3S技术水利工程中的应用

《3S技术水利工程中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《3S技术水利工程中的应用（258页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、“3S”技术在水利工程中的运用“3S”技术及其在水利中的运用“3S”技术基础及其在水利信息化中的作用“3S”技术在防洪减灾中应用“3S”技术在水资源与生态环境管理中的应用旱情监测水环境监测、评价与管理“3S”技术在水土保持中的应用灌溉面积监测“3S”技术在河道动态监测中的作用遥感在水库库容和湖泊动态变化监测中的应用四川大学水利水电学院2“3S”技术基础数字地球与数字水利水利信息化四川大学水利水电学院3地理信息系统（地理信息系统（Geographic Information Geographic Information SystemSystem）、遥感（、遥感（Remote SensingRem

2、ote Sensing）与全球定位系与全球定位系 统（统（Global Position SystemGlobal Position System）的英文名称中最后的英文名称中最后 一个单词均含有一个单词均含有“S”S”，习惯上将这三种技术合称为习惯上将这三种技术合称为 “3“3S S”技术。技术。早在早在2020世纪世纪7070年代，集成技术也逐步得到应用。但用现代年代，集成技术也逐步得到应用。但用现代 系统科学与信息技术的观点来解释集成思想，并把这种思想用系统科学与信息技术的观点来解释集成思想，并把这种思想用 于于3 3S S集成，形成一个较完整的系统集成理论、技术与方法体系集成，形成一个

3、较完整的系统集成理论、技术与方法体系 ，则是空间信息领域的专家学者近年来一直在致力探索的事情，则是空间信息领域的专家学者近年来一直在致力探索的事情 。空间信息集成系统的核心在于系统集成，实现各单元信息系。空间信息集成系统的核心在于系统集成，实现各单元信息系 统的异构同化和同构整体化；这是一个多学科多技术相互渗透统的异构同化和同构整体化；这是一个多学科多技术相互渗透 的并行、重构与协同过程，是多方法、多机制相互融合以产生的并行、重构与协同过程，是多方法、多机制相互融合以产生 突破与聚变的过程。突破与聚变的过程。 地理信息系统概论GIS基本概念一信息革命与GIS的产生1信息革命：人类社会发展进程计

4、算机的应用（第一次信息革命） 信息产业的兴起与发展信息高速公路与数字地球（第二次信息革命） 信息时代的特性：对海量信息的科学管理 和充分利用“瓶颈”问题：具有地理坐标的空间数据GIS的产生背景：数字地球的雏形2GIS是信息时代地学科学的必然产物3.与信息有关的概念信息：客观事物在人脑中的反映数据：对客观事物进行定性，定量描述的原始材料， 是信息的符号表示。 数据与信息的关系： 数据是信息的载体，信息是数据 的内涵，二者不可分离数据处理的目的：为获取信息地理信息：与空间地理分布有关的信息，具有空间定 位和多维结构的性质。信息系统：具有对数据进行各种处理功能并可向用户 提供辅助预决策信息的计算机系

5、统。 4.GIS的定义：能够处理各种地理空间信息并能以多种形 式输出的计算机系统。外观表现：计算机硬软件系统。内涵：计算机程序和地理空间数据组织成的 地理空间信息模型。以地理信息世界模拟表达地理现实世界，通过 信息联系反映客观实体之间联系，对客观世界 中各种具有空间特征的事物、关系和过程进行 描述，分析和仿真。5GIS的工作模式：6.GIS的发展(1)国外：已进入商品化生产阶段。 (2)国内：（大体分为三个阶段）：起步阶段 试验阶段 全面发展阶段(3) GIS发展趋势：集成化、网络化、智能化的数字 地球基础框架OPEN-GIS,WEB-GIS7.GIS的基本特征具有公共的地理定位基础和多维结构

6、（空间性 、动态性）为信息管理和决策服务二. GIS的基本构成1.软硬件环境：GIS硬件环境：计算机主机外围设备计算机主机： 处理速度、字长、内存数据存贮设备：硬盘、软盘、光盘、磁带数据输入设备：键盘、数字化仪、扫描仪、数据电缆数据输出设备：硬拷贝、软拷贝、电子输出2. GIS的软件模块:软件系统：计算机系统软件：汇编程序、库程序等GIS基础软件：输入、编辑、管理、分析、 输出GIS二次开发软件基础软件模块:数据输入与编辑数据库管理系统软件空间查询，分析软件用户接口输出软件3.地理空间数据空间数据：具有公共地理定位基础的数据（ 如经纬度），如：地理空间实体的点、线、 面表示。 空间关系：邻接、

7、距离、包含、重叠等。 地理空间数据构成：参考系确定的空间位置 ；空间拓扑关系；属性；在某参考系中的空间位置（用坐标来标识，用分类码，识别码 描述）点实体（Node）：（Xa Ya）有特定位置，零维物体线实体（Arc）： （X1 Y1）（X2 Y2）（Xn Yn），用 坐标对序列标识，一维物体面实体（Polygon）：（X1 Y1）（Xn Yn）（X1 Y1） ，封闭线加内点表示多边形，二维物体4.空间实体的拓扑关系区域定义：采用一组封闭线定义多边形。称ArcNode结构邻接性：多边形弧段拓扑，PolyArc结构，确定多边形相互 之间的邻接关系，既确定公共边左右多边形信息。连通性：对线段连接的判

8、别。采用在每个结点上汇集的线段列 表来表示方向性：采用线段起终点来表示线段的方向包含性：多边形内嵌套多边形的关系。5.与几何位置无关的属性定性属性：名称，类型，特性等定量属性：数量，等级等属性与空间数据的连接：给属性数据赋于 一个公共识别符6.数据的标准化和数字化数字化：数据经过扫描或手工数字化仪进行 模数转换、坐标变换等形成数据文件存入数 据库中标准化：对不同比例尺，不同投影系统，不 同精度的数据，统一其坐标，统一记录格式 以便在同一基础上进一步工作三. 系统运行环境硬件运行环境：客户机服务的体系软件运行环境：操作系统、数据库软件、GIS软件网络环境：局域网（LAN）广域网（WAN）网络拓扑

9、结构：网络中各个结点相互连接的方 法和形式。基于因特网/企业网l分布式因特网体系结构-DNAl直接联通信息高速公路l各级管理业务融为一体l数据共享、集中控制、分布处理程序+数据程序+数据程序+数据程序+数据PC机时代（单机）浏览器浏览器浏览器浏览器数据服务器应用（程序）服务器因特网因特网时代（DNA)程序程序程序程序数据库服务器局域网时代（客户/服务器）局域网属性数据 图形数据Web服务器因特网/局域网查询/绘图查询/绘图查询/绘图图形/属性统一的 关系数据库模式支持并发控制支持事务处理Windows DNA 体系结构四. GIS数据结构1.数据结构概念数据逻辑结构（抽象结构）数据物理结构（存

10、贮结构）2.空间数据库的概念：除管理属性数据以外，还要管 理空间定位和拓扑关系的地理空间数据3.属性的作用：通过相应的编码、指针与图形数据连 接，使图形数据成为具有地理意义的地理实体4.GIS数据模型DBMS的概念文件处理系统采用DBMS的数据库GIS数据库管理的发展类型关系模型：用表格数据表示实体间的模型关系：二维数据表格关系应满足的条件：每列为基本字段，各列名字不同各行相异，行列次序无关关系模型不分层，也无指针五. GIS空间数据编码：矢量结构编码栅格结构编码常用空间数据编码方式 矢量结构编码方式 栅格结构编码方式 -坐标序列编码 -链码 -层次索引编码 -直接栅格编码 -拓扑结构编码 -

11、游程长度编码 -块码 -四叉树码 六. GIS的基本功能数据输入功能数据输入：对数据编码和写入数据库的过程1.统一的地理基础 北京市基本图比例尺：1：500城区1：2000规范市区1：10000全市区域2空间数据的输入数字化仪输入（产生矢量结构数据）扫描仪输入（主要产生栅格数据）3.属性数据输入及连接4.图形与文本编辑功能编辑功能：查错、纠错、修正、整饰（图形合 并、分割、线划整理等）对空间数据编辑对属性数据编辑5.数据存贮与管理功能GIS数据库特点：数据量大，管理空间与非空 间数据，数据应用面广GIS数据库要求：数据集中管理，冗余小，独 立性强，分布式管理属性数据文件服务器GIS软件包GIS

12、软件包GIS软件包图形数据文件格式转换GIS 方式属性数据Web服务器GIS软件包专用浏览器浏览器图形数据文件格式转换GIS 方式因特网/局域网6. 空间查询与空间分析功能(1)空间查询：双向查询查询派生信息(2)空间分析：依赖于分析对象位置信息才 能得出分析结果的技术叠置分析：（ Overlay）亦被称为拓扑叠加， 多边形叠置等缓冲区分析：（Buffer） 对实体周边区域进行 的空间接近度或邻近性操作拓扑空间查询：（几种关系）(3)地学分析数字高程模型（Digital Elevation Model， DEM）不规则三角网法（Triangulation Irregular Net，TIN）地

13、形分析(4)数据输出与表达功能屏幕显示打印机绘图仪数字地球与数字水利n 数字地球n 数字水利数字地球1998年1月31日,美国副总统戈尔在 “数字地 球:对21世纪人类星球的认识”的讲演中提出 了“数字地球”的概念。由政治家而不是科学家提出的这一概念，是带 有整体性和导向性的国家战略目标,是为了刺 激经济发展，保持美国在高新技术领域的领先 地位。它与美国以前提出的星球大战计划和信息高速 公路一样，都是为美国的战略目标服务的，因 此受到世界各国普遍的关注，在以美国为首的 北约对南联盟狂轰滥炸之后尤为如此。四川大学水利水电学院47数字地球数字地球是指信息化的地球，是一个完整的地球信息模型。它把有关

14、地球上每一个点的所有信息，按地球的地理坐标加以整理，然后构成一个全球的信息模型。通过它可以快速地、形象地、完整地了解地球上任何一点、任何方面的信息，从而实现“信息就在指尖上”的理想。从数字地球所包含的主要内涵来看，它是一个扩展了的、全方位的、高速的、网络化的全球综合信息系统。四川大学水利水电学院48数字地球应用遥感、数据收集系统、全球定位系统、地 理信息系统、网络和多媒体技术、现代通信等 科技手段；通过收集全方位、多分辨率、三维空间的、覆 盖于地球表面的大量地理信息；使用基于地理数学模型的高级决策系统，对这 些数据进行分析、运算、筛选、重组，以达到 对全球各类综合现象的模拟和仿真；精确、定量和数字化地描述和表达人类与地球 环境之间的关系；四川大学水利水电学院49BLUEGREENREDNEAR IRSHORT WAVE IRMID- WAVE IRLONGWAVE IR1Landsat TM Band234576Band Combination =742 (LANDSAT)Color Guns =Band Composite Output =数字地球数字地球，距离我们有多远让生活更惬意打造“高科技农民”出行更顺利 巩固国防 四川大学水利水电