摘要：随着科技的快速发展，3S技术在各个领域得到广泛应用。3S技术可以解决水文与水资源工程中的管理和实际应用，3S技术的应用也是水文与水资源工程发展的迫切要求和必然趋势。本文通过简介3S技术及其在水文与水资源工程中的应用实例，并指出存在的主要问题，展现了3S技术在水文与水资源工程中应用的广阔前景。

关键词：地理信息系统（GIS）遥感（RS）全球定位系统（GPS）水文与水资源工程

1、引言

水文与水资源工程以地球科学基本理论为基础，以水资源为主要研究对象，系统学习水资源的分布、形成、演化等方面的专业知识和技能，并将其应用于水信息的采集和处理，水资源的规划与开发、评价与管理等工作中。随着科技的快速发展，3S技术在各个领域得到了广泛应用。与高新技术接轨，不仅是水文与水资源工作的迫切需求，也是整个水利行业发展的必然趋势。水的时空分布特性和3S技术的空间特性及其强大的对海量数据的处理能力，决定了3S技术会在水文与水资源诸多领域如水循环、水环境质量评价及水资源合理有效利用等方面发挥重要作用。

2、3S技术的基本原理

通过3S技术的应用，可以以RS完成遥感影像图的获取，有着快速和实时、动态的信息功能，保证地理信息系统能够得到及时的、准确的、综合的资源与环境方面的数据，按照实际需要，对GIS数据库进行及时的更新。

GIS可以进行地理数据方面的数据采集、数据管理、数据查询、数据计算及数据分析，帮助遥感信息完成提取与分析、应用，提供必要手段与辅助的数据，使遥感数据自动分类的精度得到提高。而GPS还可以通过实时的、连续的对地球任意点经纬和高程的确定，对物体维和时间的精确，提供准确的空间定位和数据，以识别遥感图像完成地面控制与样本像元类型的判断，帮助图像完成几何校正与投影的变换，更好的完成分类服务。

3、3S技术在水文水资源工程上的具体应用分析

在水文水资源方面，可以使用RS和GPS收集基础数据资料，通过卫星远距离的资料传输，利用GIS进行编辑整理，并建立一个统一的数字化信息管理中心和虚拟的数据库平台，以各种水文专用模型对实测数据进行模拟、分析和预测，为水文水资源工作提供可靠的数据。

3.1水文勘测

对研究区域的湖泊或者江河图形与图像等资料进行收集，按照光谱特性与样本特征，建立起解译的标志，完成遥感图判读。应用GPS完成野外实地的定点、定位校核，对勘测区域的校核点进行数据库的分类和建设，评价勘测的结果。通过数字高程模型的建立，对等高线、面积、体积进行计算，确定沿江的地形和地貌特征及植被的分布规律。

3.2水文模拟

DEM分布式的水文模型作为现代水文模拟的技术发展趋势，是水文模型重要的发展方向。现阶段，水文模拟技术的发展是把水文模型和GIS结合在一起，使GIS数据可以在数据管理和空间分析、可视性等功能得到充分的利用。DEM也是GIS重要的数据构成，提取流域重要水文参数，例如：流域坡度和坡向、汇流网络及流域界線等方面。水文模型的建立，可能使流域内土壤、植被和大气中水运动进行模拟，完成地表与地下水演算。

3.3水文预报

以RS完成卫星云图和气象信息资料的及时接收，再结合自动监测的相关设备与系统，通过GI信息平台，完成动态电子地图在水文信息方面的查看，也可以通过模型库与人工神经网络及回归分析等理论与方法，完成水文要素的科学预测，例如：降水和洪峰流量、持续的时间等，帮助完成水量的调度与防汛、抗灾，提供十分科学、准确、及时的数据依据。

3.4防洪抗灾

对于防洪抗灾来说，初始阶段最重要的是洪水预报。要在洪水到来之前及时发出准确的预报，数据的采集至关重要。采用GPS建立流域的空间参考基准及大地控制网，获取基础地理数据，并提供洪水的静态和动态位置信息，在洪水形成初始阶段的风险评估及洪灾发生后的损失评估范围方面起到范围控制的作用。利用RS获取流域内的影像数据，并利用GIS获取数字矢量地图（DLG）、数字高程模型（DEM）和数字正射影像图（DOM）等信息。获取监测数据后，利用洪水期不同时间的高分辨率遥感影像数据、流域各测站的监测数据和GIS中的数字矢量地图数据进行叠加分析，获得流域洪水动态信息，如相对警戒水位，为调控系统决策提供依据或参考哪。在灾情预测与对策系统中，利用DLG、DEM、DOM数据和土地利用与土地覆盖数据、社会经济数据，对可能的受灾区进行多种方案的仿真和虚拟，通过评估，力求将损失降低到最低程度。

3.5水环境自动监测

水环境的自动监测包括数据库和计算机的通信网络作为基础，以自动化监测设备和3S技术结合在一起，保证水环境要素能够实时、高效而高精度的实现在线监测。既有监测信息获取和存储，也有监测信息的分析、管理和评价。对水浑浊程度和PH值等进行定量监测，再结合GPS完成污染位置的定性监测，实现地面沉降的监测。以GIS与RS技术完成水域分布、水体沼泽、水体富营养、泥沙污染及水土流失等变化的实时监控。

3.6断层富水分析

断层贮存了丰富的地下水，以集水的廓道和导水通道来分析断层富水的程度，这对于富水区分析来说，具有十分重要的意义，可以充分发挥出GIS数据分析的功能。对断层富水程度的分析，为了为工程水资源勘查提供充分的依据，更好的为工程服务。按照水文地质的相关理论，可以判断出断层富水程度和断层岩石类型及断层力学、规模、活动性等有直接的关系。根据断层力学的性质进行分析，张性与张扭性断层的结构十分疏松，而且多有空隙，具有很强的透水性与含水性，属于富水断层。

4、存在的主要问题

3S技术的综合应用是目前3S技术在水文与水资源工程应用中存在的主要问题。GIS、RS和GPS三项技术的综合应用并不是简单的技术叠加，而是三者之间的有机组合。GIS、RS和GPS三者集成利用，构成为整体的、实时的和动态的对地观测、分析和应用的运行系统，提高了GIS的应用效率。但在该领域的实际应用中，针对不同的应用阶段，较为常见的是3S两两之间的集成，即GIS和RS、GPS和GIS集成等，同时集成并充分发挥3S技术的应用实例则较少。因此，很多方面并没有实现3S技术真正意义上的集成，且其中的各项技术都还不够成熟，3S技术综合应用的作用还没有得到充分发挥。

5、结语

要在水文与水资源工程中更好地应用和发展3S技术，必须在进一步加强标准化、规范化的基础上，加快完善3S技术的综合应用，充分发挥3S技术现有的和潜在的功能，并且与网络计算机等高新技术以及水文与水资源管理本身的技术紧密地结合在一起，为水利信息和现代化做出科技贡献。

参考文献：

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[2]詹小国，文余源.3S技术在长江水利中的应用及展望[J].人民长江，2012，32（I2）：27-29.

[3]邓爱丽，庞清江，鹿新高，王伟锋.3S技术在我国洪水预报中的应用[J].水利经济2012，28（4）：45-47.

作者简介：袁观杰（1997.01.13-）男，汉族，湖北省咸宁市，身份证号：422326199701135858，本科生，研究方向：地理信息科学