13S技術(shù)概述

3S技術(shù)是遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)的合稱，是集空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位導(dǎo)航技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等于一體的先進(jìn)技術(shù)

(1)RS的特點(diǎn)和應(yīng)用。RS是在遠(yuǎn)離目標(biāo)、與目標(biāo)不直接接觸的情況下判定、測(cè)量并分析目標(biāo)的性質(zhì)，具有探測(cè)范圍大、資料新穎、成圖速度快、收集資料方便等特點(diǎn)，通過(guò)真實(shí)性、直觀性、實(shí)時(shí)性的高精度遙感圖像，作為城市規(guī)劃數(shù)據(jù)獲取和更新的主要途徑。一是制作4D產(chǎn)品（DOM、DEM、DRG、DLG），用于規(guī)劃底圖和專題圖件制作；二是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)獲取土地現(xiàn)狀信息，為土地規(guī)劃提供輔助支持；三是通過(guò)遙感圖像特征分析，為水質(zhì)、土壤、污染等環(huán)境監(jiān)測(cè)提供有關(guān)資料及數(shù)據(jù)；四是通過(guò)不同時(shí)態(tài)的數(shù)據(jù)分析，可全面、系統(tǒng)地研究城市發(fā)展軌跡和時(shí)空變化規(guī)律。

(2)全球定位系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用。GPS具有實(shí)時(shí)性、觀測(cè)時(shí)間短、可靠性高等特點(diǎn)。一是通過(guò)GPS靜態(tài)測(cè)量，可以高效高精度地進(jìn)行計(jì)劃測(cè)量圖的控制測(cè)量二是通過(guò)RTK，可以結(jié)合RS效率高的控制點(diǎn)測(cè)量三是計(jì)劃地形圖的測(cè)量和地理信息的獲得。

(3)GIS的特點(diǎn)和應(yīng)用。GIS是指在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，對(duì)地理信息進(jìn)行輸入、存儲(chǔ)、查詢、運(yùn)算、分析、表達(dá)的技術(shù)系統(tǒng)，在城鄉(xiāng)規(guī)劃過(guò)程中，主要對(duì)規(guī)劃相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，將GIS空間分析功能與城市規(guī)劃模型相結(jié)合，為規(guī)劃提供直觀的顯示和分析功能，為規(guī)劃提供輔助的決策支持，實(shí)現(xiàn)三維可視化，為動(dòng)態(tài)城市規(guī)劃和管理提供技術(shù)支持。

全球定位系統(tǒng)和RS技術(shù)的有效使用可以準(zhǔn)確快速地獲取和更新地理空間數(shù)據(jù)，和管理提供調(diào)查基礎(chǔ)圖、計(jì)劃地形圖等數(shù)據(jù)，通過(guò)多種傳感器和遙感分析技術(shù)，可以提供更豐富的參考信息和更直觀的表現(xiàn)形式，通過(guò)GIS有效地整合和集中管理空間信息和人文、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等信息

23S技術(shù)在水文和水資源工程中的應(yīng)用

2.1在區(qū)域水資源管理

以GIS技術(shù)為導(dǎo)向建立水資源管理信息系統(tǒng)，可在第一時(shí)間為水資源管理提供全面準(zhǔn)確的信息支持。中國(guó)學(xué)者以Mapinf為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，將中國(guó)流域內(nèi)的所有河流和附近的行政區(qū)劃、水文展望和重要城市納入檢查范圍，成為有機(jī)的整體，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建中國(guó)水文網(wǎng)站管理信息系統(tǒng)，提高中國(guó)水文管理水平，優(yōu)化水文展望。目前，相關(guān)研究人員在使用ArcSDE/Ar-cInf時(shí)，對(duì)水文空間流域的信息分布式和多級(jí)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。作為GIS平臺(tái)，建立數(shù)字流域空間信息系統(tǒng)，利用河流水資源管理。目前，在GIS支持下完成了特定的河流水資源管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)城市水資源利用的定量模擬、科學(xué)有序管理和計(jì)算。近年來(lái)，GIS技術(shù)的新發(fā)展?fàn)顩r與通常的決策支持系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于具有廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)未來(lái)的使用具有一定的推進(jìn)作用。

2.2流域面雨量計(jì)算

區(qū)域降雨參數(shù)是區(qū)域水文水資源管理基礎(chǔ)之一，是區(qū)域內(nèi)水資源管理、城市供水、防洪、水庫(kù)調(diào)度的重要決策依據(jù)。計(jì)算流域面雨量的方法有很多，包括三角形的方法，逐步修正格點(diǎn)法等雨量線法、泰森多邊形法、計(jì)算平均法。大量實(shí)踐證明，這些方法的正確性在一定條件下滿足了實(shí)際需求�？傊�，區(qū)域內(nèi)站點(diǎn)的密度會(huì)影響面雨量的計(jì)算精度，站點(diǎn)的密度越高，精度越高。流域面積小，地形比較平整，站點(diǎn)分布均勻，雨量資料齊全時(shí)，使用算術(shù)平均法計(jì)算面雨量更方便實(shí)用。等雨量線法精度較高，但操作更復(fù)雜，依賴于分析技術(shù)，日常使用不方便。格點(diǎn)方法可以反映降水的連續(xù)性，但其操作復(fù)雜，效率低。在GIS技術(shù)的應(yīng)用大大彌補(bǔ)了流域降雨量傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)。

2.3地表和土壤水分的監(jiān)測(cè)

地表對(duì)于徑流的形成以及地面能量的分布有著十分重要的影響，土壤含有的水分包含了地下水、地表水、地表能量。由于地表所具有的特點(diǎn)比較復(fù)雜，通過(guò)使用遙感技術(shù)識(shí)別和分類地表，對(duì)于識(shí)別水體的特點(diǎn)，提高土地資源利用率起著非常重要的作用，在水文變化的過(guò)程中，最明顯的表現(xiàn)形式是土地使用和土地霸權(quán)發(fā)生的變化，使用遙感技術(shù)可以有效地監(jiān)視這兩者的變化，地表的特征有植被信息、地表的發(fā)射率、地表的實(shí)際溫度和反射率等重要信息

2.4監(jiān)測(cè)小流域洪水

可使用DEM數(shù)字高程數(shù)據(jù)，建立小流域洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)包括預(yù)報(bào)計(jì)算、查詢計(jì)算結(jié)果、降雨場(chǎng)次分區(qū)、查詢基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、電子地圖查看等。另外，建立洪水警報(bào)系統(tǒng)，根據(jù)降雨數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)流量，預(yù)測(cè)未來(lái)降水，做好防御準(zhǔn)備。需要收集DEM數(shù)據(jù)和地區(qū)內(nèi)的電子地圖信息等。固定流域應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦斡?jì)算流通和分布，根據(jù)降雨強(qiáng)度分析回流時(shí)間，計(jì)算概率密度。建立模型后，需要進(jìn)行DEM處理，首先需要填充凹陷點(diǎn)，進(jìn)行堤防處理，圖形中畫(huà)出堤防，然后在DEM位置提高堤防位置。還有，需要處理水庫(kù)、河道，在地形圖上，描繪平原、河道，然后降低DEM相應(yīng)位置高程。通過(guò)DEM可以確定斷水形狀，根據(jù)斷水形狀，計(jì)算流速，可以使用拋物線、三角形、矩形等形式。另外，使用模型，模擬河段的動(dòng)態(tài)。實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)河段、水庫(kù)流量、河網(wǎng)節(jié)點(diǎn)等，有效防洪效果。

2.5水土維護(hù)和水庫(kù)砂土堆積調(diào)查

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代遙感技術(shù)的發(fā)展和水土維護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了定量或定量與定量相結(jié)合的侵蝕評(píng)價(jià)，地理信息系統(tǒng)技術(shù)為廣泛的空間分析提供了快速準(zhǔn)確的技術(shù)手段，人們可以利用矢量和格柵兩種空間數(shù)據(jù)分析侵蝕因子的屬性、數(shù)量值及其空間分布，評(píng)價(jià)侵蝕的類型、程度、不同類型、不同程度侵蝕的分布規(guī)律。這深化了技術(shù)、方法、理論上區(qū)域土壤侵蝕監(jiān)測(cè)的研究。

3S技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了水資源領(lǐng)域的發(fā)展，同時(shí)水資源領(lǐng)域?qū)?S的需求也促進(jìn)了3S的發(fā)展。3S技術(shù)性充分融合了RS、GPS高速實(shí)時(shí)信息獲取能力和GIS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和分析能力，有效地進(jìn)行水資源信息的收集和處理、分析，為水資源管理決策提供強(qiáng)大的基礎(chǔ)信息資料和決策支持。

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