水利工程論文-“3S”技術(shù)水利應(yīng)用.doc

水利工程論文-“3S”技術(shù)水利應(yīng)用摘要：“3S”是遙感技術(shù)RS、地理信息技術(shù)GIS、以及全球定位技術(shù)GPS的統(tǒng)稱?！?S”技術(shù)在水利行業(yè)中廣泛地應(yīng)用于水資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境管理、旱情監(jiān)測(cè)、灌溉面積監(jiān)測(cè)與規(guī)劃、水環(huán)境評(píng)估、防洪減災(zāi)、水土保持、河口與河道及河勢(shì)演變動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、水利工程選址、水庫(kù)庫(kù)容與湖泊動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)、水庫(kù)移民等方面的工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，“3S”水利應(yīng)用越來越廣泛和深入，將來的發(fā)展方向一定是具有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、網(wǎng)絡(luò)功能、地理信息建模功能和無(wú)線通訊功能的3S集成系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：遙感技術(shù)RS地理信息技術(shù)GIS全球定位技術(shù)GPS水資源調(diào)查概述：RS（遙感技術(shù)）是指從遠(yuǎn)距離高空及外層空間的各種平臺(tái)上利用光學(xué)或者電子光學(xué)（稱為遙感器或波探測(cè)儀器）通過接收地面反射或接收的電磁波信號(hào)，并以圖象膠片或數(shù)據(jù)磁帶形式記錄下來，傳送到地面，經(jīng)過信息處理、判讀分析與野外實(shí)地驗(yàn)證，最終服務(wù)與資源勘測(cè)、環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與有關(guān)部門的規(guī)劃決策。是過攝影或掃描、信息響應(yīng)、傳輸和處理，研究地面物體的形狀、大小、位置及其與環(huán)境的相關(guān)關(guān)系等宏觀規(guī)律的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。廣泛應(yīng)用與農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、地理、海洋、水文、氣象、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地球資源勘探及軍事偵察等各個(gè)領(lǐng)域，70年代開始用于水利。GIS（地理信息系統(tǒng)）是近年發(fā)展起來的一種在計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)支持下對(duì)信息進(jìn)行采集、存貯、查詢、綜合分析和輸出，并為用戶提供決策支持的綜合性技術(shù)的空間信息管理信息計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是分析與處理海量地理數(shù)據(jù)等地理環(huán)境有關(guān)問題的通用技術(shù)。廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評(píng)估、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、公共實(shí)施管理、交通安全等領(lǐng)域。目前在水利方面發(fā)揮越來越重要的作用。GPS是一種可以定時(shí)與測(cè)距的空間交匯的導(dǎo)航系統(tǒng)，通過接收衛(wèi)星信息來給出（記錄）地球上任意地點(diǎn)的三維坐標(biāo)以及載體的運(yùn)行速度，同時(shí)它還可給出準(zhǔn)確的時(shí)間信息，具有記錄地物屬性的功能。因其提供全天候?qū)崟r(shí)、高精度三維位置、速度及精密的時(shí)間信息，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于陸地、海洋、空間與航天領(lǐng)域各類軍用與民用目標(biāo)的定位、導(dǎo)航與精密測(cè)量，尤其在大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、運(yùn)載工具導(dǎo)航與管理、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、工程變形監(jiān)測(cè)、資源勘測(cè)、地球動(dòng)力學(xué)等應(yīng)用更加廣泛，90年代后始應(yīng)用與水利行業(yè)。RS是數(shù)據(jù)獲取與更新基礎(chǔ)；坐標(biāo)定位、局部監(jiān)測(cè)是GPS的主要功能；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、分析、可視化是GIS的基本功能；計(jì)算機(jī)技術(shù)是3S技術(shù)的根基；網(wǎng)絡(luò)是3S的翅膀；水利應(yīng)用科學(xué)技術(shù)是3S發(fā)展的動(dòng)力。3S技術(shù)在水利行業(yè)中廣泛地應(yīng)用于調(diào)查、監(jiān)測(cè)、管理、評(píng)估等方面。具體地應(yīng)用在水資源調(diào)查、水環(huán)境評(píng)估、防洪防汛、水土保持、河口演變、水利工程選址、水庫(kù)移民等方面的工作。四水利應(yīng)用：3S技術(shù)就像一座多功能水庫(kù)，對(duì)信息起著集中、調(diào)節(jié)和凈化的作用，它兼容并蓄各種來源的信息，按地理空間坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、查詢和檢索，通過地學(xué)分析、空間分析、相關(guān)分析、模擬和預(yù)測(cè)等手段進(jìn)行科學(xué)加工與決策，提供多層次和多功能的信息服務(wù)。因此3S技術(shù)在水利信息化也就是水利現(xiàn)代化中起著并將繼續(xù)起著至關(guān)重要的作用。3S技術(shù)主要應(yīng)用在以下一些方面：1.在防洪減災(zāi)中的應(yīng)用：（1）數(shù)據(jù)采集與提取在雨情、水情、工情、險(xiǎn)情與災(zāi)情等方面應(yīng)用（2）數(shù)據(jù)與信息的儲(chǔ)存、管理與分析方面，即防洪、減少、救災(zāi)的信息管理系統(tǒng)。（3）防汛決策支持方面如災(zāi)情評(píng)估、避險(xiǎn)遷安、搶險(xiǎn)救災(zāi)路線、氣象衛(wèi)星降雨定量預(yù)測(cè)等。2.在水資源生態(tài)環(huán)境管理中應(yīng)用：“3S”技術(shù)在解決水資源與生態(tài)環(huán)境調(diào)查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水資源、生態(tài)環(huán)境變化、管理水資源與生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)重要作用，RS可以提供動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)源，GIS提供空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理、分析、應(yīng)用的工具，GPS提供水利實(shí)施等空間定位基礎(chǔ)。3.在水土保持中應(yīng)用：RS為壤侵蝕調(diào)查提供信息源，GIS分析土壤侵蝕因子，進(jìn)行評(píng)價(jià)侵蝕類型、程度及侵蝕量估算4.在河道、河口、河勢(shì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中應(yīng)用：對(duì)泥沙淤積、泥沙分布幾河道、河口、河勢(shì)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。5.在水庫(kù)庫(kù)容與湖泊動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)：對(duì)湖泊面積容量變化及泥沙含量等監(jiān)測(cè)。6.水環(huán)境監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)與管理：水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水環(huán)境信息管理、水環(huán)境遙感監(jiān)測(cè)。7.旱情監(jiān)測(cè)、灌溉面積監(jiān)測(cè)與規(guī)：旱情預(yù)報(bào)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)幾抗旱決策支持，有效灌溉面積與實(shí)際灌溉面積監(jiān)測(cè)及灌區(qū)規(guī)劃與動(dòng)態(tài)管理。8.水利水電工程建設(shè)和管理3S是水利水電工程選址、規(guī)劃、乃至設(shè)計(jì)、施工管理中十分重要的工具，例如移民安置地環(huán)境容量調(diào)查、調(diào)水工程選線及環(huán)境影響評(píng)價(jià)、梯級(jí)開發(fā)的淹沒調(diào)查、水庫(kù)高水位運(yùn)行的淹沒調(diào)查、大中型水利工程的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、防洪規(guī)劃、大型水利水電工程抗震安全、河道管理、大型水利水電工程物科貯運(yùn)管理、蓄滯洪區(qū)規(guī)劃與建設(shè)等等。9.災(zāi)情評(píng)估，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：災(zāi)前評(píng)估：可能造成的經(jīng)濟(jì)損失；可能的受災(zāi)人口（涉及社會(huì)因素）；遷安能力（人數(shù)、道路、車輛調(diào)度）；重點(diǎn)保護(hù)區(qū)（交通大動(dòng)脈、重要工業(yè)基地、軍事要地）；搶險(xiǎn)物資儲(chǔ)運(yùn)。災(zāi)中評(píng)估：確定災(zāi)情及發(fā)展趨勢(shì)；救災(zāi)物數(shù)量與運(yùn)輸路線；為后繼洪水調(diào)度方案決策提供依據(jù)；遷安人員的安置；災(zāi)后重建的準(zhǔn)備。災(zāi)后評(píng)估：上報(bào)損失的核實(shí)；為防洪規(guī)劃提供信息；為災(zāi)后重建提供方案。前景展望：在以信息化帶動(dòng)水利現(xiàn)代化的戰(zhàn)略方針指導(dǎo)下，3S在水利行業(yè)的應(yīng)用將“無(wú)孔不入”，而且迅速地占領(lǐng)管理和決策層面，并且勢(shì)必作為基礎(chǔ)技術(shù)支撐，進(jìn)入數(shù)字流域或數(shù)字水利的框架。而且在水利行業(yè)開始應(yīng)用的主要有以下幾個(gè)趨勢(shì):1、網(wǎng)絡(luò)化WebGIS可用于除了一般數(shù)據(jù)外的特殊數(shù)據(jù)類型，尤其是矢量數(shù)據(jù)的處理，以網(wǎng)絡(luò)瀏覽器為應(yīng)用工作平臺(tái)，在客戶端可以實(shí)現(xiàn)對(duì)矢量數(shù)據(jù)的操作，可以在多個(gè)客戶端實(shí)現(xiàn)原來在本機(jī)上才能實(shí)現(xiàn)的功能，并可通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程調(diào)用和發(fā)布各類數(shù)據(jù)、圖形、圖像。2、集成化水利信息化進(jìn)程中的3S技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中不僅要通過數(shù)據(jù)接口將RS、GIS、GPS嚴(yán)格地、緊密地、系統(tǒng)地集合起來，使其成為一個(gè)更具有應(yīng)用價(jià)值的大系統(tǒng)，往往還要跟其他的諸如MIS或OA等系統(tǒng)緊密結(jié)合，方可滿足需求。因此，3S技術(shù)與外部系統(tǒng)無(wú)縫集成是必然的發(fā)展趨勢(shì)。3、以數(shù)學(xué)模型和決策分析為支撐對(duì)于水利工作者來說，僅對(duì)圖形進(jìn)行簡(jiǎn)單的瀏覽、查詢是沒有太大意義的。如何要讓3S在水利行業(yè)發(fā)揮出更大的作用，就要利用3S軟件特有的專業(yè)分析功能。水利行業(yè)要求3S系統(tǒng)平臺(tái)提供專業(yè)的分析算法和專業(yè)模型，以便對(duì)各種水利數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的分析，使系統(tǒng)具有輔助決策支持功能，為有關(guān)部門提供科學(xué)的計(jì)算結(jié)果和決策依據(jù)。4、實(shí)時(shí)三維和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)水利上很多問題是時(shí)間序列問題、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及過程問題。因此，加上時(shí)間維的3S技術(shù)應(yīng)用需求很廣。三維尤其是實(shí)時(shí)的三維3S系統(tǒng)為各種水利信息提供了更為直觀的表現(xiàn)方式。在調(diào)水線路沿線貫穿飛行、城市及蓄滯區(qū)洪水演進(jìn)、水利工程布置、大壩及堤防等工情信息的表達(dá)、地面與地下結(jié)合的地質(zhì)構(gòu)造描述、水流流動(dòng)的三維表現(xiàn)、廠房或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的描述、庫(kù)區(qū)的描述、宏觀地形地貌表現(xiàn)、通視性分析等等方面使用得特別多或者是特別有前景，而且它也是虛擬或仿真的基礎(chǔ)。5、標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化就是要做到可移植性，互操作性，可收縮性，通用環(huán)境。其內(nèi)容包括數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換，圖形，軟件，硬件等方面及地理，算法，解譯與行業(yè)等方面的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。6、組件式GIS（ComGIS）GIS軟件的技術(shù)體系經(jīng)歷了GIS模塊、集成式GIS和模塊式GIS這三個(gè)階段后，已發(fā)展到了組建式GIS階段，即基于組件平臺(tái)，以一組具有某種標(biāo)準(zhǔn)通信接口實(shí)現(xiàn)交互，甚至是跨計(jì)算機(jī)交互。ComGIS使軟件的可配置性、可擴(kuò)展性和開放性更強(qiáng)，使用更靈活，更便于二次開發(fā)，特別有利于應(yīng)用系統(tǒng)集成和拓展。六.結(jié)論：“3S”是遙感技術(shù)RS、地理信息技術(shù)GIS、以及全球定位技術(shù)GPS的統(tǒng)稱?！?S”技術(shù)在水利行業(yè)中廣泛地應(yīng)用于水資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境管理、旱情監(jiān)測(cè)、灌溉面積監(jiān)測(cè)與規(guī)劃、水環(huán)境評(píng)估、防洪減災(zāi)、水土保持、河口與河道及河勢(shì)演變動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、水利工程選址、水庫(kù)庫(kù)容與湖泊動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)、水庫(kù)移民等方面的工作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，“3S”水利應(yīng)用越來越廣泛和深入，將來的發(fā)展方向一定是具有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、網(wǎng)絡(luò)功能、地理信息建模功能和無(wú)線通訊功能的3S集成系統(tǒng)?？傊?，要在水利行業(yè)更好地應(yīng)用和發(fā)展3S技術(shù)，必須在進(jìn)一步加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的基礎(chǔ)上，大力開展基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)、尤其是富有水利行業(yè)特色的數(shù)據(jù)庫(kù)，如蓄滯洪區(qū)空間展布式社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、雨情和水情數(shù)據(jù)庫(kù)