“3S”技術在防汛抗旱中的應用

摘要：本文首先對“3S”原理進行了介紹，然后從洪災前期預防、洪災發(fā)生救災、洪災發(fā)生后的檢測三個時期進行的不同工作對“3S”技術如何在防汛抗旱中發(fā)揮了重要作用進行了闡述。

關鍵詞：“3S技術”、水文學、防汛抗旱

隨著城鎮(zhèn)化進程不斷加快以及氣候變暖帶來的極端氣候變化，部分地區(qū)接連遭受大型洪澇災害。暴雨洪澇在引起媒體與公眾普遍關注的同時，也給管理部門的防御和對策研究帶來了新的難題。”3S”技術在空間信息分析上的廣泛應用為防汛抗旱提供了新方法和新思路。

0.引言

“3S”技術誕生于20世紀60年代，是遙感（remote sensing，簡稱RS），地理信息系統(tǒng)（geographic information system，簡稱GPS）與全球定位系統(tǒng)（global positioning system，簡稱GPS）三者的統(tǒng)稱，是現(xiàn)代空間信息科學的核心與主要支撐技術。

水是生命之源，是可持續(xù)發(fā)展的基礎條件。洪澇災害、干旱缺水、水環(huán)境惡化成為21世紀世界面臨的三大水問題，已經(jīng)威脅到人類生活水平的提高、社會的穩(wěn)定和經(jīng)濟的發(fā)展。

“3S”技術的空間特性及對海量數(shù)據(jù)的處理、管理能力和水的時空分布特性，決定了“3S”技術在水問題諸多領域如水的循環(huán)、水的數(shù)量與質(zhì)量狀況評價及水資源有效合理利用等方面可以發(fā)揮重要作用。

1.“3S”技術的基本原理

RS可以對完成遙感影像圖的獲取，有著獲取快速和實時、動態(tài)的信息功能，保證地理信息系統(tǒng)能夠得到及時的、準確的、綜合的資源與環(huán)境方面的數(shù)據(jù)，按照實際需要，對GIS數(shù)據(jù)庫進行及時的更新。

GIS可以進行地理數(shù)據(jù)方面的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)計算及數(shù)據(jù)分析，幫助遙感信息完成提取與分析、應用，提供必要手段與輔助的數(shù)據(jù)，使遙感數(shù)據(jù)自動分類的精度得到提高。而GPS還可以通過實時的、連續(xù)的對地球任意點經(jīng)緯和高程的確定，對物體三維和時間的精確， 提供準確的空間定位和數(shù)據(jù)，以識別遙感圖像完成地面控制與樣本像元類型的判斷，幫助圖像完成幾何校正與投影的變換，更好的完成分類服務。

2.“3S”技術在防汛抗旱中的應用

3S技術在水資源管理領域的應用呈現(xiàn)非常廣闊的前景，在國家防汛抗旱體系中也發(fā)揮著不可替代的作用。利用RS技術，水行政主管以及相關部門可迅速獲取大范圍地域的土壤、植被、水文等較為準確的基礎資料，因此遙感技術是了解水文基本狀況的必備手段；利用GPS技術，可以為相對較小的區(qū)域提供更高精度的幾何定位信息，還可以實現(xiàn)實時糾正，校正圖像數(shù)據(jù)庫信息；GPS技術和RS技術的結(jié)合，則可以為“3S”技術的核心———GIS系統(tǒng)提供精確、定量的數(shù)字信息源，奠定可自動管理和分析空間數(shù)據(jù)的基礎。

2.1“3S”技術在災情評估中的作用

災情評估是防洪決策不可分割的組成部分。對于災前、災中及災后的災情評估可分為兩種模式[1]：①對給定淹沒范圍內(nèi)災情的靜態(tài)評估；②根據(jù)入口洪水過程，對某一地理區(qū)域動態(tài)確定淹沒范圍并相應進行動態(tài)災情評估。進行災情評估首先要建立影響災情大小的地理信息數(shù)據(jù)庫，即：數(shù)字地形模型、土地利用類型、行政區(qū)劃、防洪工程、水系網(wǎng)絡、河漫灘地分布、交通網(wǎng)絡、重要點類要素、水文觀測數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)庫等。根據(jù)歷史上發(fā)生的災害數(shù)據(jù)和災情數(shù)據(jù)，建立災情與描述災害的特征值之間的數(shù)學模型，即建立模型庫。然后根據(jù)RS所提供的影象利用GIS數(shù)據(jù)處理軟件提取出洪水淹沒歷時、淹沒面積、淹沒高程等。利用模型分系統(tǒng)中的數(shù)學模型計算或推算出災情的大小。

2.2 在城市防洪中的作用

隨著水利行業(yè)信息化建設的推進，國內(nèi)已有部分城市將周邊水域分布及本地區(qū)水文信息運用數(shù)據(jù)庫技術進行組織、存儲、處理、分析，在一定程度上提高了應對城市洪澇災害的水平。現(xiàn)代城市防洪排澇形勢迫切需要憑借GIS技術的優(yōu)勢分析處理大量復雜的空間信息，以達到預報準確，決策科學，措施高效。

2.2.1制作城市專題地圖

將GIS技術應用于專題地圖的制作，可以大大提高制圖的精度和效率，突出表現(xiàn)某一專題的大量信息，能有效避免傳統(tǒng)地圖制作的多種缺點。[3]針對城市汛期防洪任務可以制作大比例尺雨量統(tǒng)計分布圖、水庫蓄水地表吸水能力分布圖；針對排澇救災相關任務可以制作城市排水設施工程圖、街道地形地勢三維模型圖等。

詳細建立多種專題地圖并按層存儲，通過不同的專題信息建立不同的圖層，用戶需要哪方面的信息便可以快速的將該圖層在同一張地圖中疊加觀察，方便有效。同時通過RS及GPS技術等相關領域?qū)崿F(xiàn)定期數(shù)據(jù)更新，建立快速應急反應機制，保證地圖性息的實時性，為應對城市洪澇災害提供完備的信息支撐。

2.2.2暴雨致洪預報及澇情預測

汛期或短期強降雨來臨之前，利用GIS技術對氣象數(shù)據(jù)進行分析得到準確的地區(qū)面雨量參數(shù)，可為城市及周邊流域的防汛抗洪、水庫調(diào)度提供可靠的決策依據(jù)。同時可通過GIS空間拓撲分析對市區(qū)各分片區(qū)域蓄水滲水和地面硬化程度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)建立區(qū)域模型，結(jié)合周邊江河水庫蓄水能力綜合評價，即可對可能出現(xiàn)的內(nèi)澇災害作科學預測。

通過建立基于地理信息系統(tǒng)的面雨量模擬預報模型，能夠既好又快的處理分析雨水空間分布數(shù)據(jù)，可有效對暴雨致洪及城區(qū)內(nèi)澇等級做出預測分析，最大限度地減少暴雨洪澇等自然災害帶來的損失，同時也有助于提高防汛抗洪等方面的決策服務水平。

2.2.3 城市用地規(guī)劃與洪澇工程建設

城市內(nèi)澇現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因就是排水系統(tǒng)建設滯后及城市硬化程度的盲目提高。將GIS技術應用于城市用地適宜性分析及工程建設網(wǎng)絡規(guī)劃中效果十分理想。通過地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡分析功能對自然、政治、經(jīng)濟、文化等諸要素進行定量分析，可以對城市用地規(guī)劃作合理分配。從而減少城市硬化面積，合理增加土地蓄水滲水能力。采用矢量圖像和柵格圖像的緩沖分析設置各節(jié)點周圍公共綠地、水利網(wǎng)絡的科學分布數(shù)據(jù)， 再通過疊加分析求各地區(qū)的相交部分，從而建立起理想的城市用地規(guī)劃模型。

2.3在救災力度調(diào)度及路徑規(guī)劃中的作用

當澇情發(fā)生時GIS技術可將全市的監(jiān)控數(shù)據(jù)實時篩選，對積水的路段和居民區(qū)實現(xiàn)可視化顯示，通過建立緩沖模型劃出警戒等級，為及時疏導交通和居民提供依據(jù)。

與此同時，系統(tǒng)自動更新道路通過能力，利用數(shù)據(jù)庫中的信息再綜合分析評價救援力量與救援目標之間的道路堵塞因素、單雙線因素、積水因素等，快速生成最優(yōu)化開進路徑。對包括武警官兵、排澇水泵、就生器材等在內(nèi)的救援力量合理調(diào)度安排，實現(xiàn)快速反應、及時到達、高效救援的目標。

4.結(jié)束語

綜上所述，要在水務行業(yè)更好地應用和發(fā)展3S技術，必須在進一步加強標準化、規(guī)范化的基礎上，大力開展基礎數(shù)據(jù)庫的建設、尤其是富有水務行業(yè)特色的數(shù)據(jù)庫，如蓄滯洪區(qū)空間展布式社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)庫、雨情和水情數(shù)據(jù)庫、水旱災情數(shù)據(jù)庫等等。此外還要加快提高3S技術的應用水平，充分發(fā)揮3S現(xiàn)有的和潛在的功能，并且與網(wǎng)絡計算機等高新技術以及水務行業(yè)本身的技術緊密地結(jié)合在一起，為水務信息化和現(xiàn)代化作出它應有的貢獻。

參考文獻：

[1]唐建洲.3S技術在災情評估和防汛抗旱中的應用[J].中華建設，2015（07）：134-135.

[2]董儂生，馮國紅.防汛抗旱中的3S技術[J].水利水電技術，2002（10）：26-29.

作者簡介：

喬童（1997年04月-）女，漢，河北省承德縣，身份證號：130821199704211822，本科，研究方向：地理信息科學專業(yè)