3S技术在水文与水资源工程上的应用研究

3S技术可以解决水文与水资源工程中的管理和实际应用，该文通过对3S技术基本原理的概述，对3S技术在水文与水资源领域中具体的应用情况进行分析，仅供参考。随着数字化地球的进程，将“3S”和水资源结合起来应用意义重大，前景远大。

13S技术概述

3S技术是遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）的合称，是集空间技术、传感器技术、卫星定位导航技术、计算机技术、通信技术等于一体的先进技术，对空间信息进行采集、处理、分析、表达、传输、管理和应用的现代信息技术。

（1）RS特点及应用。RS是在远离目标、与目标不直接接触的情况下判定、测量并分析目标的性质，具有探测范围大、资料新颖、成图速度快、收集资料方便等特点，通过真实性、直观性、实时性的高精度遥感图像，作为城市规划数据获取和更新的主要途径。一是制作4D产品（DOM、DEM、DRG、DLG），用于规划底图和专题图件制作；二是实时监测和动态获取土地现状信息，为土地规划提供辅助支持；三是通过遥感图像特征分析，为水质、土壤、污染等环境监测提供有关资料及数据；四是通过不同时态的数据分析，可全面、系统地研究城市发展轨迹和时空变化规律。

（2）GPS特点及应用。GPS具有实时性、观测时间短、可靠性高等特点。一是通过GPS静态测量，可以高效高精度的进行规划测图的控制测量；二是通过RTK，可以结合RS工效较高的进行像控点测量；三是可用于规划地形图测绘和地理信息获取。

（3）GIS特点及应用。GIS是指在计算机软硬件支持下，对地理信息进行输入、存贮、查询、运算、分析、表达的技术系统，在城乡规划过程中，主要对规划相关的数据进行存储和管理，通过将GIS空间分析功能与城市规划模型相结合，为规划提供直观的显示和分析功能，为规划提供辅助性决策支持，实现三维可视化，并为动态城市规划和管理提供技术支撑。

GPS和RS技术的有效使用，可以精准快速的获取和更新地理空间数据，为规划和管理提供调查底图、规划地形图等数据，依托多种传感器和遥感解析技术，可提供更丰富的参考信息和更直观的表现形式，通过GIS可有效整合和集中管理空间信息和人文、社会、经济等信息，将城乡规划、经济社会、土地利用等多源数据有效整合和分析，增强数据的利用率、挖掘并关联出各数据间的相关性，可减少调查的工作量，一定程度上创新了手段、提高了效率、降低了成本。

23S技术在水文与水资源工程上的应用

2.1在区域水资源管理

以GIS技术为导向建立水资源管理信息系统，可以在第一时间为水资源管理提供全面而准确的信息支持。我国学者就以MapInf作为开发平台，使在我国流域之内的全部的河流以及附近的行政区划、水文展望以及重要城市全部纳入检测范围，使之成为了一个有机的整体，在此基础上搭建我国水文站网管理信息系统，如此提升了我国水文管理水平以及优化水文展望。当前有相关的研究者对水文空间流域的信息分布式以及多级次存储结构，同时使用ArcSDE/Ar-cInf。作为GIS平台建立数字流域空间信息系统将其利用在河流水资源管理之中。当前也已经完成了在GIS支持之下对特定河流水资源管理系统，那么就可以实现对于城市水资源利用的量化模拟、科学有序管理以及进行计算。近些年来GIS技术已经出现新的发展态势则是同常规决策支持系统之间进行有机的结合，此系统的优势在于其具有广阔的应用前景，对于日后的使用具有一定的推动作用。

2.2流域面雨量计算

区域降雨参数是区域水文水资源管理基础之一，是区域内水资源管理、城市供水、防洪、水库调度的重要决策依据。有许多方法来计算流域的面雨量，包括三角形的方法，逐步修正格点法，等雨量线法，泰森多边形法、算术平均法。大量的实践证明，这些方法使用的准确性在一定条件满足实际需求。总之，区域内站网的密度影响着面雨量的计算精度，站网密度越高，精度越高。当流域面积小，地形相对平坦，站网分布均匀和雨量资料齐全时，使用算术平均法计算面雨量更方便实用。等雨量线法的精度较高，但操作更复杂，更依赖于分析技巧，日常使用不方便。格点方法能反映降水的连续性，但其操作比较复杂，效率低。在GIS技术的应用大大弥补了流域降雨量传统方法的缺点。

2.3地表和土壤水分的监测

地表对于径流的形成以及地面能量的分布有着十分重要的影响，土壤含有的水分包含了地下水、地表水、地表能量。因为地表具有的特征比较复杂，通过使用遥感技术，对地物进行识别和分类，对于辨别水体的特征，提高土地资源利用率有着十分重要的作用，在水文变化的过程中，最为明显的表现形式就是土地使用以及土地覆被出现的变化，而使用遥感技术，能够有效监测出这两者的变化，在地表的特征中，有一些比较关键的信息，例如植被信息、地表的发射率、地面实际温度和反照率等，关键的信息对于地表能量和物质平衡将会造成影响。

2.4监测小流域洪水

可以使用DEM数字的高程数据，建立起小流域的洪水预报系统，这个系统应该包括预报计算、查询计算结果、划分降雨场次、查询基础数据、查看电子地图等。还有，需要建立洪水的预警系统，按照降雨数据，对于流量进行预测，并对未来的降水进行预测，从而做好防御准备。需要收集DEM数据以及区域内的电子地图信息等。对于固定流域来讲，应该按照当地地形，计算水域的流通以及分布，按照降雨强度，分析回流时间，并且计算概率密度。建立模型后，需要进行DEM处理，首先，填充凹陷点，处理堤防，需要在图形中画出堤防，并且在DEM位置提高堤防位置。还有，需要处理水库、河道，在地形图上，描绘平原、河道，然后降低DEM相应位置高程。能够通过DEM确定水断面形状，再按照断面形状，对于流速进行计算，可以使用抛物线、三角形、矩形等形式。并且使用模型，模拟河段动态。能够使用实时方式进行预报，对于河段、水库流量、河网节点等进行预报，从而有效起到防洪效果。

2.5水土保持和水库泥沙淤积调查

近年来，随着现代遥感技术的发展及其在水土保持领域的应用，定量或定性与定量结合的侵蚀评价在区域监测中得以实现，而地理信息系统技术又为较大范围的空间分析提供了快速、准确的技术手段，人们可以利用矢量和栅格两种类型的空间数据分析侵蚀因子的属性、数量值及其空间分布，进而评价侵蚀的类型、程度，以及不同类型、不同程度侵蚀的分布规律。这就在技术、方法乃至理论上深化了区域土壤侵蚀监测的研究。

3S技术的应用促进了水资源领域的发展，同时，水资源领域对3S的需求也促进了3S的发展。3S技术充分集成了RS、GPS高速、实时的信息获取能力和GIS强大的数据处理和分析能力，可以有效地进行水资源信息的收集和处理、分析，为水资源管理决策提供强有力的基础信息资料和决策支持。

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