解析3S技術(shù)在水文監(jiān)測中的作用

王世俊

摘 要：隨著全球化科技時(shí)代的到來，各種新型技術(shù)手段與人們的生活和工作關(guān)系日益密切，在信息搜集方面，3S現(xiàn)代信息技術(shù)系統(tǒng)被得到廣泛的應(yīng)用，我國在地質(zhì)與水文方面的檢測也運(yùn)用了3S技術(shù)，這不僅有利于提升水文工作開展的整體效率，增強(qiáng)水文信息的準(zhǔn)確性效果，也對(duì)水污染防治和水文災(zāi)害起到有效預(yù)防的作用。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù)；GPS；GIS；RS；水文監(jiān)測；技術(shù)優(yōu)勢；作用

1 3S信息技術(shù)系統(tǒng)在水文監(jiān)測工作中的運(yùn)用

全球信息化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢不可擋，從上世紀(jì)90年代中期，我國就意識(shí)到了信息系統(tǒng)的重要性，GPS（全球定位系統(tǒng)）最先應(yīng)用在民用和商業(yè)的環(huán)境和信息監(jiān)測領(lǐng)域，隨后，RS（遙感技術(shù)）和GIS（地理信息系統(tǒng)）也廣泛應(yīng)用于我國社會(huì)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中。直至今日，我國的整體技術(shù)水平仍走在世界前列，尤其在地質(zhì)行業(yè)的水文監(jiān)測方面應(yīng)用3S技術(shù)是相當(dāng)有必要的，這取決于我國現(xiàn)實(shí)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(shù)量嚴(yán)重失衡。不僅如此，近年來由于我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)水資源的需求量也逐日增加，水資源數(shù)量的不斷減少加上日益嚴(yán)重的水污染問題使得人與自然的關(guān)系不斷惡化。在這種狀況下，在水文工作中采取先進(jìn)化的科學(xué)技術(shù)手段，如3S信息技術(shù)系統(tǒng)將更快更好的對(duì)我國的整體水資源現(xiàn)狀開展檢測和評(píng)估工作，進(jìn)而對(duì)有限的水資源進(jìn)行合理的分配和利用，還可以通過系統(tǒng)的檢測開發(fā)出潛在的水資源因素，有效的緩解我國嚴(yán)重的人水矛盾。此外，我國科技現(xiàn)代化的趨勢要求通過3S技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)水文監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)代化。3S信息技術(shù)系統(tǒng)的應(yīng)用可以幫助解決以往靠傳統(tǒng)手段解決不了的水文問題，還可以對(duì)水文檢測時(shí)的自然數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，加強(qiáng)水文監(jiān)測過程中獲取信息的快速性和可靠性，進(jìn)而可以根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果得出科學(xué)的結(jié)論和解決問題的合理化方案?？梢哉f3S技術(shù)的應(yīng)用將為我國水文監(jiān)測工作帶來飛躍式的發(fā)展。

2 3S 技術(shù)的優(yōu)勢以及在水文監(jiān)測中的重要作用

3S技術(shù)是集遙感系統(tǒng)RS，地理信息系統(tǒng)GIS和全球衛(wèi)星定系統(tǒng)GPS于一體的綜合性技術(shù)體系，其對(duì)信息的收集，整理，分析和歸納的過程快速高效準(zhǔn)確，使得在全球范圍內(nèi)發(fā)展速度呈現(xiàn)快速蔓延的趨勢。RS系統(tǒng)的運(yùn)行是依靠遙感衛(wèi)星接受各類物質(zhì)的有效信息，對(duì)信息進(jìn)行有效處理，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的遠(yuǎn)程控制。它的特點(diǎn)包括信息獲取的高效性，準(zhǔn)確性和廣泛性，信息分析的科學(xué)性和精確性，而且能夠最大限度的節(jié)省人力物力，其信息檢測分析結(jié)果比人力更勝一籌，目前可廣泛應(yīng)用于水文氣象觀測，病蟲害預(yù)防，城市環(huán)境監(jiān)測等社會(huì)各領(lǐng)域檢測。地理信息系統(tǒng)可以對(duì)各種類型的地理信息實(shí)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(nóng)業(yè)信息處理與預(yù)防方面起到非常顯著的效果。全球定位系統(tǒng)最先在上世紀(jì)70年代由美國開始研制開發(fā)，它能夠從陸?？杖齻€(gè)方向進(jìn)行三維數(shù)據(jù)分析，精確判斷目標(biāo)位置，并且不受外界環(huán)境的干擾，廣泛應(yīng)用于測量，導(dǎo)航等領(lǐng)域。

2.1 預(yù)測冰川融化趨勢

全球化變暖的趨勢不斷加快，人們開始關(guān)注冰川的融化速度及相關(guān)數(shù)據(jù)的測量。3S系統(tǒng)通過其檢測手段的優(yōu)勢，能夠用于測量和分析冰川的各項(xiàng)變化指標(biāo)，包括冰川面積厚度的測量和融化度的計(jì)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(jié)省了不必要的浪費(fèi)，甚至使不可能變?yōu)榭赡堋?/p>

2.2 預(yù)測及掌握降水量變化規(guī)律

對(duì)降水量數(shù)據(jù)的分析和掌握可以有效預(yù)防降水量所帶來的負(fù)面影響，還可以提前計(jì)劃對(duì)降水的防控與利用，3S信息處理系統(tǒng)的應(yīng)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(yùn)用3S系統(tǒng)進(jìn)行降水的預(yù)測包括對(duì)降水區(qū)域的預(yù)測和降水量數(shù)值的預(yù)測，有利于在降水不足時(shí)提前做好水資源儲(chǔ)備，在降水過量時(shí)做好儲(chǔ)水和防澇的預(yù)防，對(duì)個(gè)人和社會(huì)都產(chǎn)生息息相關(guān)的作用。

2.3 對(duì)水文災(zāi)害的檢測與評(píng)估

對(duì)水文信息進(jìn)行監(jiān)測的另一重要目的就是要更好的建立水災(zāi)預(yù)警和評(píng)估機(jī)制，水文災(zāi)害是世界范圍內(nèi)共同面臨的嚴(yán)峻課題，水文災(zāi)害的難預(yù)防性，多發(fā)性和后果嚴(yán)重性是造成人類不斷受到其侵?jǐn)_的根源，3S技術(shù)應(yīng)用其覆蓋地域的廣泛性實(shí)時(shí)開展水文信息監(jiān)測，構(gòu)建地質(zhì)模型，進(jìn)行水文災(zāi)害的信息收集和統(tǒng)計(jì)，對(duì)水文災(zāi)害的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行有效評(píng)估，在一定程度上為我國的水文災(zāi)害的預(yù)防和災(zāi)后修復(fù)提供了極具參考價(jià)值的數(shù)據(jù)，更好的保證了人民生活的穩(wěn)定和社會(huì)的和諧。

2.4 水體污染的監(jiān)測和防治

水污染問題是環(huán)境污染的一項(xiàng)重要組成部分，已成為社會(huì)日益關(guān)注的話題，早期的水污染數(shù)據(jù)的測量不僅浪費(fèi)大量的物力人力，而且各地水質(zhì)情況的不同造成了取樣的困難，延長了整個(gè)水體檢測結(jié)果出來的時(shí)間，現(xiàn)階段我國水污染防治主要應(yīng)用3S技術(shù)，其檢測范圍不受地理位置的局限，水質(zhì)采樣數(shù)據(jù)更快速全面，可以對(duì)我國水資源分布和污染程度提供全面及時(shí)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，更好的對(duì)水污染現(xiàn)象進(jìn)行檢測和防治，緩解水污染擴(kuò)散的趨勢。

2.5 建立矢量圖形和遙感影像庫

根據(jù)我們所做研究的總體目標(biāo)和/3S0的技術(shù)特點(diǎn)，需要收集的基礎(chǔ)資料主要是沿江區(qū)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(qū)圖、土地利用現(xiàn)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(dāng)?shù)氐母叱虜?shù)據(jù)以建立數(shù)字高程模型（DEM），以及對(duì)遙感圖像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)和校正。為了使研究的最終成果發(fā)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(shù)據(jù)也要盡可能地精確。如果比例尺過小，可以應(yīng)用GPS技術(shù)來補(bǔ)數(shù)據(jù)以放大比例尺。對(duì)于坡度變化較大且等高線較稀疏的地方，也需要應(yīng)用GPS技術(shù)補(bǔ)測據(jù)以對(duì)等高線做加密處理。因?yàn)樗械姆治龊陀?jì)算都是基于電子數(shù)據(jù)的，所以要通過GIS對(duì)收集到的非電子形式的圖形資料數(shù)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(wèi)星影像。SPOT衛(wèi)星具有兩個(gè)重要特點(diǎn)：一是能形成立體觀測，以東西不同視角對(duì)同一地方進(jìn)行觀測所得到的一對(duì)影像，通過GIS軟件的自動(dòng)相關(guān)處理可以直接生成DEM；二是具有指令控制編程系統(tǒng)，可以通過編寫指令控制衛(wèi)星的觀測范圍以滿足某些特定的應(yīng)用，提供了對(duì)數(shù)據(jù)可靠性的最大保障，這在同步監(jiān)測、長期監(jiān)測、動(dòng)態(tài)監(jiān)測等對(duì)數(shù)據(jù)時(shí)間、質(zhì)量要求嚴(yán)格的應(yīng)用領(lǐng)域非?？少F。

3 結(jié)束語

隨著社會(huì)進(jìn)步不斷對(duì)水文監(jiān)測工作提出新的要求，水文監(jiān)測工作需要在技術(shù)方面取得較大的突破，而在這種背景下，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展為水文監(jiān)測技術(shù)的不斷更新提供了有力的保障，許多先進(jìn)的技術(shù)如3S技術(shù)等都被應(yīng)用于水文監(jiān)測行業(yè)以促進(jìn)水文監(jiān)測工作效率和質(zhì)量的提高，同時(shí)也使水文監(jiān)測工作能夠在推動(dòng)社會(huì)發(fā)展方面做出更多的貢獻(xiàn)。文章簡單的對(duì)3S技術(shù)廣泛應(yīng)用于水文監(jiān)測行業(yè)的必要性做出論述，同時(shí)對(duì)3S技術(shù)在水文監(jiān)測工作中的作用進(jìn)行了探討。

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