3S技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用研究

由光興+李際軍

摘 要：水利行業(yè)是關(guān)系到我國(guó)國(guó)計(jì)民生的重要基礎(chǔ)行業(yè)，水利行業(yè)的發(fā)展受到我國(guó)各級(jí)政府的重視。隨著信息化在各行各業(yè)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，水利行業(yè)信息化勢(shì)在必行，在水利行業(yè)中推廣3S技術(shù)，就是解決途徑之一。這里的3S技術(shù)主要是指全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)、遙感（RS）技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，及單獨(dú)系統(tǒng)而言可組成3S系統(tǒng)。其中GPS技術(shù)的作用在于將地球上任意地點(diǎn)三維坐標(biāo)和載體運(yùn)行速度記錄下來(lái)，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確時(shí)間信息的推算；RS技術(shù)的作用在于通過(guò)信號(hào)的接收和記錄，然后對(duì)信息進(jìn)行處理、分析和驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)資源和環(huán)境動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)；GIS技術(shù)的作用在于采集、存儲(chǔ)、分析、查詢(xún)和處理空間數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù)；水利工程；3S技術(shù)應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.03.108

1 3S技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用

我國(guó)是一個(gè)水資源相對(duì)緊缺的國(guó)家，水資源分布不平衡，洪澇災(zāi)害、干旱缺水和水資源污染等問(wèn)題十分嚴(yán)重，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。3S信息化技術(shù)在水利現(xiàn)代化建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用。

1.1 水利測(cè)繪中3S技術(shù)的應(yīng)用

（1）利用GPS定位系統(tǒng)定位精度高、實(shí)時(shí)定位速度快、提供三維坐標(biāo)、操作簡(jiǎn)便、全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)平面控制測(cè)量、放樣測(cè)量、高程測(cè)量等；

（2）RS和GPS相結(jié)合進(jìn)行空中三角測(cè)量、估算空三加密精度、全野外碎部點(diǎn)采集、數(shù)字高程模型生成和編輯、數(shù)字正攝影像生成、正攝影像測(cè)圖和數(shù)字線(xiàn)化圖編輯并生成線(xiàn)劃圖，然后進(jìn)行野外補(bǔ)調(diào)，最后編輯生成最終的線(xiàn)劃圖，并轉(zhuǎn)換成Auto2CAD的DWG格式的圖形文件；

（3）利用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)部分水利工程測(cè)繪成果的信息化管理，建立測(cè)區(qū)的三維地面模型DTM。

1.2 水資源生態(tài)環(huán)境管理中3S技術(shù)的應(yīng)用

水資源生態(tài)環(huán)境管理是指對(duì)含有豐富水資源的環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)性水資源管理的過(guò)程，3S技術(shù)作為現(xiàn)時(shí)代較為先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)，理應(yīng)被廣泛應(yīng)用在水資源生態(tài)環(huán)境管理中，如用于河流水質(zhì)及水量、湖泊水質(zhì)及水量和水庫(kù)水質(zhì)及水量等監(jiān)測(cè)。將3S技術(shù)科學(xué)合理應(yīng)用到水資源生態(tài)環(huán)境管理中，不但能夠準(zhǔn)確的了解到不同生態(tài)環(huán)境內(nèi)水資源的情況，還能夠真實(shí)反映出水資源生態(tài)環(huán)境中的變化趨勢(shì)，更能夠?qū)⑺廴镜脑搭^及排污口等的分布空間全面展現(xiàn)出來(lái)，足以證實(shí)3S技術(shù)對(duì)水資源生態(tài)環(huán)境管理的重要性。

1.3 旱情區(qū)域灌溉面積監(jiān)測(cè)和防洪減災(zāi)規(guī)劃中3S技術(shù)的應(yīng)用

主要應(yīng)用在以下幾方面：第一，用來(lái)預(yù)報(bào)旱情、監(jiān)測(cè)旱情危害區(qū)域、監(jiān)測(cè)旱情變化動(dòng)態(tài)和為旱情決策提供技術(shù)支持；第二，對(duì)旱情區(qū)域的水源灌溉面積、水源灌溉效果、水源灌溉規(guī)劃和灌溉的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)與管理；第三，監(jiān)測(cè)雨情數(shù)據(jù)、水情數(shù)據(jù)、工情數(shù)據(jù)、險(xiǎn)情數(shù)據(jù)和災(zāi)情數(shù)據(jù)，并將一切相關(guān)數(shù)據(jù)采集和提取；第四，用來(lái)構(gòu)建防洪、減災(zāi)和救災(zāi)信息管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的采集、存儲(chǔ)、分析統(tǒng)計(jì)和管理；第五，用于災(zāi)情的評(píng)估、災(zāi)害危險(xiǎn)的避免及遷安、救災(zāi)路線(xiàn)的制定、氣象衛(wèi)星的降雨定量和防汛決策的技術(shù) 支持等。

1.4 河勢(shì)動(dòng)態(tài)、水庫(kù)庫(kù)容和湖泊動(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)中3S技術(shù)的應(yīng)用

第一，主要用來(lái)監(jiān)測(cè)河道動(dòng)態(tài)、河口動(dòng)態(tài)和河勢(shì)動(dòng)態(tài)；第二，主要用來(lái)分析河流的流向、湖泊的泥沙淤積、泥沙的分布；第三，主要用來(lái)檢測(cè)湖泊水位及容量變化、水庫(kù)水位及容量變和水源泥沙含量等。

1.5 水利水電工程建設(shè)和管理中3S技術(shù)的應(yīng)用

主要用于水利電工程建設(shè)過(guò)程中的選址、工程項(xiàng)目規(guī)劃、施工設(shè)計(jì)及施工管理，如庫(kù)區(qū)移民前的安置地環(huán)境容量的調(diào)查、調(diào)水工程選線(xiàn)的因素影響評(píng)價(jià)、大中型水利工程的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、河道的管理、防洪的規(guī)劃與建設(shè)等。

2 水利行業(yè)中3S技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

當(dāng)下是一個(gè)信息化、數(shù)據(jù)化和網(wǎng)絡(luò)化集為一體的時(shí)代，3S技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的重要產(chǎn)物之一，必定會(huì)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，這就要求水利部門(mén)要充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)資源，來(lái)實(shí)現(xiàn)水利方面的資源共享，即實(shí)現(xiàn)3S系統(tǒng)的B/S和C/S模式支持。

2.2 集成化發(fā)展

通過(guò)對(duì)3S技術(shù)在水利行業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用了解到，RS系統(tǒng)、GIS系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)的聯(lián)合不但要通過(guò)數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)，以保證三者之間的嚴(yán)格性、緊密性和系統(tǒng)性，還需要將三個(gè)系統(tǒng)集成一個(gè)應(yīng)用價(jià)值最大的3S綜合系統(tǒng)，并且三個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)合的過(guò)程中，會(huì)將其它系統(tǒng)融入其中，如MIS系統(tǒng)和OA系統(tǒng)等，以最大限度的滿(mǎn)足水利行業(yè)發(fā)展需要，進(jìn)一步證實(shí)3S技術(shù)集成化發(fā)展是必然趨勢(shì)。

2.3 數(shù)學(xué)模型和決策分析一體化發(fā)展

水利工作者都了解，用3S技術(shù)單獨(dú)對(duì)瀏覽、查詢(xún)和分析采集數(shù)據(jù)形成的圖形，對(duì)水利行業(yè)發(fā)展是沒(méi)有太多意義的，只有將3S技術(shù)中的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建功能及決策分析功能一起應(yīng)用到水利工作中，才能有效提高水利工作效率和質(zhì)量，進(jìn)而促進(jìn)水利行業(yè)發(fā)展，所以3S技術(shù)中數(shù)學(xué)模型和決策分析一體化已然成為一種必然發(fā)展趨勢(shì)。

2.4 實(shí)時(shí)三維和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的逐步實(shí)現(xiàn)

水利工程在建設(shè)過(guò)程中往往會(huì)涉及到時(shí)間的序列問(wèn)題、動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)問(wèn)題及施工過(guò)程監(jiān)測(cè)問(wèn)題等，所以水利工程對(duì)具有時(shí)間維性質(zhì)的3S技術(shù)需求很大，而實(shí)時(shí)三維3S系統(tǒng)則能夠很有效和很直觀的提供一切相關(guān)水利信息，并將信息表現(xiàn)出來(lái)。另外，3S技術(shù)中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)蓄滯區(qū)洪水的演進(jìn)監(jiān)測(cè)、水利工程的布置規(guī)劃、工情信息的表達(dá)、地質(zhì)構(gòu)造的描述、、庫(kù)區(qū)的描述等，為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的成熟奠定了良好基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

綜上所述，3S技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于水利行業(yè)中，有效促進(jìn)了水利行業(yè)發(fā)展，同時(shí)水利行業(yè)的發(fā)展也提高了對(duì)3S技術(shù)的需求，進(jìn)而促進(jìn)了3S技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，適應(yīng)了信息時(shí)代、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的發(fā)展速度，所以在水利行業(yè)中應(yīng)用3S技術(shù)是必要和重要的。這要求水利工作人員要在3S技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的基礎(chǔ)上，對(duì)水利工程建設(shè)進(jìn)行管理和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)，在應(yīng)用過(guò)程中還要不斷提高3S技術(shù)應(yīng)用水平，以為水利工程建設(shè)和提供更好的技術(shù)服務(wù)。