3S技术在水利系统建设中的应用分析

陈浩

（四川省都江堰外江管理处　四川　都江堰）

3S技术在水利系统建设中的应用分析

陈浩

（四川省都江堰外江管理处四川都江堰）

随着我国经济的快速发展，我国已进入到信息化的时代，信息技术的革新已经很大程度的改变了人们的生活。随着信息化时代的进展，3S技术应用的领域越来越多。在水利水电工程领域，其具有精密的三维导航以及定位功能，并且具有良好的抗干扰性能，可以很好的应用在水文监测领域。本文概述了3S技术在水利系统建设中的应用，希望对有关人士能有所帮助。

水利工程；3S技术；水文监测

引言

水利工程是国民经济的基础设施工程，对国家的经济建设起到举足轻重的作用。在现代化信息技术发展的大背景下，水利工程同样也要面对信息化发展的趋势，水利工程现代化变革的标志就是水利工程的信息化。水利工程的信息化已经得到了各方面的重视，并且已建立了很多的水利信息系统，但这些系统的通病在于网络功能性较弱、数据方面的共享能力较弱、数据的更新较慢、系统统筹性不足等缺点。3S技术具有精密的三维导航以及定位功能，并且具有良好的抗干扰性能，可以很好的应用在水文监测领域。

1　3S技术的概念

遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）以及全球定位系统（GPS）三种技术的统称为3S技术。3S技术是一项融合了多种学科、多种专业的现代化信息技术，其功能包括：信息收集、分析以及处理、管理等内容。其已在很多的行业应用，此项技术可以很方便的获得所要测量位置的环境空间信息，并且可以建立相关的数学模型，可以起到一定的管理功能。

2　3S技术的特点

3S技术主要包括RS、GIS、GPS三部分，每部分都有其各自特点。

（1）卫星遥感技术（RS），此技术是通过高空卫星探测进而完成无接触的勘测工作，并且对有关的信息进行收集、分类等。此技术的优点为：可以很好的应用在复杂的环境，可以取代人进行无接触的勘测，利用电磁波的反射原理可以获得待测地区的有关信息，并且通过相关的模型进行分类，可以为其他方面内的研究提供所需信息。

（2）地理信息系统（GIS），此技术是对于卫星遥感技术所获得的相关数据进行分析，主要分析的内容为地理图形，通过利用相关的软件进行编辑以及分析数据，可以通过此技术获得一定的空间构造以及三维的空间地理图形。

（3）全球定位系统（GPS），此技术建立在卫星通信技术基础之上，主要用于军事、工农业生产等领域，主要特点为：在全球范围内，可以进行快速的定位、测速以及提供导航等相关的内容，特别是在军事领域，GPS技术已经可以提供全方位的军事服务。GPS技术与现代光学技术相结合可以很好的提升定位导航精度，同时可以形成高清的图像，它已成为军事、工农业生产的尖端技术。

3　3S技术在水文监测中的必要性

由于我国的水资源总量较大但是人均占有量较少，约为世界平均水平的1/4，同时我国的水资源在时间以及空间上的分布相对来说比较不均匀，这样就会对水位的监测造成较大的困难。另一方面，我国的水资源污染也对人们的生活以及生产活动造成了较为严重的影响，同时也造成了水供应的矛盾。通过在水文监测中采用3S技术可以提升水文监测的质量，同时能够解决传统监测手段不能解决的问题，例如：传统水利系统建设以经纬仪、六分仪及水准测试仪等作为水位监测工具。这类监测工作以手工操作为主，因而使用过程中受到环境因素的影响，还会消耗大量的人力资源及时间。这类水位监测工作对所要监测的位置有很大限制，一旦发生山洪、泥石流等自然灾害，监测工作将无法进行，不仅会消耗大量的时间，而且监测结果的准确性也无法保证。所以在水资源形势的要求下，在水文监测中广泛的应用水文3S技术是其必然要求。

另外不同领域都要具有现代化的思想，要采用现代化的手段进行革新，在水文监测中也是如此，也要求不断采用现代技术提升工作效能，而3S技术作为当前社会科技中较为先进的技术应当在水文工作中尤其是水文工作的基础内容水文监测中发挥出重要的作用，所以对3S技术的广泛应用是我国水文现代化发展的必然趋势。

4　3S技术在水利系统建设中的应用

4.1对于降水量的水位监控

降水量是影响水位监测的重要因素，同时也是水文监测中的重要内容。在降水量的计算以及预测中，受到限制较大的就在于空间以及时间的限制。传统的方法对于降水量的预测以及计算不够准确，但是通过3S技术（特别是RS技术）的应用可以快速的进行分析某些地区的降雨量信息，包括降雨的空间分布以及大气水汽含量等，可以很好的对于地区水位进行远程监控，并采取适当措施调整水位（例如适时的开闸放水等），对区域内降雨的预测、计算以及掌握区域内降雨的规律都有重要意义。

4.2对于水文灾害的检测以及评估

水文灾害的发生会对人们的生命财产安全造成较大的威胁，需要通过一定的手段以及方式进行检测以及防治。3S技术可以通过卫星图像等反应相关的洪水信息，从而使相关的决策者可以获得陆地覆盖信息，这样可以利用相关信息建立数学模型以便对于洪灾所造成的损失进行预测，并且可以对洪灾进行相关的评价，很大程度上指导了我国在防洪抗灾方面的决策。渍涝则可以通过GIS技术来测量与渍涝密切相关的因素如土壤与温度等来实现对灾害的评价。

在传统的水文灾害监测中由于相关资料的采集难度较大，使得可进行收集以及分析的资料相对较少，这样就大大降低了水文监测的准确性，同时在相关水质监测资料收集完善的过程当中，水样的获取需要消耗大量的人力物力财力，并且许多地区的水样通过人力获取的难度比较大，而RS技术作为一种新的技术手段为水样的获取提供了一个新的途径，并且获取的范围大，对水质的监测与预测都具有重要的推动作用，尤其是在当前水污染形势较为严峻的情况下RS技术在水污染的监测与及时的防治方面具有重要的意义。

4.3通过遥感图像可以获得河道的相关水文信息

通过遥感技术获得河道的相关信息，之后通过信息的提取可以产生所需要的相关图像，在对图像进行相关的分析之前，要对遥感图像进行一定的投影变换以及几何纠正处理，就是利用计算机的相关功能进行图像的校正、图像的增强、图像的分类、图像的变换等，然后将变化的结果转换成GIS可以接受的形式，以信息源的形式传输给GIS。

要充分利用电子地图等图形及图像资料（对于非电子形式的资料要前期进行转换），这样可以建立相应的数字模型，并且可以对几何模型进行校正。数字模型建立之后，可以充分利用GIS软件所包含的地形分析功能进行水利工程的计算，包括：等高线计算、水面面积以及体积的计算、冲淤量计算、坡度坡向的分析以及计算等内容。

4.4遥感动态监测

所谓的遥感动态监测就是在同一区域内采用不同时相的遥感图像，进而获得随不同时相变化的区域遥感影像。遥感技术应用的一项主要的内容就是动态变化监测，通过不同时相、不同类型的传感器对同一区域进行随机资源以及环境调查，可以快速及时、客观准确的反映此区域的情况。

通过多时相的遥感影像作为相关的数据源，对最佳组合波段选择进行重点的分析，以水体信息特征提取图像作为处理方式，可以为遥感技术在水环境等方面的研究提供一定的依据。同时，数字遥感技术的应用可以实现时时的水域情况动态监测，可以为水资源的合理利用、抗洪防灾、河道规划治理等工作提供一定的依据。

4.5水深遥感冲淤变化分析

所谓的水深遥感就是充分利用光在水内的穿透能力，经过飞机、卫星等遥感平台，通过相关的遥感设备（例如：辐射计、摄影机等）进行水下一定范围内相关信息的采集，然后再经过特殊的信息分析处理软件分离水体厚度信息，这样既可获得水深等信息。通过测定入水辐射强度以及水体的浑浊度、水深度等相关因素的关系来进行测量水深。

遥感信息可以很方便的获取，水深遥感研究已经取得了一定的成果，所以在某一时期相关资料不足的情况下，可以利用历史资料进行推断出水体深度，从而达到冲淤的目的。利用实测地形以及遥感所获得的地形信息可以产生河床的冲淤值，但这样误差会比较大。但用两个或多个时相遥感水深进行计算河床冲淤可以在一定程度上满足分析所需精度要求。原因在于：遥感水深的误差受到多方面因素的影响，通过两个时相遥感可以减小系统的误差，降低由于遥感信息转换所产生的误差。

5　结束语

随着信息化时代的进展，3S技术应用的领域越来越多。在水利水电工程领域，其具有精密的三维导航以及定位功能，并且具有良好的抗干扰性能，可以很好的保证水利系统的建设。要在水利行业更好的利用3S技术，充分发挥3S技术的优势，就一定要加快相关内容标准化以及规范化的建设，要积极的建立大型的基础数据库。与此同时，技术人员需要切实提高3S技术的应用水平，充分发挥3S技术的现有功能并挖掘其潜在功能，将3S技术与现代先进的高新技术结合起来，以此来为水利系统建设提供技术支持，最终促进水利系统建设水平的提高。

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1673-0038（2015）27-0307-02

2015-6-20

陈浩（1975-），男，四川仪陇人，工程师，本科，主要从事水利工程建设与管理工作。