自20世紀60年代發(fā)展的遙感技術，英文RS（Remote Sensing）是由“遙遠的感知”直譯而來。要是指從遠距離高空及外層空間的各種平臺上利用電磁波探測儀器，通過攝影或掃描、信息響應、傳輸和處理，研究地面物體的形狀、大小、位置及其與環(huán)境的相關關系等宏觀規(guī)律的現(xiàn)代科學技術。這項遙感技術于70年代應用于水務領域上。 

近年來發(fā)展起來的另一種對地理環(huán)境有關問題進行分析和研究的空間信息管理信息系統(tǒng)，即地理信息系統(tǒng)（GIS），它能在計算機軟硬件技術支持下對信息進行采集、存貯、查詢、綜合分析和輸出，并為用戶提供決策支持的綜合性技術。GIS 技術在水務領域的應用相對滯后，相比遙感技術應用水務晚了一些時間，80年代后期才有一些科研院所和高等院校開始接觸和應用。

90年代以后，又有一種叫GPS技術開始應用在水務領悟中，全球定位（GPS）是一種可以定時與測距的空間交匯的導航系統(tǒng)，通過接收衛(wèi)星信息來給出（記錄）地球上任意地點的三維坐標以及載體的運行速度，同時它還可給出準確的時間信息，具有記錄地物屬性的功能。

現(xiàn)在，以上三種技術通常被人們稱作為“3S技術”。遙感技術RS是數(shù)據(jù)獲取與更新基礎；坐標定位、局部監(jiān)測是GPS的主要功能；數(shù)據(jù)存儲、管理、分析、可視化是GIS 的基本功能；計算機技術是3S技術的根基；網(wǎng)絡是3S的翅膀；水務應用科學技術是3S發(fā)展的動力。現(xiàn)今，3S技術在水務領悟中廣泛地應用于調(diào)查、監(jiān)測、管理、評估等方面。

3S技術在防汛抗旱中的應用

防汛抗旱信息管理是管理與防汛抗旱指揮有關的信息，并提供信息檢索、信息發(fā)布的MIS系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的防汛抗旱信息檢索方式主要是基于SQL邏輯條件的檢索雨情、水情、工情、旱情、災情信息，以列表方式將檢索結果提供給防汛工作人員。引入GIS技術后，豐富了檢索的手段和界面，可以基于矢量電子地圖界面進行檢索。

一方面可以利用電子地圖本身的操作功能，如分專題顯示、圖例編輯、放大縮小漫游、導航等；另一方面，可進行一些以空間特征為條件的信息檢索，如某一空間范圍內(nèi)的特征查詢、某一特征的鄰域查詢等。這些功能一般是借助GIS系統(tǒng)提供的面向過程的API或面向CORBA/DCOM的控件集成到應用系統(tǒng)中。

這種方式的GIS技術目前大量應用在水雨情信息查詢、汛情監(jiān)視、防汛會商等應用系統(tǒng)中，已成為這類系統(tǒng)的基本表達方式。更重要的是，引入GIS技術后，使得原來相對孤立的數(shù)據(jù)建立了空間關系，更有效地揭示了各類數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。 

例如，某控制站的實時水位與相關聯(lián)的堤段的堤頂高程，以及堤防保護的耕地面積、主要城鎮(zhèn)、重要交通干線、重要設施等等數(shù)據(jù)，用GIS的方式表現(xiàn)出來就可以直觀形象地展示出他們之間的分布關系、相對位置、距離、高程等等，一目了然。直觀形象地展示防洪形勢和調(diào)度預案，對于領導指揮決策是十分重要的。

再如飛燕遙感的GIS行業(yè)應用方案，三維智慧水利系統(tǒng)解決方案，能夠實現(xiàn)“數(shù)字化、網(wǎng)絡化、可視化、智能化”，提升水利信息化管理，保障流域的防洪安全、供水安全及維系河流健康生態(tài)環(huán)境。 現(xiàn)在，基于GIS技術的防汛抗旱信息管理系統(tǒng)已逐步成為決策支持系統(tǒng)必備的環(huán)境基礎。

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。

靜態(tài)災情評估是典型的GIS空間分析應用，根據(jù)數(shù)字高程模型DEM確定淹沒范圍內(nèi)各單元的水深，結合土地利用和社會經(jīng)濟屬性數(shù)據(jù)以及淹沒歷時即可估算淹沒損失；動態(tài)災情評估是將連續(xù)的洪水演進過程根據(jù)GIS技術支持的二維非恒定流模型按一定的時間間隔離散化，然后用CIS技術確定每一時間片的淹沒范圍、淹沒水深并進行淹沒損失評估。

防汛搶險救災

一旦江河湖庫發(fā)生工程險情，必須以最快的速度調(diào)集人力物力進行搶險救災，因此要求預先掌握防汛組織機構、防汛搶險隊伍配備、防汛物資儲備信息，如果這些信息的管理基于GIS系統(tǒng)，就可以利用GIS的網(wǎng)絡分析技術確定最佳路徑實現(xiàn)防汛搶險隊伍的最佳調(diào)配和防汛搶險物資的最快調(diào)撥，提高搶險效率。

在搶險過程中，工程險情的發(fā)展，搶險人員的分布，搶險物資的變動等情況也需要用GIS管理。 對于洪水威脅地區(qū)，迅速組織群眾轉移撤退，是當?shù)胤姥床块T的重要職責，使用GIS的網(wǎng)絡分析技術，可以分析每一路段、橋梁的通過能力，選擇最佳轉移路徑，制定最佳方案，確保群眾安全。還可以利用GIS技術進行洪水演進模擬和風險分析。

洪水預報及城市防洪中的作用

洪水預報是水文學的一個重要分支，主要研究給定的降雨所產(chǎn)生徑流和洪水的時空分布，主要分為產(chǎn)流預報和匯流預報兩部分。洪水預報所研究的地理范圍一般是一個流域或水系，由于下墊面條件和水文要素的空間分布的不均勻性，需要將流域或水系劃分成更小的單元，稱為預報單元。

理論上，預報單元劃分得越小越能保證下墊面條件和水文要素的均一性，但限于下墊面資料和模型運算的限制，目前預報單元劃分得較大。應用GIS技術，輔以下墊面的數(shù)字地形模型DTM和其它要素分布資料，可以把預報單元劃分得足夠小，這樣首先可以提高產(chǎn)流預報的精度，其次可以把匯流過程從黑箱模型變成灰箱模型或白箱模型。亦即，可以把集總式水文模型變成分布式流域水文模型。利用GIS技術，使用大比例尺地形數(shù)據(jù)庫，還可以進行地面比降和坡向分析。利用遙感技術獲取預報區(qū)域的地表結構、植被、土壤飽和程度等信息，并具有足夠的空間精度和時間精度，配合有效的預報模型，將大大提高洪水預報的精度和預見期。

全國許多重要城市位于江河下游，地面高程較低，洪水威脅嚴重，防洪任務艱巨，被列為重點防洪城市，例如，北京、天津、上海、廣州等。這些城市不僅要防御穿過城市的江河洪水，還要抵御局部暴雨造成的低洼地區(qū)積水對城市功能造成的影響和破壞。GIS技術在城市防洪中的作用顯得更加突出，不僅可以管理大比例尺城市地圖，還可管理各類防洪目標信息、道路交通、地下管線，以及使用GIS的網(wǎng)絡分析功能計算排水能力等，綜合各方面信息，利用圖層疊加和網(wǎng)絡分析，制定應急搶險方案和交通應急調(diào)度方案。

應用前景展望

以往的防汛抗旱數(shù)據(jù)信息主要靠手工收集、處理，如果處理的時間過長則會導致產(chǎn)生的決策與不斷變化的實際不符，產(chǎn)生嚴重的后果。

現(xiàn)在，伴隨計算機技術的發(fā)展，以3S技術為支撐，特別是以GIS為核心的支持系統(tǒng)，是面向防汛抗旱信息為操作對象的計算機系統(tǒng)，它通過空間的可視化處理，使大量抽象、枯燥的數(shù)據(jù)變得生動、直觀和易于理解，并加速了防汛抗旱領域的信息化和現(xiàn)代化進程，為數(shù)字化領域的各種建設提供了強有力的技術支撐和更為豐富的內(nèi)容。

開辟新的3S技術應用領域是防汛抗旱工作的需要，也是3S技術自身發(fā)展的需要，是推動技術發(fā)展的動力。例如，實時工情采集、傳輸、處理及應用，就可以充分利用GPS和GIS技術，結合防洪工程數(shù)據(jù)庫，更有效地表現(xiàn)工程險情的位置和程度等?？梢钥闯觯?S技術在防汛抗旱信息化中的開發(fā)應用將具有重大的理論價值和實際意義。

綜上所述，要在水務領域更好地應用和發(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合在一起，為水務信息化和現(xiàn)代化作出它應有的貢獻。

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