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信息化是水利工程管理系统运行的最主要特点,从水利工程的整个生命周期来看,规划设计与建设运营是影响管理的核心要素。由于上述两者在不同阶段涉及到不同的利益主体,因此所涉及的信息化水平也不尽相同。对水利工程管理信息化系统而言,系统必须包括工程资金使用、工程预期效益等内容,实现跨组织、跨地域的运转与协作的基础性内容。水利工程中各个要素是相互独立但又相互影响的,信息化系统必须满足管理重点的发展趋势,涵盖组织管理、资源调配、效益分析等多方面内容。
2水利工程管理信息化设计讨论
水利工程管理围绕建设组织、社会群体(居民及企业)、政府部门三方面开展,本文以此为基点,提出基础设施层、数据资源层、业务应用层、服务层为主题的计算机水利工程管理信息化系统。
2.1基础设施层
基础设施层是信息化系统的基础,本文中基础设施层主要分为网络设备管理与公共设备管理。对其中具体功能要素进行统计。信息、远程登录管理、自动化办公、工程数据统计是基础服务层的主要功能类别,同时,为保证虚拟网络与可以将园区(施工地)网络与外部网络进行整合,在研究过程中,可以通信设备(外部网络)为中心建立通信设备与服务器、计算机设备的单向联系,在保证能接收信息的同时保证系统安全。
2.2数据资源层
数据资源层主要用于存储、管理系统中的各项数据资源,并通过数据管理系统,实现数据之间的交换、流通。数据资源层是提供数据支持、协调各项数据关系的关键,在最大程度上实现了资源共享。在建立数据资源层中,首先要对基础设施层提供的数据(网络资源、数据库硬件资源)进行物理集中,并在数据资源层将上述两者进行逻辑集中,通过结合两者建立独立的数据层;其次,当数据层建立之后,建立数据资源储备(备份)系统与在灾难恢复机制;最后,完善建立管理系统与数据交换系统的数据接口,为数据连接奠定基础。
2.3业务应用层
业务应用层属于集合应用系统,通过向用户提供需求数据,并提供可实现水利工程信息交换流通的工作平台实现业务的功能。在建立业务应用层过程中,应根据水利工程管理的实际业务要求,动态管理、升级应用系统。本次研究中业务系统主要由多个异构平台组成,其数据流通、共享主要由数据资源层实现。从业务应用层的具体功能来看,主要应用于设计勘察、施工进度监控、基础资源调控等与水利工程建设内容相关的内容。同时,质量监督、信息管理、跟踪管理等内容也可由业务应用层实现。
2.4服务层
服务层主要包括客户登陆窗口、流动信息服务管理、信息交流等内容。服务层主要功能为对应用系统身份识别信息、流通管理信息进行剥离、重构,为客户实现单点登录、多种应用提供可能。同时,对信息集成,向组织与合作伙伴信息,提供系统远程应用。办公自动化和工程案例知识管理等功能都可以基于此平台实现。
3结语
关键字:水文水资源;信息化管理;建设
中图分类号:P641.8文献标识码:A 文章编号:
1.水文水资源信息化是水管理现代化的基础
世界上各个国家尤其是发达的国家中,信息技术逐渐被应用在陆地及海洋水文测报、水利计划编制和优化、水利工程建设及经管、防汛抗旱预警和指挥、水资源优化配备和调度各个方面。
1.1推进水文水资源信息化是实践新时期治水思路的关键所在
1.2推进水文水资源信息化是提高防汛决策指挥水平的重要手段
水情、工情信息是防汛策略编制的根据和决策的根本,采用先进的信息科技方法,能够在很大程度上提升雨情、水情、工情、灾情信息监测和传输的时效性和准确性,提高预测、预报的速度和精度,降低灾害损失。
1.3推进水文水资源信息化是提高水文科技含量和管理水平的需要
水文是传统的基础性行业,科学技术革新和经管的创新工作是非常巨大的,经过推动水文水资源信息化建设,能够创建完善的信息、查询快捷、满足不同需要的管理系统,改善管理手段,增加科技含量,提高服务水平,促使科学技术上的革新和经管创新。
1.4推进水文水资源信息化是水文职能转变的基础
通过组建水文系统信息网,可以实现水文系统内部信息资源的共享,进行数据、语音、视频的网上传输,非机密文件和资料的网上交换等,最大限度地提高工作效率。通过互联网站,可以向各级政府机关与社会各界提供一定范围的服务,进一步扩大水文的影响和社会知名度。
1.5推进水文水资源信息化是实现水利信息化和水利现代化的前提
水文现代化,就是运用现代先进的科学技术和管理手段,加强水资源、水环境的监测建设,水资源信息系统的监测管理,充分发挥水资源多功能作用,不断提高水资源利用效率,改善环境与生态,实现水资源的可持续利用,保障经济社会的可持续发展。
1.6推进水文水资源信息化是国民经济和社会信息化的必然要求
水文部门为保障经济社会发展,要向各级政府、相关行业及社会各方面及时提供大量的决策信息。水文行业必须加快信息化建设步伐,在国民经济和社会信息化建设中发挥应有的作用。
2.水文水资源信息化现状
水文水资源信息化起步于70年代末,主要是引进和推广通信、电子、计算机技术的应用。近几年开始开发和应用遥测、遥感和计算机网络等先进技术,已经在防汛抗旱和水利建设中发挥了重要作用。
2.1水文资料整编与存储
70年代以来,水文系统开始运用TQ—16型计算机、VAX小型机及微机进行水文数据整编和存储。目前,已发展到采用客户机/服务器模式进行数据处理,并初步建成了国家水文数据库,研究开发了一批信息服务及洪水预报调度等软件系统。
2.2水文遥测系统
我省建立了信阳、潢川、驻马店三个分中心,实现了部分水文信息的自动采集和传输,初步改变了传统水文的观测方式。
2.3大型水库洪水预报调度系统
河南省目前已有10多座大型水库,应用遥测技术,通过计算机控制,实现了从雨情水情信息的采集、传输、接收、处理、监视到联机洪水预报,提高了洪水预报和水库调度的科学化程度。
3.水文水资源信息化建设的思路
水文水资源信息化建设的目标:利用现代信息技术的实时监控技术、计算机技术、通信技术、3S技术等,建设专用广域网络,建立通用数据库,开发各类专业系统(如防汛水情信息接收处理系统、水文预报决策支持系统、水质信息采集处理系统、水资源监测管理系统、水文综合信息系统等),进一步提高信息采集、传输、处理的时效性和自动化水平,为防汛抗旱决策及水资源开发利用、节约、保护和优化配置提供高科技手段,为水利现代化提供信息保障。
3.1数据采集系统
数据采集系统是水文水资源信息化的基础。
我们要紧紧抓住国家防汛指挥系统建设的大好机遇,努力按照“基层测站至国家防总的信息传输时间不超过30分钟”的要求,力争改变过去传统的水文测报方式和运行模式。水位观测、雨量观测要逐步采用自记远传水位计和固态存储遥测雨量计等进行观测。
3.2信息传输网络
建立依托邮电公网为基础的水文水资源信息传输网络,使自动采集的水文水资源基础数据通过端站和分中心,进入省水文计算机网络,要保证信息的可靠性、准确性、及时性和唯一性。同时还应该满足防汛指挥、水资源管理及配置、水质及水土保持监测等对通信网功能的要求。如数据、图像、声音、视频等。提高实时水文信息的处理精度和速度。
3.3数据存储、处理及检索服务系统
水文水资源信息通过自动采集或信息化处理后,其数据和信息量将是海量的,其存储主要依赖于分布式存储系统,各种数据库都需要以字段编码的形式按一定的表结构有效地组织起来,形成水文水资源信息数据库。
3.4洪水预报决策支持系统
通过卫星获取高质量的影像,配合遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)平台,建立洪水预报信息的自动分析处理、预报参数的过滤计算、预报方案的优选比较、专家经验的整合参考、预报成果的综合分析、洪涝灾害的初步分析预测、预报结果的综合输出及检验分析等洪水预报决策支持系统,以提高洪水预报的精度和预见期。
3.5蓄滞洪区洪水演进系统
由于3S和数字高程模型(DEM)技术的日渐成熟,传统的洪水演进技术正在向两个方向发展:一个是在二维数字化地形图上叠加各种水文要素、经济社会及生态信息,借助数字高程模型(DEM)和遥感影像图形成三维可视化模型,进行三维量测和分析模拟。另一个是直接建立三维数字模型,综合地表达流域水文要素和各种地理实体的空间分布。
3.6枯水期径流预报系统
目前,美国国家气象局组织开发的“河流水情预报系统”,可以提供中长期(旬、月、季节)的水情概率预报,能够较好地服务于水资源的管理。应积极借鉴国内外先进经验,大力气开展我省枯水期的径流预报研究,并将其作为水资源综合管理的重要内容进行建设。
3.7地下水观测管理系统
地表水与地下水有着极其密切的关系,为实现水资源的优化配置和科学调度,对地表水和地下水必须统一考虑,通过构造地下水水流测试模型,对区域水量平衡进行分析。
3.8水质监控系统
在河南省主要河道控制站和重要的入河排污口设置水质监测断面,对各断面水质状况进行实时监测,并建立实时监测数据库。为用水户特别是为城市居民用水的引水口作出水质预警预报。
3.9墒情监测服务系统
墒情监测预测系统的建设目标是利用遥感、水文、气象、农业等信息,采用多种方法,进行合理选择,通过综合判断,估算各类干旱指数及其综合指数,形成标准化的墒情监测预测业务流程,建成业务运行系统,以图表和统计数据的形式按日、旬、月、季等不同时段输出,反映旱情实况和未来短期旱情发展变化的信息,进行全省及地方的旱情监测预测,为指导抗旱、水利建设、水资源调配、农业生产等提供科学依据和决策支持。
3.10水文水资源管理系统
水文水资源管理系统是集水文行政管理、人事管理、业务管理、网站管理、科技管理、设施设备管理和财务管理为一体的综合管理系统,以提高整个水文行业的管理决策水平。
4.实现水文水资源信息化的措施
水文水资源信息化建设是一项技术含量高、涉及面广的新工作。水文水资源信息化是水利信息化的基础,水文的地位决定了水文水资源信息化的发展。实现水文水资源信息化,必须紧紧依靠各级水文行政主管部门,采取强有力的措施,发挥后发优势,加快建设步伐。
4.1科学规划是实现水文水资源信息化的基础
水文水资源信息化涉及水文工作的方方面面,必须遵循“三统一”的原则,即:统一规划、统一标准、统一实施。在建设过程中,要先急后缓,急用优先,逐步建设,形成体系。
4.2增加投入是实现水文水资源信息化的保证
水文水资源信息化科技含量高,资金投入大。水文是以社会效益为主的基础行业,水文水资源信息化建设的资金来源应以省级财政投入为主,也应当纳入各级水利信息化的基本建设计划,逐年投入,分步建设,逐步完善。
4.3培养人才是实现水文水资源信息化的关键
信息化是涵盖了当代建设整个局面的战略措施,实现水文水资源信息化,人才是根本。要针对水文水资源信息化的严峻匮乏问题,确立有效可行的人才培养计划是需要解决的事情。
参考文献:
1.1水资源及水环境管理方面
主要把社会水循环过程作为主要监控对象,这个过程由“取水-输水-供水-用水-排水-回用”等环节构成。在监控时,通过监测点——包括取用水户、入河排污口、水源地、地下水监测井等,以及对线包括河流、水功能区等的信息,进而掌握面包括行政区、水资源分区以及地下水分区等的情况。接下来,通过把取用水户的取水和排水数据和行政分区的入境水量和出境水量数据以及地下水数据等进行互相校核,再加上数据信息(包括统计信息、监测信息、流域及区域水循环模型等)的互相校验,可以为实行“总量控制,定额管理”提供有力的支撑,进而实现水资源的科学、精细管理。应用物理网技术,有助于水利行业准确掌握水资源状况,并在此基础上实现社会水循环过程(包括取水-输水-供水-用水-排水-回用)和自然生态系统中的天然水循环过程(包括降雨-蒸散发-产汇流-入渗)之间的合理匹配,实现水资源的高效利用,并优化其配置以做到科学保护,实现经济、自然及社会的可持续、协调发展。
1.2防旱防风防汛决策管理方面
主要是分别针对这三类信息的采集系统(主要是工情信息采集系统、水雨情信息采集系统以及灾情信息采集系统)实现信息采集,网络、数据库将作统一建设。物联网技术应用于防旱防风防汛的预警,主要是以计算机网络、监测技术、信息处理及多媒体技术为支撑,在深入研究防汛抗旱监控特点的基础上,使流域内及相关地区的水情、工情、旱情、雨情、灾情等要素可以构成一体化数字集成平台、虚拟环境,可以做到在可视化条件下为预警提供决策支持,以增强决策的预见性和科学性。如在防洪预警预报中,主要包括两个系统:前端水雨情采集系统和预警信息系统。前端水雨情采集系统主要通过应用基于物联网M2M通信技术的无线RTU实时采集现场的水雨情信息,这些信息包括单位时间内的降雨强度和降雨量,河流水速,水库放闸水速、水量以及河流水库的水位等各种水文数据。然后通过GPRS/CDMA网络将这些信息传输到预警主控中心,以便为主控中心提供原始的水文数据。预警信息系统的设备主要包括喇叭、LED显示屏以及无线预警广播等设备。无线预警广播设备接收预警信息有三种通信方式:一,通过GPRS/CDMA网络保持与控制中心的链接,以实时侦听控制中心发出的预警通告;二,通过语音通道为紧急灾害情况提供直接的语音通告;三,通过短信通道控制中心及移动电话的终端,向预警广播设备及时预警信息。对于没有GSM/GPRS/CDMA网络的那些区域,预警信息则可以通过调频网络得以传到预警现场。
1.3在传统农业及灌溉方面
应用物联网技术实现对土壤养分以及水质的检测,以实现对水文环境及水生态的监控,以取得一定的经济效应。
2水利信息化中物联网技术的应用
【关键词】水利信息化 政策 缺陷 基础设施
水利信息化重点是应用了现代的信息技术来完成建设工作,其中包括一系列的采集、处理、存储等工作,要想加大水利信息资源的使用,就需要全方面的提高水利信息的建设,以此达到最好的效益。要加大水利工作的引导,要遵循科学发展的规律,不断的从中发现问题并且解决问题,把水利信息建设做到做好,走上可持续发展的道路。还要不断的完善水利信息化建设的制度,加强创新技术,提供最好的使用保障,能够有效的展开抗旱保障的作用,合理调控水资源,实现自动化管理,要探索出一条有重要标志的水利现代化道路。
1.我国水利信息化与国外相比存在的差距
当今我国的水利信息化还存在很多的不足的地方,与国外相比还存在很大的差距,在各种信息化指数中都占据的百分比都很低,与国外相比还相差的很远。
1.1 没有完整的系统基础数据库
美国的水利信息化建设已经非常的迅速,全美的水利分布也是非常广阔的,相比之下我国的水利信息基础建设还非常的薄弱,没有一套完整的系统基础数据库,建设的站点比较匮乏,水位和流量的观测点的建设都非常少,不能对用水量起到很好的监督作用,需要进一步不断的进行完善。
1.2 信息公共网络没有得到完善
我国信息技术发展非常迅速,尤其是在通讯技术上,但是在水利信息公共网络建设上却没有一整的完整制度,比较于其他国家比较落后,我国的水利互联网的普及率比较低,只能达到其他国家的十分之一的效率。信息公共网络得不到好的完善导致我国水利信息化建设得到了制约,不能顺利的发展下去。
1.3 软件没有达到标准,通用性比较差
我国的水利信息化建设比较落后,其中一个很重要的因素是软件达不到使用标准,通用性较差。这就限制了我国水利信息化建设的发展,软件中还存在很多的不足,在性能和通用程度上都需要很大的改进工作,也需要引荐其他国家软件技术来提高我国水利信息软件的各方面功能,才能更快的发展。我国企业研发的软件具有很大垄断性,有地区的限制,这一点导致研发的软件不能得到好的推广。
2.水利信息化中存在的一系列问题
2.1 重视度不高
2011年,中央提出“最严格水资源管理制度”以来,水利信息建设也逐步被水利工作者所重视。但由于起步较晚,很多地区只是很简单的用几台设备就完成了水利信息化工作,对于水利信息化的发展产生了一定的影响。目前,各地的水利信息化的开发水平还很低,不能全方面的起到覆盖的效果,还是刚起步时期的状态。
2.2 没有合理的运用技术
水利信息化的实现需要一系列的技术做辅助,但是现实中却没有好好利用那些技术,比如数字化、网络化这些技术都没有合理的利用,缺乏网络建设。
2.3 水利信息化缺乏复合型人才
水利信息化发展中缺乏复合型建设人才,这对水利信息化的发展产生了不利影响。水利信息化发展需要拥有具备水利专业知识、又懂信息化的技术人员来做开发工作,但是实际工作中,很多的技术人员缺乏跨专业的技术和经验,对工作没有起到帮助,不能很快的完成工程,还不能达到预想的效果。水利信息化建设中的设备不能实现共享,甚至还存在不配套的现象。
3.加强水利信息化建设的政策
3.1 加大宣传的力度,提高认识
水利信息化还没有得到广泛的宣传,很多人对水利现代化建设还不了解或者存在错误的见解,所以要加大宣传的力度,提高人们对它的认识。把水利信息化建设的益处多多进行宣传,并且进行一系列的改革,把这项工作做好,还可以设立培训班,对技术人员定期进行培训,这对水利信息化建设提供了很好的发展平台。
3.2 全面规划,加强管理
水利信息化建设的工作目标是建设覆盖全国的水资源专网、专库,这样才能更长久的发展下去,所以要做到全面的规划,加强管理工作,更好的推动水利信息化的发展,还要结合实际,把工作落实下去,对一些基础设备的建设要不断的进行完善,基础打好了,才能巩固好整个工程的建设。每个省、每个市都要做好管理工作,有规划的进行工作,这样工程才能顺利的运行下去。
3.3 全方位并且多渠道的进行融资
水利工程信息化发展最重要的一项是拥有很高的技术含量,而且工程的投资比较大,资金投入问题需要谨慎的解决,所以提出全方位并且多渠道的进行融资,每个部门都要纳入到计划中去,分级进行融资管理,一步步的去完成建设工作,资金的分配比例也是要有规制的,依据工程项目的重要程度和规模大小来决定相应的比例。还要实现多渠道发展,多吸收一些收益单位和企业的投资。
3.4 采用监理制度
监督制度是决定工程质量的必要条件,从工程的开始到工程的结束每一步都要做好监督工作,保证工程不能发生任何的差错,即使发生了差错也要及时的改正,以免发生不可挽回的错误,监理制度是对整个工程质量负责的最有力的保障。
3.5 加快建设的步伐
要加快建设的步伐,让水利信息化建设能够达标完工。首先要建立信息资料数据库和信息化的专网,这些都需要大范围的建设,每一个工程的建设都要符合标准,同时进行,这样才能统一、和谐的发展,更快的完成工程,还能起到质量保证。
3.6 合理规划并且完善基础数据库
水利信息化的发展最重要的技术问题,但是合理规划也能起到很大的作用,要统一规划、进行科学论证,不能违背原则,技术标准整个工程要达到统一。基础数据库要得到相应的完善,这是一项重要的工作,达到信息的共享,实现全国性信息覆盖。大力的保证管理制度的规范性和公开透明性,信息要具有真实性和权威性,这样才能更加高效率的服务于人民。
4.总结
水利工程信息化建设需要一套完整的设计方案和监督制度,工程进行中要求工作人员的专业性比较强,有一定的工作经验,这样才能更好的完成水利信息化的开发工作。水利信息化建设部门要合理的规划工程的整个项目,采取有效的措施,加快建设的完成,为水利信息化发展提供更好的保障与支撑。
参考文献:
[1] 蔡阳.现代信息技术与水利信息化?.《水利水电技术》.2009年8期.
[2] 朱跃龙.水利信息化与云计算.《水利水电技术》.2013年1期.
[3] 徐宁,聂倩,李丹农.宁波市水利信息化综合管理平台的设计与实现.《地理空间信
息》.2014年3期.
关键词:水利信息化,遥感技术,全球定位系统,地理信息系统
0 背景
3S技术是遥感技术(Remote sensing,简称RS)、地理信息系统(Geographic InformationSystem,简称GIS)和全球定位系统(Global PositioningSystem,简称GPS)的统称,是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术和计算机技术、通讯技术相结合,多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术,是现代社会持续发展、资源合理规划利用、城乡规划与管理、自然灾害动态监测与防治等的重要技术手段,是地学研究走向定量化的科学方法之一,也是水利信息数字化的关键技术之一。
水利建设及管理是一个信息密集型行业,一方面,水利部门要向社会提供大量的水利信息,如汛情旱情信息、水质和水量信息、水资源信息和水利工程信息等;另一方面,水利部门也离不开相关行业的信息支持,如气象信息、地理环境信息、社会经济信息等。当今世界信息技术的飞速发展对水利信息的采集、传输、处理、共享方式等都提出了更高的要求,传统的信息采集技术在时间、空间、采集频度和精度方面与水利建设各项工作的整体需求已不相适应,质和量两方面也都难以满足水利信息化的要求,因此,水利建设及管理噩需借助3S技术提升水利建设及管理的效率及效益。
1 GPS技术及其应用
1.1 GPS简介
GPS(Global Positioning System,全球定位系统)是美国从20 世纪70 年代开始研制,历时20年,耗资200 亿美元于1994年全面建成的具有海、陆、空全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。目前,由于GPS 定位技术的不断改进和软、硬件的不断完善,传统上以测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术正逐步被一次性确定三维坐标的高效率、高精度、低费用、易操作的GPS 技术所代替。同时随着GPS 接收机的改进,广域差分技术、载波相位差分技术的发展和美国SA(Selective Availability)技术的解除,GPS技术在水利工程建设、导航、运载工具实时监控、城市规划、工程测量等领域都有了更为广泛的应用。目前水利、铁路、公路、桥梁及隧道等大型工程控制网的实施均采用了GPS 技术,时至今日,GPS定位技术已经基本上淘汰了用常规测角、测距手段建立大地控制网的方法,其良好的精度、可观的经济效益已为水利建设领域所公认。
1.2 GPS的应用
GPS技术在水利建设中的应用范围很广,如GPS可应用于航测外业控制测量、航摄飞行导航、机载GPS航测等航测成图的各个阶段,同时通过加密测试控制点,可应用GPS实时动态定位技术(简称RTK)测绘各种比例尺地形图并用于水利工程的施工放样。而与GPS导航和RTK技术相比,水利工程建设中应用最多的是GPS静态定位技术,GPS静态定位技术广泛应用在精密水利工程测控网布设、城市、矿区和油田地面沉降监测、水库大坝变形监测、同层建筑变形监测、隧道贯通测量等方面,可实现各种水利工程设施的实时监测和控制。随着我国A、B 级GPS 控制网的建立,水利部门基于这些GPS控制网提供的高精度平面和高程三维基准进行水利工程建设,将大大提高水利水电工程设计和施工质量。
2 GIS技术及其应用
2.1 GIS简介
GIS(GeographicalInformation System,地理信息系统)是集计算机科学、空间科学、信息科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学等学科为一体的新兴边缘学科。从20 世纪60 年代至今只有短短的四十多年的时间,但已经成为多学科集成并应用于各领域的基础平台,成为地学空间信息分析的基本手段与工具。GIS其技术优势不光在于它的集地理数据采集、存储、管理、分析、三维可视化显示与成果输出于一体的数据流程,还在于它的空间分析、预测预报和辅助决策功能。目前,GIS不仅发展成为一门较为成熟的技术科学,而且已经成为一门新兴的产业,在测绘、地质矿产、农林水利、气象海洋、环境监测、城市规划、土地管理、区域开发与国防建设等领域发挥越来越重要的作用,基于GIS、数据库、内外一体化测图、扫描矢量化及全数字摄影测量等技术为专业信息系统提供及时、准确、标准化、数字化的基础空间信息以建立各类专业信息系统,从而实现管理的科学化、标准化、信息化。论文格式。
2.2 GIS的应用
GIS是水利信息存储、管理、分析的有力工具,由于水利信息量大繁杂,既有实时数据又有历史数据同时还包含环境数据、经济数据、矢量数据、栅格数据等等。存储、管理这么庞杂的数据唯有地理信息系统能够胜任,同时借助GIS还可进行水利信息的可视化查询与网上。如在防洪救灾的过程中,可利用GIS进行防洪评估、洪涝灾害风险分析及城市防洪管理等等。而在水资源的管理方面,可利用GIS进行水资源信息的空间与属性双向查询、历史数据管理和实时数据的动态加载、水资源信息的时空统计、多种方式的可视化表达及各类信息的空间分布和动态变化过程模拟、区域水资源的空间分析、主要用水户的分布、区域水资源管理模式区划等等,所有这些应用都为合理利用及管理水资源提供了方便的途径。当然,GIS在水利建设的其他方面也有着广泛的作用,如GIS在水环境及水土保持方面的应用及水利工程建设及管理方面的应用等等。
3 RS技术及其应用
3.1 RS简介
RS(RemoteSensing,遥感)技术由于其具有大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性及经济性等优势,因而得到了快速的普及及应用,多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地观测获取基础地理信息的重要手段。目前,各种中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获取,为应用于工程测量领域的城市基本地形图、地籍图以及各种大、中、小比例地形图的快速更新提供了十分便利的方法和手段。一些大中城市已经利用航空遥感进行城市的综合调查,并编制地质、水文、植被、交通、污染、土地利用等专题地图,获取了大量社会与自然环境资料,为城市规划建设及国土资源开发利用提供了宝贵的信息资料。随着遥感数据源向着高光谱分辨率和更高空间分辨率发展,加之遥感相关处理技术的日益成熟,结合GIS 和GPS,必将使RS 技术在工程等领域应用进一步普及和深化。
3.2 RS的应用
随着高空间分辨率、高光谱分辨率、高时间分辨率卫星数据的日益丰富及普及,RS对水利建设及管理的影响和作用越来越大,目前RS在水利建设及管理方面的应用主要分为以下几个方面:洪涝灾害遥感监测、水资源监测、水环境监测、旱情监测、水土流失调查、河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积调查。
3.2.1洪涝灾害遥感监测
遥感技术能够实时地对大江、大河和湖水水位进行监测,可实时监测洪水灾害面积。RS和GIS集成能及早预报洪水淹没范围和干旱灾情范围,为防灾、抗灾提供准确信息。目前,我国各地、各部门已建成洪涝灾情预报系统(如黄河下游洪水预警信息系统),它们将在防灾、抗灾、救灾中发挥重大作用。
3.2.2水资源监测
水资源遥感监测方面,在地表水体提取上,20世纪80年代用近红外遥感图像比较多,而在近10年来则更多地利用SAR图像,提取河流、水库、湖泊等地表水体。遥感结合地理信息系统技术还可以寻找地下水,通过遥感图像可查明与地貌、岩溶地貌、第四纪地质和新构造有密切联系的水文地质条件,结合物探结果,可较准确地评价地下水资源。重视遥感资料的地质和水文地质分析是我国用遥感调查裂隙水准确率较高的原因。此外,主动微波遥感对地面有一定的穿透能力,可以发现地下古河网的踪迹,寻找地下潜水层。另外,遥感对雪盖范围、雪的状态以及雪盖融雪程度的监测十分有效。近年来,用SAR对雪盖厚度的测定有了新进展,从而对雪盖水当量的估算更加精确。论文格式。对1998年长江大洪水的成功预测与1997年冬和1998年春用遥感手段对青藏高原积雪的监测有密不可分的关系。融雪是我国西部地区水资源的重要组成部分,目前遥感是冰川、融雪水资源调查最为有效的手段。
3.2.3 水环境监测
利用航空红外扫描图像可以确定热电厂排水口外的水体升温及其空间分布,利用SAR图像或红外扫描仪确定海面油污染的范围和油膜的厚度,利用TM图像确定水生物(藻类)、赤潮的范围等等,都是在水环境监测领域应用遥感技术的例子。在水质遥感监测方面,近几年来,对构成水的质量的一些要素进行定量监测的研究有了一定的进步,这些要素包括浑浊度、总悬移质泥沙含量、PH值、总含氮量等等。
3.2.4河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积调查
遥感技术的优势之一是能够监测动态变化。几十年前的遥感影像可以真实、具体、形象地反映当时的下垫面情况。因此在河道、河口等的动态监测中遥感是首选工具,河道与河口的泥沙淤积以及引起的相应河势变化对防洪、航运等都至关重要。遥感在悬移质泥沙分布和河势监测中的应用也有技术优势。我国利用卫星遥感信息监测河道变化、预测河道发展趋势,并应用到水利规划、航道开发以及防灾减灾等方面,产生了十分可观的经济效益和显著的社会效益。尤其是近年来,开展了大量的河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积遥感调查工作。
3.2.5 水土流失调查
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。论文格式。
4 结束语
当前在水利应用方面,3S(GPS、GIS、RS)技术的应用在国内外还处于起步阶段,但是已经取得了一定的进展。目前,“3S集成技术”已经在“全国江河洪水调度模拟系统”、“广西防灾减灾预警预报系统”、“广西洪水预警预报系统”、“天津城市防洪信息系统”、“天津引滦入港供水管道系统”及其他应用系统中得到充分应用。不可否认的是,国内GIS技术在水利方面的应用起步相对较早,但大部分只局限于二维的电子地图,并未形成一定发展模式,在实际应用中也只起到防汛分析的功能。国外,在防汛方面作了相当大的工作,并为此开发出相应的GIS 系统以解决科学分析、辅助决策等功能。而GPS、RS在水利中应用则相对较少。
“数字水利”是当今社会发展的必然趋势,而“数字水利”离不开3S技术。随着遥感、卫星及雷达等技术和地理信息系统的应用,可提供了多元化的更丰富和更准确的信息,如防汛抗旱信息。卫星和雷达信息的引进不仅弥补了地面观测信息的不足,而且提高了信息的准确度和可靠性。GIS 的应用,推进了“数字化流域”,从而使流域的规划、开发、管理全面实现信息数字化,而GPS技术在水利的监测应用方面可提供精确、可靠、及时的信息。因此3S技术是“数字水利”的重要技术基础。
参考文献:
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