解析3S技術在水文監測中的作用

王世俊

摘 要：隨著全球化科技時代的到來，各種新型技術手段與人們的生活和工作關系日益密切，在信息搜集方面，3S現代信息技術系統被得到廣泛的應用，我國在地質與水文方面的檢測也運用了3S技術，這不僅有利于提升水文工作開展的整體效率，增強水文信息的準確性效果，也對水污染防治和水文災害起到有效預防的作用。

關鍵詞：3S技術；GPS；GIS；RS；水文監測；技術優勢；作用

1 3S信息技術系統在水文監測工作中的運用

全球信息化產業的發展趨勢不可擋，從上世紀90年代中期，我國就意識到了信息系統的重要性，GPS（全球定位系統）最先應用在民用和商業的環境和信息監測領域，隨后，RS（遙感技術）和GIS（地理信息系統）也廣泛應用于我國社會的經濟建設中。直至今日，我國的整體技術水平仍走在世界前列，尤其在地質行業的水文監測方面應用3S技術是相當有必要的，這取決于我國現實的基本國情。我國幅員遼闊，水資源總量豐富，但由于人口密度大，使得水資源的人均分配量明顯不足，而且，我國廣袤的國土面積也使得水資源分布的地理位置差異明顯，數量嚴重失衡。不僅如此，近年來由于我國社會經濟的快速發展，對水資源的需求量也逐日增加，水資源數量的不斷減少加上日益嚴重的水污染問題使得人與自然的關系不斷惡化。在這種狀況下，在水文工作中采取先進化的科學技術手段，如3S信息技術系統將更快更好的對我國的整體水資源現狀開展檢測和評估工作，進而對有限的水資源進行合理的分配和利用，還可以通過系統的檢測開發出潛在的水資源因素，有效的緩解我國嚴重的人水矛盾。此外，我國科技現代化的趨勢要求通過3S技術手段實現水文監測系統的現代化。3S信息技術系統的應用可以幫助解決以往靠傳統手段解決不了的水文問題，還可以對水文檢測時的自然數據進行科學分析，加強水文監測過程中獲取信息的快速性和可靠性，進而可以根據監測數據的分析結果得出科學的結論和解決問題的合理化方案。可以說3S技術的應用將為我國水文監測工作帶來飛躍式的發展。

2 3S 技術的優勢以及在水文監測中的重要作用

3S技術是集遙感系統RS，地理信息系統GIS和全球衛星定系統GPS于一體的綜合性技術體系，其對信息的收集，整理，分析和歸納的過程快速高效準確，使得在全球范圍內發展速度呈現快速蔓延的趨勢。RS系統的運行是依靠遙感衛星接受各類物質的有效信息，對信息進行有效處理，實現物質的遠程控制。它的特點包括信息獲取的高效性，準確性和廣泛性，信息分析的科學性和精確性，而且能夠最大限度的節省人力物力，其信息檢測分析結果比人力更勝一籌，目前可廣泛應用于水文氣象觀測，病蟲害預防，城市環境監測等社會各領域檢測。地理信息系統可以對各種類型的地理信息實施管理分析，它可以將所觀測到的地理信息繪制成具有可視性的地圖上，使信息更加具象化，另外，它還兼信息檢索，處理，分析等多種功能為一體，在自然農業信息處理與預防方面起到非常顯著的效果。全球定位系統最先在上世紀70年代由美國開始研制開發，它能夠從陸海空三個方向進行三維數據分析，精確判斷目標位置，并且不受外界環境的干擾，廣泛應用于測量，導航等領域。

2.1 預測冰川融化趨勢

全球化變暖的趨勢不斷加快，人們開始關注冰川的融化速度及相關數據的測量。3S系統通過其檢測手段的優勢，能夠用于測量和分析冰川的各項變化指標，包括冰川面積厚度的測量和融化度的計算，冰川表面積雪的覆蓋率和變化率的測量，這些手段都大大降低了人力操作的難度，節省了不必要的浪費，甚至使不可能變為可能。

2.2 預測及掌握降水量變化規律

對降水量數據的分析和掌握可以有效預防降水量所帶來的負面影響，還可以提前計劃對降水的防控與利用，3S信息處理系統的應用在這方面起了很大作用。水文變化的主因就是降水量的多少，運用3S系統進行降水的預測包括對降水區域的預測和降水量數值的預測，有利于在降水不足時提前做好水資源儲備，在降水過量時做好儲水和防澇的預防，對個人和社會都產生息息相關的作用。

2.3 對水文災害的檢測與評估

對水文信息進行監測的另一重要目的就是要更好的建立水災預警和評估機制，水文災害是世界范圍內共同面臨的嚴峻課題，水文災害的難預防性，多發性和后果嚴重性是造成人類不斷受到其侵擾的根源，3S技術應用其覆蓋地域的廣泛性實時開展水文信息監測，構建地質模型，進行水文災害的信息收集和統計，對水文災害的發展規律進行有效評估，在一定程度上為我國的水文災害的預防和災后修復提供了極具參考價值的數據，更好的保證了人民生活的穩定和社會的和諧。

2.4 水體污染的監測和防治

水污染問題是環境污染的一項重要組成部分，已成為社會日益關注的話題，早期的水污染數據的測量不僅浪費大量的物力人力，而且各地水質情況的不同造成了取樣的困難，延長了整個水體檢測結果出來的時間，現階段我國水污染防治主要應用3S技術，其檢測范圍不受地理位置的局限，水質采樣數據更快速全面，可以對我國水資源分布和污染程度提供全面及時的監測數據，更好的對水污染現象進行檢測和防治，緩解水污染擴散的趨勢。

2.5 建立矢量圖形和遙感影像庫

根據我們所做研究的總體目標和/3S0的技術特點，需要收集的基礎資料主要是沿江區域的圖形資料和圖像資料。其中圖形資料包括沿江的各種地形圖、行政區圖、土地利用現狀和植被分布等專題地圖，尤其是要收集已有的電子地圖，這些資料中包含著我們所必需的空間信息。收集地形圖的目的主要是提取當地的高程數據以建立數字高程模型（DEM），以及對遙感圖像進行幾何配準和校正。為了使研究的最終成果發揮最大的效用，要求所收集的地形圖比例尺要大，其中的高程數據也要盡可能地精確。如果比例尺過小，可以應用GPS技術來補數據以放大比例尺。對于坡度變化較大且等高線較稀疏的地方，也需要應用GPS技術補測據以對等高線做加密處理。因為所有的分析和計算都是基于電子數據的，所以要通過GIS對收集到的非電子形式的圖形資料數字化，建立起矢量圖形庫。目前用得最多的遙感圖像種類有TM圖像和SPOT衛星影像。SPOT衛星具有兩個重要特點：一是能形成立體觀測，以東西不同視角對同一地方進行觀測所得到的一對影像，通過GIS軟件的自動相關處理可以直接生成DEM；二是具有指令控制編程系統，可以通過編寫指令控制衛星的觀測范圍以滿足某些特定的應用，提供了對數據可靠性的最大保障，這在同步監測、長期監測、動態監測等對數據時間、質量要求嚴格的應用領域非常可貴。

3 結束語

隨著社會進步不斷對水文監測工作提出新的要求，水文監測工作需要在技術方面取得較大的突破，而在這種背景下，現代信息技術的發展為水文監測技術的不斷更新提供了有力的保障，許多先進的技術如3S技術等都被應用于水文監測行業以促進水文監測工作效率和質量的提高，同時也使水文監測工作能夠在推動社會發展方面做出更多的貢獻。文章簡單的對3S技術廣泛應用于水文監測行業的必要性做出論述，同時對3S技術在水文監測工作中的作用進行了探討。

參考文獻

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