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1、3S技术在数字水利中的应用水利工程现代化技术及其应用姓名：蒋艳华 学号：200731220029 学院：电子信息 E-mail:摘 要：随着人类社会的发展，信息化、全球化已成为一种世界性的大趋势。信息技术的革新深刻地改变了人们传统的生活方式。中共中央关于制定国民经济和社会发展的第十个五年计划的建议中明确指出：“信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国产业化升级和实现工业化、现代化的关键环节。要把推进国民经济和社会信息化放在优先位置”。 关键词：3S技术 数字水利 水利信息化引 言 水利行业是一个历史十分悠久的行业。水利不但是农业的命脉、国民经济的命脉，而且将是中华民族生存和发展的命脉。
2、水利不仅是国民经济中的基础设施，而且在基础设施中处于首位。20世纪60年代，随着信息论的创立，以计算机和通讯网络为核心的信息技术革命逐步向全社会的各个行业渗透，也在深刻地改变着人类的生活方式。作为国民经济基础设施的水利行业同样面临着信息化建设的问题，水利信息化是水利现代化的基础和重要标志。从国家到地方，从领导到大众，水利行业信息化确实引起了重视，并建立了众多的水利信息系统，但普遍存在着网络功能弱、数据共享能力弱、数据更新手段受限、数据可视化手段单一、系统各自为政和缺乏决策支持分析能力等弱点。正文 3S技术是英文遥感技术（Remote Sensing RS）、地理信息系统（Geographica
3、l information System GIS）、全球定位系统（Global Positioning System GPS）这三种技术名词中最后一个单词字头的统称，是数字水利的支撑技术。水利部十五规划中明确指出：“利用水利信息化推动水利现代化”。汪恕诚部长在2001年全国水利厅局长会议上明确指出：“要充分利用科学技术发展创造的有力条件，坚持用高新技术对水利传统行业进行技术改造，特别要注意采用计算机技术、微电子技术、现代通信技术、遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）及自动化技术等，实现水利信息化。”RS（遥感技术）是60年代发展起来的，主要是指从远距离高空及外层空间
4、的各种平台上利用电磁波探测仪器，通过摄影或扫描、信息响应、传输和处理，研究地面物体的形状、大小、位置及其与环境的相关关系等宏观规律的现代科学技术。在水利中的应用开始于七十年代。GIS（地理信息系统）是近年发展起来的对地理环境有关问题进行分析和研究的一种空间信息管理信息系统。在计算机软硬件技术支持下对 信息进行采集、存贮、查询、综合分析和输出，并为用户提供决策支持的综合性技术。GISS技术在水利行业的应用相对滞后，八十年代后期才有一些科研院所和高等院校开始接触和应用。GPS是一种可以定时与测距的空间交汇的导航系统，通过接收卫星信息来给出（记录）地球上任意地点的三维坐标以及载体的运行速度，同时它还
5、可给出准确的时间信息，具有记录地物属性的功能。90年代以后，GPS技术开始应用在水利行业中。RS是数据获取与更新基础；坐标定位、局部监测是GPS的主要功能；数据存储、管理、分析、可视化是GIS的基本功能；计算机技术是3S技术的根基；网络是3S的翅膀；水利应用科学技术是3S发展的动力。3S技术在水利行业中广泛地应用于调查、监测、管理、评估等方面。具体地应用在水资源调查、水环境评估、防洪防汛、水土保持、河口演变、水利工程选址、水库移民等方面的工作。数字水利依赖遥感技术主要有以下几个原因：根据红外波段的水体辐射率明显低于其他地物，选用一个合适的红外波段，定出其水体的阀值，高于该值，即为非水体，利用此
6、原理，即可测量出河道、湖泊的水位值，还可以利用卫星资料绿、红和红外波段的综合信息来求取绿色系数和红色系数，从而确定水体面积；利用不同时间段的两幅或多幅卫星图像进行假彩色合成，不仅可以分析时间段内的洪水淹没的范围，还能反映洪水移动的方向和速度，以便决策部门采取措施，做出正确的决策，依据洪水泛滥时的卫星图像，可以绘制洪水淹没范围，估算洪水造成的损失；通过遥感技术实时获取洪水情况，输出地图、图表；由于遥感技术能对下垫面进行详细分析，并可进行逐项成因分析，直接利用卫星图像上获取的信息作为参数来编制洪水预报方案，通过卫星或航天传感器系统的联合应用，确定出地物覆盖分布，并与土壤、坡度等资料一起转化成数字化
7、格式存人GIS系统；遥感技术在水环境、干旱及土壤含水量实时监测，以及防洪工程检查、河道清障等方面也大有用武之地。13S技术在水利信息化中的应用3S技术在水利行业的应用相对滞后，但由于该项技术的实用性和普及性特别强，尤其是生产上广泛和迫切的要求，生产部门也很快开始了应用。先是与科研院所及高等院校合作，随后是自己都有一班人马，掌握了这项技术的应用。较长一段时间内，大多数部门的应用水平仅限于对数据的管理，主要是发挥它的数据存储、查询、统计和图形显示的功能，也就是说只发挥了3S技术最低层次的功能。直到九十年代后期，才在某些领域和少数单位，开始将它作为分析、模拟、决策和预测的强有力工具。二十一世纪是信息
8、时代，信息资源是重要的战略资源。信息中空间信息占80%。而水利行业，这一比例还要更高一些。3S技术就像一座多功能水库，对信息起着集中、调节和净化的作用，它兼容并蓄各种来源的信息，按地理空间坐标进行数据管理、查询和检索，通过地学分析、空间分析、相关分析、模拟和预测等手段进行科学加工与决策，提供多层次和多功能的信息服务。因此3S技术在水利信息化也就是水利现代化中起着并将继续起着至关重要的作用。 运用灾情评估系统，实时评估洪涝干旱灾害涉及的耕地及居民地面积、受灾人口和受淹房屋间数；实时监控大面积水体污染和赤潮的影响范围；大面积泥石流、滑坡等山地灾害的影响范围。 运用水资源水环境调查系统，应用遥感资料
9、进行下垫面屙I生分类，计算其分类面积，选取经验参数及人渗系数。根据多年平均降水量，计算出多年平均地表径流、人渗补给量。两者之和扣去重复计算的基流量即为多年平均水量，对国内某些流域进行估算的相对误差小于7，尤其适用于无水文资料地区。此外，根据遥感资料提供的积雪分布(三维)、积雪量、雪面湿度，用融雪径流流域模型估算融雪水资源和流域出流过程。如有精度较高的数字高程模型，对湖泊面积及容量调查也有较高精度。目前已可以对混浊度、PH值、含盐度、BOD和COD等要素做定量监测，对污染带的位置作定性监测。 3 s在水土保持中的的应用是比较全面的，是全过程的应用。从土壤侵蚀发生与否的判断、侵蚀强度划分、侵蚀量的
10、计算、流域泥沙输移，水保措施的效益评价，一直到土壤侵蚀过程的模拟与预测，3S始终在技术上起着支撑作用。所以与其它领域比较，水土保持中一些应用模型大多与3s紧密结合。 3s是水利水电工程选址、规划、乃至设计，施工管理中十分重要的工具，例如移民安置地环境容量调查，调水工程选线及环境影响评价、梯级开发的淹没调查、水库高水位运行的淹没调查，大中型水利工程的环境影响砰价，防洪规划，大型水利水电工程抗震安令、河道管理、大型水利水电工程物科贮运管理，蓄滞洪区规划与建设等等。 除了提供调查、监测和统计数据外，3s技术作为一种新的技术手段，与传统手段相结合，还在防灾减灾、水资源开发利用以及水利工程规划、建设和管
11、理等方面发挥了重要作用。2 应用前景与展望 3S技术在水利信息化中的发展不仅与计算机硬件和操作系统、元数据库的建设，数据仓库、数据挖掘、网络、数据库管理与自动成像等技术的发展是紧密相关的，而且与水利行业信息化的进程，尤其是数字化的进程紧密相关。在以信息化带动水利现代化的战略方针指导下，3s在水利行业的应用将“无孔不入”，而且迅速地占领管理和决策层面，并且势必作为基础技术支撑，进入数字流域或数字水利的框架。在技术上已经发展并逐步成熟，而且在水利行业开始应用的主要有以下几个趋势： 网络化在网络技术和环境口趋成熟和完善的时代，水利部门要借助网络技术，充分利用网络资源，实现资源共享，这就要求3S系统支
12、持BS、CS模式，支持InternetIntranet技术，实现网络化。集成性水利信息化进程中的3s技术在实际应用中不仅要通过数据接口将RS、GIS、GPS严格地、紧密地、系统地集合起来，使其成为一个更具有应用价值的大系统，往往还要跟其他的诸如MIS或OA等系统紧密结合，方可满足需求。因此，3S技术与外部系统无缝集成是必然的发展趋势。以数学模型和决策分析为支撑对干水利工作者来-蜕，仅对图形进行简单的浏览，查询是没有太大意义的。如何要让3s在水利行业发挥出更大的作用，就要利用3S软件特有的专业分析功能。水利行业要求3S系统平台提供专业的分析算法和专业模型，以便对各种水利数据进行深层次的分析，使系
13、统具有辅助决策支持功能，为有关部门提供科学的计算结果和决策依据。实时三维和虚拟现实技术水利上很多问题是时间序列问题，动态监测及过程问题。因此，加上时间维的3 S技术应用需求很广。三维尤其是灾时的三维3s系统为各种水利信息提供了更为直观的表现方式。在调水线路沿线贯穿飞行，城市及蓄滞区洪水演进，水利工程布置，大坝及堤防等工情信息的表达、地面与地下结合的地质构造描述、水流流动的i维表现、厂房或结构内部的描述、库区的描述、宏观地形地貌表现、通视性分析等等方面使用得特别多或者是特别有前景，而且它也是虚拟或仿真的基础。结语 水利现代化已经成为防洪减速灾、水资源管理、水环境保护和水土保持的重要手段和技术支撑
14、，是提高水利工程建设与运行管理效能、水利工程管理工作效率和决策水平的重要途径。总之，要在水利行业更好地应用和发展3S技术，必须在进一步加强标准化、规范化的基础上，大力开展基础数据库的建设、尤其是富有水利行业特色的数据库，如蓄滞洪区空间展布式社会经济数据库，雨情和水情数据库，水旱灾情数据库等等。此外还要加快提高3S技术的应用水平，充分发挥3S现有的和潜在的功能，并且与网络计算机等高新技术以及水利行业本身的技术紧密地结合在一起。为水利信息化和现代化作出它应有的贡献。 参考文献：1. 王仁礼，陈波。3S技术在数字水利中的应用。测绘科学第33卷第3期2. 石燕。3S技术在水利信息化中的应用。学术论坛3. 赵宇。浅议3S技术在水利信息化中的应用。科技情报开发与经济。2005年第15卷第14期4. 闫新，杨永辉。3S技术在水利建设领域中的应用讨论。黑龙江水利科技2008年第2期。5. 李建忠。“3S”技术与水资源管理现代化 。摘自经营管理6. 顾浩、蔡阳。以水利信息化带动水利现代化。摘自成就与进展
