可以采用兩個時相的遙感水深對河床沖淤情況進行計算，可以達到要求精度。

具體原因是因為遙感水深存在比較大的誤差，然而斷面圖分析發現，遙感水深誤差大的影響因素比較多，兩個時相的遙感水深誤差的表現形式大體一致，因此，差值降低了系統誤差。這個方法獲得的結果和實測地形資料得出的結果保持一致，可以達到河床演變分析與沖淤量計算的要求。因此，水深遙感方法能夠在地形資料確實的前提下對長時間河床演變分析。如果把GIS和水深遙感技術進行結合，能夠完成水下地形圖數字化，也能更加便捷地對所測水域不同時間段與不同沖刷深度的沖淤分布進行探測。

4 水利行業中3S技術的發展趨勢

4.1 網絡化發展

當下是一個信息化、數據化和網絡化集為一體的時代，3S技術作為網絡化時代的重要產物之一，必定會實現網絡化，這就要求水利部門要充分利用現代網絡技術及網絡資源，來實現水利方面的資源共享，即實現3S系統的B/S和C/S模式支持。

4.2 集成化發展

通過對3S技術在水利行業中的實際應用了解到，RS系統、GIS系統和GPS系統的聯合不但要通過數據接口實現，以保證三者之間的嚴格性、緊密性和系統性，還需要將三個系統集成一個應用價值最大的3S綜合系統，并且三個系統的聯合的過程中，會將其它系統融入其中，如MIS系統和OA系統等，以最大限度的滿足水利行業發展需要，進一步證實3S技術集成化發展是必然趨勢。

4.3 數學模型和決策分析一體化發展

水利工作者都了解，用3S技術單獨對瀏覽、查詢和分析采集數據形成的圖形，對水利行業發展是沒有太多意義的，只有將3S技術中的數學模型構建功能及決策分析功能一起應用到水利工作中，才能有效提高水利工作效率和質量，進而促進水利行業發展，所以3S技術中數學模型和決策分析一體化已然成為一種必然發展趨勢。

4.4 實時三維和虛擬現實技術的逐步實現

水利工程在建設過程中往往會涉及到時間的序列問題、動態的監測問題及施工過程監測問題等，所以水利工程對具有時間維性質的3S技術需求很大，而實時三維3S系統則能夠很有效和很直觀的提供一切相關水利信息，并將信息表現出來。另外，3S技術中的虛擬現實技術能夠實現對蓄滯區洪水的演進監測、水利工程的布置規劃、工情信息的表達、地質構造的描述、、庫區的描述等，為虛擬現實技術的成熟奠定了良好基礎。

結束語

3S技術在水利建設上的應用越來越廣泛和深入，要想在水利工程建設管理中更好地應用和發展3S技術，首先要在標準化、規范化的基礎上，大力開展水利工程建設管理的基礎數據庫建設。此外還要加快提高3S技術的應用水平，充分發揮3S現有的和潛在的功能，并且與網絡計算機等高新技術以及水利工程建設本身的技術緊密地結合在一起，更好的服務于水利工程建設。

參考文獻

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