测绘技术在水文监测系统建设中的运用探究

郑 波

(济南市水文局，济南 250014)



测绘技术在水文监测系统建设中的运用探究

郑 波

(济南市水文局，济南 250014)

测绘技术在水文监测系统建设中具有巨大价值，其中大量使用的测距技术、地理信息系统，可用于监测系统的布点工作，提高布点的科学性且减少工作量。测绘技术在信息采集方面有无可比拟的优势，可实现水位测量、水温监测、水质监测，测绘技术中大量应用的GPS技术等通信技术可作为水文监测系统信息传输的方法。

测绘技术；水文监测；系统建设

我国疆域广阔，跨纬度、经度广，江河众多，流域水流量大，受季风气候影响，水位季节变化较大，汛期长，不同地域的江河汛期不尽相同。加之水环境受到破坏，气候变化，洪涝灾害发生风险明显增加。有报道显示，1990年—2002年，我国洪涝灾害造成人员伤亡25 000人左右，经济损失占GDP的0.8%，2003年—2012年洪涝灾害造成的经济损失超过5 000亿人民币。国务院陆续颁布了《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》、《国务院关于切实加强中小河流治理和山洪地质灾害防治的若干意见》等文件，明确要求加强河流的治理工作。水文监测系统是防治洪水灾害的重要组成部分，是基于对水文信息基本条件、影响因素全面认识基础上建立起来的信息系统，当前传统的人工观察信息采集为基础的水文监测系统，已开始被远程信息系统取代。测绘技术是对地理信息进行测量、绘制的综合技术，可作为水文监测系统的数据来源。

1 水文监测概述以及测绘技术的价值

远程水文监测系统实现对辖区河流、水库监测点的水位、流量、温度、湿度、水质等水文信息实时监控、采集、处理和反馈。对水文点进行实时监测是远程水文监测系统建设的基础条件，但需注意的是，监测点分散且分布范围广，设置区域环境恶劣，选择测绘系统所广泛采用的GPS、遥感等，可实现大范围远距离信息传输，获得测绘图片，用于水文信息整体分析[1]。河流水位的测量是水位监测中的重要工作，对河流水位测量主要通过测量河面与监测面距离来实现，测量距离的方法较多，传统的测量方法存在不可克服的缺陷，如:电极法因电极长期浸泡在水里和其他液体中，容易被腐蚀。测绘系统中有大量的测距方法，如:GPS技术，已能够实现高精度测距，分析梯度水位。测绘技术中的遥感技术还可实现水温的检测。

2 测绘技术在水文监测系统建设中的运用

2.1 监测点选择

水位监测的位点选择是建设水文监测系统的前提以及基础工作，新中国成立以来，水利部门通过人工观察等方法，在水库、水坝等水利设施及江河岸标志性地点设立水文监测点，如:鄱阳湖周围著名的星子站。这些旧的的站点，已经无法满足远程水位监测的需求，主要原因为:A.新系统功能的实现，必然需要更多的监测信息来源，传统的监测点数量明显不足。B.历经数十年，水环境已发生了显著变化，我国主要几大淡水湖的面积都在明显缩小，传统的水位点明显无法满足监测系统建设需求。C.旧有的监测点可能存在设置不合理情况[2]。而测绘技术在监测位点选择上有重要意义，特别是计算机互联网技术、信息遥感测绘技术的应用，可进行大范围的网上作业，科学选择监测位点可减少劳动强度、成本并减少现场观察工作量。如:RS测量技术测量范围广、包含的信息量大，从太空或高空以飞行物、卫星为平台进行测绘，通过无人机遥感、卫星遥感、飞机测绘等方法，能够全面评价水域情况，在历次洪灾的治理过程中，遥感技术在灾情分析上都发挥了重要作用。遥感技术获得的数据，纵向对比价值较高，通过对比历史数据，能够有效判断区域内水域面积、水位点的变化，从而指导监测点的选择。基本策略:第一，遥感分析。分析一段历史时期内汛期、枯水期的水域，在这个区域内选择监测点。第二，分析整个区域内的地形高低，历史洪灾水面积变化，预测洪灾发生后的水域，区域内水文监测点建设的难度以及投入，综合选择理想的水文监测点。需要注意的是，实际测绘数值偏差问题受精度、测绘时间等因素影响，遥感技术尽可作为大概地点选择策略，若需要准确定位监测点，还须现场测绘，利用无人机技术、肉眼观察等方法选择监测点。当前，利用遥感、GPS技术开展水文监测系统监测点的选择尚处于起步阶段，特别是许多遥感、定位测绘技术存在技术限制，如:GPS技术属美国军方开发的技术，尽管能够为测绘提供精确的定位坐标，动态、静态定位精度高，但存在信息泄漏问题，在进行实地测量时还应选择全站仪导线控制测量、GPS-RTK技术测量法，以帮助图根点布设的顺利开展。

2.2 信息采集与功能实现

测绘技术在信息采集方面有无可比拟的优势，主要包括:第一，水位测量。测绘技术中的定位技术大量采用的距离测量技术，可作为水位测量技术，如:GPS定位实现较小江河水位测量，遥感技术能够从空中大范围观察水域变化，从而判断水位。需注意的是，对于水位监测，当前水利部门更倾向于价格低廉、容易实现的超声结合温度补偿法监测技术，测绘技术在水域面积监测中的价值更高。第二，水温监测。遥感技术中的红外遥感技术能够实现水域温度监测，可减少布点，而对于较小江河的水温监测，仍需要监测点实现，目前已经有非常成熟的水体温度传感器，能够实现温度的精确测量。第三，水质监测。遥感技术在水质分析中能够发挥重要作用，通过分析水域内色温变化、水环境改变等信息，可进行水质评价。

2.3 信息通信

水文监测系统可以说是基于全球定位系统(GPS)或北斗、遥感(RS)、地理信息系统(GIS)等测绘或相关技术为核心建设的，测绘技术在信息通信中发挥重要作用。

2.4 水业务管理

水文监测系统的重要目的在于防范洪涝灾害、提高水资源管理水平、提高水污染治理水平。前文提到测绘系统能够实现水位信息采集，从而实现相应的功能，如:水位测量能够用于水量分布分析，不仅可用于洪涝灾害的分析，还可用于水资源的计算；水库水域面积分析可用于水库存量分析；遥感技术可实现灌溉面积的分析，用于分析灌溉用水利用效率，指导灌溉用水的供应管理，避免水资源浪费。对于水污染的遥感分析，在水文监测系统中可作为水污染来源、严重程度、治理效果的判断，随着遥感技术水平的进步，其能够获得的信息也越来越多。测绘系统中的遥测相关技术，在洪涝灾害预警中也能够发挥重要作用，能够判断水量、预测上游来水量、分析周围可能受灾的区域，从而预警洪涝灾害，判断受灾风险，指导洪涝灾害防治。

3 结语

当前，因Google Maps获得巨大成功，国内网络地图提供商，如:高德、凯立德、百度API也如同雨后春笋一般出现，百度地图因强大的搜索服务、高覆盖率，占有大量的市场份额。百度地图有许多特色功能，如:测距、截图等，可以节省大量的测绘工作量。这些工具重视跨平台使用、软件重用、数据共享和易于集成，相较于传统的GIS，具有许多优势，可降低系统成本、具有良好的扩展性，在水温监测系统建设中也能够发挥重要作用，用于水文监测布点、水域分析等领域，为系统业务功能的实现提供支持。水利部门可尝试与测绘部门、网络测绘数据服务商进行合作，获得更多的数据支持，节省系统建设的工作量，同时不放松现场观察，充分利用现场测绘技术，实现实地定位及测距。重视测绘技术中信息协议的利用开发，作为水文监测系统建设提供信息传输技术的支撑。值得注意的是，对于遥感等测绘技术信息处理是难点，信息处理的效果直接影响水位、水量、水质分析质量，这对系统开发者的数学能力提出了较高的要求。

[1] 范晓欧，张向彬，范信鑫.人工生态湖水文水质监测系统构建的研究[J].自动化技术与应用，2017，(05):111-115.

[2] 闻建伟.哈尔滨市城市水文监测与分析评价实施方案初议[J].水利科技与经济，2017，(04):55-57.

Exploring the application of surveying and mapping technology in the construction of hydrological monitoring system

ZHENG Bo

(Jinan Municipal Bureau of Hydrology, Jinan 250014, China)

Surveying and mapping technology is of great value in the construction of hydrological monitoring system. The extensive use of distance measurement technology and geographic information system can be used to monitor the work of the system, improve the scientificity of the distribution and reduce the workload. Mapping technology in the information collection has unparalleled advantages, which can achieve water level measurement, water temperature monitoring and water quality monitoring. GPS technology and other communication technology can be used as a information transmission method for hydrological monitoring system.

Surveying and mapping technology; Hydrological monitoring; System construction

2017-03-07

郑波(1987-)，男，本科，助理工程师。

P332

B

1674-8646(2017)10-0144-02