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3s及在土地資源管理領域的應用中,有哪些技術分別有何特點及優勢

引言:

3S是遙感技術RS、地理信息技術GIS、以及全球定位技術GPS的統稱。“3S” 技術在水利行業中廣泛地應用於水資源調查、生態環境管理、旱情監測、灌溉面積監測與規劃、水環境評估、防洪減災、水土保持、河口與河道及河勢演變動態監測、水利工程選址、水庫庫容與湖泊動態變化監測、水庫移民等方面的工作。隨著計算機技術的飛速發展,“3S”水利應用越來越廣泛和深入,將來的發展方向壹定是具有海量數據存儲功能、網絡功能、地理信息建模功能和無線通訊功能的3S集成系統。

壹、概述:

RS(遙感技術)是指從遠距離高空及外層空間的各種平臺上利用光學或者電子光學(稱為遙感器或波探測儀器)通過接收地面反射或接收的電磁波信號,並以圖象膠片或數據磁帶形式記錄下來,傳送到地面,經過信息處理、判讀分析與野外實地驗證,最終服務與資源勘測、環境動態監測與有關部門的規劃決策。是過攝影或掃描、信息響應、傳輸和處理,研究地面物體的形狀、大小、位置及其與環境的相關關系等宏觀規律的現代科學技術。廣泛應用與農業、林業、地質、地理、海洋、水文、氣象、環境監測、地球資源勘探及軍事偵察等各個領域,70年代開始用於水利。

GIS(地理信息系統)是近年發展起來的壹種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,並為用戶提供決策支持的綜合性技術的空間信息管理信息計算機系統,是分析與處理海量地理數據等地理環境有關問題的通用技術。廣泛應用於資源調查、環境評估、區域發展規劃、公***實施管理、交通安全等領域。目前在水利方面發揮越來越重要的作用。

GPS是壹種可以定時與測距的空間交匯的導航系統,通過接收衛星信息來給出(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。因其提供全天候實時、高精度三維位置、速度及精密的時間信息,已經被廣泛應用於陸地、海洋、空間與航天領域各類軍用與民用目標的定位、導航與精密測量,尤其在大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航與管理、地殼運動監測、工程變形監測、資源勘測、地球動力學等應用更加廣泛,90年代後始應用與水利行業。

RS是數據獲取與更新基礎;坐標定位、局部監測是GPS的主要功能;數據存儲、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;網絡是3S的翅膀;水利應用科學技術是3S發展的動力。3S技術在水利行業中廣泛地應用於調查、監測、管理、評估等方面。具體地應用在水資源調查、水環境評估、防洪防汛、水土保持、河口演變、水利工程選址、水庫移民等方面的工作。

二、水利應用:

3S技術就像壹座多功能水庫,對信息起著集中、調節和凈化的作用,它兼容並蓄各種來源的信息,按地理空間坐標進行數據管理、查詢和檢索,通過地學分析、空間分析、相關分析、模擬和預測等手段進行科學加工與決策,提供多層次和多功能的信息服務。因此3S技術在水利信息化也就是水利現代化中起著並將繼續起著至關重要的作用。3S技術主要應用在以下壹些方面:

1、在防洪減災中的應用:

(1) 數據采集與提取在雨情、水情、工情、險情與災情等方面應用

(2) 數據與信息的儲存、管理與分析方面,即防洪、減少、救災的信息管理系統。

(3) 防汛決策支持方面如災情評估、避險遷安、搶險救災路線、氣象衛星降雨定量預測等。

2、在水資源生態環境管理中應用:

“3S”技術在解決水資源與生態環境調查、動態監測水資源、生態環境變化、管理水資源與生態環境數據重要作用,RS可以提供動態更新數據源,GIS提供空間數據庫管理、分析、應用的工具,GPS提供水利實施等空間定位基礎。

3、在水土保持中應用:

RS為壤侵蝕調查提供信息源,GIS分析土壤侵蝕因子,進行評價侵蝕

類型、程度及侵蝕量估算

4、在河道、河口、河勢動態監測中應用:

對泥沙淤積、泥沙分布幾河道、河口、河勢動態監測。

5、在水庫庫容與湖泊動態變化監測:

對湖泊面積容量變化及泥沙含量等監測。

6、水環境監測、評價與管理:

水質監測、水環境信息管理、水環境遙感監測。

7、旱情監測、灌溉面積監測與規:

旱情預報、動態監測幾抗旱決策支持,有效灌溉面積與實際灌溉面積監測及灌區規劃與動態管理。

8、水利水電工程建設和管理

3S是水利水電工程選址、規劃、乃至設計、施工管理中十分重要的工具,例如移民安置地環境容量調查、調水工程選線及環境影響評價、梯級開發的淹沒調查、水庫高水位運行的淹沒調查、大中型水利工程的環境影響評價、防洪規劃、大型水利水電工程抗震安全、河道管理、大型水利水電工程物科貯運管理、蓄滯洪區規劃與建設等等。

9、災情評估,主要包括以下幾方面的內容:

災前評估:可能造成的經濟損失;可能的受災人口(涉及社會因素);遷安能力(人數、道路、車輛調度);重點保護區(交通大動脈、重要工業基地、軍事要地);搶險物資儲運。災中評估:確定災情及發展趨勢;救災物數量與運輸路線;為後繼洪水調度方案決策提供依據;遷安人員的安置;災後重建的準備。災後評估:上報損失的核實;為防洪規劃提供信息;為災後重建提供方案。前景展望:

在以信息化帶動水利現代化的戰略方針指導下,3S在水利行業的應用將“無孔不入”,而且迅速地占領管理和決策層面,並且勢必作為基礎技術支撐,進入數字流域或數字水利的框架。而且在水利行業開始應用的主要有以下幾個趨勢:

1、網絡化

WebGIS可用於除了壹般數據外的特殊數據類型,尤其是矢量數據的處理,以網絡瀏覽器為應用工作平臺,在客戶端可以實現對矢量數據的操作,可以在多個客戶端實現原來在本機上才能實現的功能,並可通過網絡遠程調用和發布各類數據、圖形、圖像。

2、集成化

水利信息化進程中的3S技術在實際應用中不僅要通過數據接口將RS、GIS、GPS嚴格地、緊密地、系統地集合起來,使其成為壹個更具有應用價值的大系統,往往還要跟其他的諸如MIS或OA等系統緊密結合,方可滿足需求。因此, 3S技術與外部系統無縫集成是必然的發展趨勢。

3、以數學模型和決策分析為支撐

對於水利工作者來說,僅對圖形進行簡單的瀏覽、查詢是沒有太大意義的。如何要讓3S在水利行業發揮出更大的作用,就要利用3S軟件特有的專業分析功能。水利行業要求3S系統平臺提供專業的分析算法和專業模型,以便對各種水利數據進行深層次的分析,使系統具有輔助決策支持功能,為有關部門提供科學的計算結果和決策依據。

4、實時三維和虛擬現實技術

水利上很多問題是時間序列問題、動態監測及過程問題。因此,加上時間維的3S技術應用需求很廣。三維尤其是實時的三維3S系統為各種水利信息提供了更為直觀的表現方式。在調水線路沿線貫穿飛行、城市及蓄滯區洪水演進、水利工程布置、大壩及堤防等工情信息的表達、地面與地下結合的地質構造描述、水流流動的三維表現、廠房或結構內部的描述、庫區的描述、宏觀地形地貌表現、通視性分析等等方面使用得特別多或者是特別有前景,而且它也是虛擬或仿真的基礎。

5、標準化

標準化就是要做到可移植性,互操作性,可收縮性,通用環境。其內容包括數據,數據交換,數據庫轉換,圖形,軟件,硬件等方面及地理,算法,解譯與行業等方面的標準內容。

6、組件式GIS(ComGIS)

GIS軟件的技術體系經歷了GIS模塊、集成式GIS和模塊式GIS這三個階段後,已發展到了組建式GIS階段,即基於組件平臺,以壹組具有某種標準通信接口實現交互,甚至是跨計算機交互。ComGIS使軟件的可配置性、可擴展性和開放性更強,使用更靈活,更便於二次開發,特別有利於應用系統集成和拓展。

三、結論:

“3S”是遙感技術RS、地理信息技術GIS、以及全球定位技術GPS的統稱。“3S” 技術在水利行業中廣泛地應用於水資源調查、生態環境管理、旱情監測、灌溉面積監測與規劃、水環境評估、防洪減災、水土保持、河口與河道及河勢演變動態監測、水利工程選址、水庫庫容與湖泊動態變化監測、水庫移民等方面的工作。隨著計算機技術的飛速發展,“3S”水利應用越來越廣泛和深入,將來的發展方向壹定是具有海量數據存儲功能、網絡功能、地理信息建模功能和無線通訊功能的3S集成系統。

總之,要在水利行業更好地應用和發展3S技術,必須在進壹步加強標準化、規範化的基礎上,大力開展基礎數據庫的建設、尤其是富有水利行業特色的數據庫,如蓄滯洪區空間展布式社會經濟數據庫、雨情和水情數據庫、水旱災情數據庫等等。此外還要加快提高3S技術的應用水平,充分發揮3S現有的和潛在的功能,並且與網絡計算機等高新技術以及水利行業本身的技術緊密地結合在壹起。為水利信息化和現代化作出它應有的貢獻。