測繪技術在水文監測系統建設中的運用探究

鄭 波

(濟南市水文局，濟南 250014)

?

測繪技術在水文監測系統建設中的運用探究

鄭 波

(濟南市水文局，濟南 250014)

測繪技術在水文監測系統建設中具有巨大價值，其中大量使用的測距技術、地理信息系統，可用于監測系統的布點工作，提高布點的科學性且減少工作量。測繪技術在信息采集方面有無可比擬的優勢，可實現水位測量、水溫監測、水質監測，測繪技術中大量應用的GPS技術等通信技術可作為水文監測系統信息傳輸的方法。

測繪技術；水文監測；系統建設

我國疆域廣闊，跨緯度、經度廣，江河眾多，流域水流量大，受季風氣候影響，水位季節變化較大，汛期長，不同地域的江河汛期不盡相同。加之水環境受到破壞，氣候變化，洪澇災害發生風險明顯增加。有報道顯示，1990年—2002年，我國洪澇災害造成人員傷亡25 000人左右，經濟損失占GDP的0.8%，2003年—2012年洪澇災害造成的經濟損失超過5 000億人民幣。國務院陸續頒布了《中共中央國務院關于加快水利改革發展的決定》、《國務院關于切實加強中小河流治理和山洪地質災害防治的若干意見》等文件，明確要求加強河流的治理工作。水文監測系統是防治洪水災害的重要組成部分，是基于對水文信息基本條件、影響因素全面認識基礎上建立起來的信息系統，當前傳統的人工觀察信息采集為基礎的水文監測系統，已開始被遠程信息系統取代。測繪技術是對地理信息進行測量、繪制的綜合技術，可作為水文監測系統的數據來源。

1 水文監測概述以及測繪技術的價值

遠程水文監測系統實現對轄區河流、水庫監測點的水位、流量、溫度、濕度、水質等水文信息實時監控、采集、處理和反饋。對水文點進行實時監測是遠程水文監測系統建設的基礎條件，但需注意的是，監測點分散且分布范圍廣，設置區域環境惡劣，選擇測繪系統所廣泛采用的GPS、遙感等，可實現大范圍遠距離信息傳輸，獲得測繪圖片，用于水文信息整體分析[1]。河流水位的測量是水位監測中的重要工作，對河流水位測量主要通過測量河面與監測面距離來實現，測量距離的方法較多，傳統的測量方法存在不可克服的缺陷，如:電極法因電極長期浸泡在水里和其他液體中，容易被腐蝕。測繪系統中有大量的測距方法，如:GPS技術，已能夠實現高精度測距，分析梯度水位。測繪技術中的遙感技術還可實現水溫的檢測。

2 測繪技術在水文監測系統建設中的運用

2.1 監測點選擇

水位監測的位點選擇是建設水文監測系統的前提以及基礎工作，新中國成立以來，水利部門通過人工觀察等方法，在水庫、水壩等水利設施及江河岸標志性地點設立水文監測點，如:鄱陽湖周圍著名的星子站。這些舊的的站點，已經無法滿足遠程水位監測的需求，主要原因為:A.新系統功能的實現，必然需要更多的監測信息來源，傳統的監測點數量明顯不足。B.歷經數十年，水環境已發生了顯著變化，我國主要幾大淡水湖的面積都在明顯縮小，傳統的水位點明顯無法滿足監測系統建設需求。C.舊有的監測點可能存在設置不合理情況[2]。而測繪技術在監測位點選擇上有重要意義，特別是計算機互聯網技術、信息遙感測繪技術的應用，可進行大范圍的網上作業，科學選擇監測位點可減少勞動強度、成本并減少現場觀察工作量。如:RS測量技術測量范圍廣、包含的信息量大，從太空或高空以飛行物、衛星為平臺進行測繪，通過無人機遙感、衛星遙感、飛機測繪等方法，能夠全面評價水域情況，在歷次洪災的治理過程中，遙感技術在災情分析上都發揮了重要作用。遙感技術獲得的數據，縱向對比價值較高，通過對比歷史數據，能夠有效判斷區域內水域面積、水位點的變化，從而指導監測點的選擇。基本策略:第一，遙感分析。分析一段歷史時期內汛期、枯水期的水域，在這個區域內選擇監測點。第二，分析整個區域內的地形高低，歷史洪災水面積變化，預測洪災發生后的水域，區域內水文監測點建設的難度以及投入，綜合選擇理想的水文監測點。需要注意的是，實際測繪數值偏差問題受精度、測繪時間等因素影響，遙感技術盡可作為大概地點選擇策略，若需要準確定位監測點，還須現場測繪，利用無人機技術、肉眼觀察等方法選擇監測點。當前，利用遙感、GPS技術開展水文監測系統監測點的選擇尚處于起步階段，特別是許多遙感、定位測繪技術存在技術限制，如:GPS技術屬美國軍方開發的技術，盡管能夠為測繪提供精確的定位坐標，動態、靜態定位精度高，但存在信息泄漏問題，在進行實地測量時還應選擇全站儀導線控制測量、GPS-RTK技術測量法，以幫助圖根點布設的順利開展。

2.2 信息采集與功能實現

測繪技術在信息采集方面有無可比擬的優勢，主要包括:第一，水位測量。測繪技術中的定位技術大量采用的距離測量技術，可作為水位測量技術，如:GPS定位實現較小江河水位測量，遙感技術能夠從空中大范圍觀察水域變化，從而判斷水位。需注意的是，對于水位監測，當前水利部門更傾向于價格低廉、容易實現的超聲結合溫度補償法監測技術，測繪技術在水域面積監測中的價值更高。第二，水溫監測。遙感技術中的紅外遙感技術能夠實現水域溫度監測，可減少布點，而對于較小江河的水溫監測，仍需要監測點實現，目前已經有非常成熟的水體溫度傳感器，能夠實現溫度的精確測量。第三，水質監測。遙感技術在水質分析中能夠發揮重要作用，通過分析水域內色溫變化、水環境改變等信息，可進行水質評價。

2.3 信息通信

水文監測系統可以說是基于全球定位系統(GPS)或北斗、遙感(RS)、地理信息系統(GIS)等測繪或相關技術為核心建設的，測繪技術在信息通信中發揮重要作用。

2.4 水業務管理

水文監測系統的重要目的在于防范洪澇災害、提高水資源管理水平、提高水污染治理水平。前文提到測繪系統能夠實現水位信息采集，從而實現相應的功能，如:水位測量能夠用于水量分布分析，不僅可用于洪澇災害的分析，還可用于水資源的計算；水庫水域面積分析可用于水庫存量分析；遙感技術可實現灌溉面積的分析，用于分析灌溉用水利用效率，指導灌溉用水的供應管理，避免水資源浪費。對于水污染的遙感分析，在水文監測系統中可作為水污染來源、嚴重程度、治理效果的判斷，隨著遙感技術水平的進步，其能夠獲得的信息也越來越多。測繪系統中的遙測相關技術，在洪澇災害預警中也能夠發揮重要作用，能夠判斷水量、預測上游來水量、分析周圍可能受災的區域，從而預警洪澇災害，判斷受災風險，指導洪澇災害防治。

3 結語

當前，因Google Maps獲得巨大成功，國內網絡地圖提供商，如:高德、凱立德、百度API也如同雨后春筍一般出現，百度地圖因強大的搜索服務、高覆蓋率，占有大量的市場份額。百度地圖有許多特色功能，如:測距、截圖等，可以節省大量的測繪工作量。這些工具重視跨平臺使用、軟件重用、數據共享和易于集成，相較于傳統的GIS，具有許多優勢，可降低系統成本、具有良好的擴展性，在水溫監測系統建設中也能夠發揮重要作用，用于水文監測布點、水域分析等領域，為系統業務功能的實現提供支持。水利部門可嘗試與測繪部門、網絡測繪數據服務商進行合作，獲得更多的數據支持，節省系統建設的工作量，同時不放松現場觀察，充分利用現場測繪技術，實現實地定位及測距。重視測繪技術中信息協議的利用開發，作為水文監測系統建設提供信息傳輸技術的支撐。值得注意的是，對于遙感等測繪技術信息處理是難點，信息處理的效果直接影響水位、水量、水質分析質量，這對系統開發者的數學能力提出了較高的要求。

[1] 范曉歐，張向彬，范信鑫.人工生態湖水文水質監測系統構建的研究[J].自動化技術與應用，2017，(05):111-115.

[2] 聞建偉.哈爾濱市城市水文監測與分析評價實施方案初議[J].水利科技與經濟，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

鄭波(1987-)，男，本科，助理工程師。

P332

B

1674-8646(2017)10-0144-02