赵青松

（河北省地矿局第五地质大队，河北 唐山 063000）

0 引言

在水资源工程建设中，3S 技术获得广泛应用，尤其在水源治理、南水北调、水资源开发、水资源保护等方面，都发挥了关键作用。3S 技术以信息技术、传感技术和互联网技术为支撑，其在水资源开发和管理中的应用不断深入，符合时代发展和经济建设的需求。因此，相关部门要给予3S 技术以高度重视，结合水资源工程现状合理应用，发挥其技术优势，推动我国水资源开发事业的可持续发展。

1 3S 技术

1.1 GIS 技术

GIS 技术即地理信息系统，其以信息技术和地理知识为支撑，利用图像构建空间系统，通过对制定空间地理信息的数据采集和分析，将数据信息以图像或者地图的方式呈现，进而满足使用人员的实际需求。随着计算机技术的发展，三维成像技术已经十分成熟，将数据通过三维立体图像的方式呈现，还可以提升图像的全面性和直观性。随着GIS 技术的发展，三维成像技术已经在多个领域实现了广泛应用，在地质勘查、工程检测、地理学、水资源工程等方面都发挥了重要价值。

1.2 RS 技术

RS 技术即遥感技术，属于一门新型技术，该技术主要是通过遥感设备完成数据采集，当前较为常见的遥感设备为无人机和无人潜艇。遥感技术的工作原理是在遥感设备上安装摄影设备和传感器，在摄影中将采集的数据传输到地面，通过计算机分析进行数据处理，较为常用的传感器包括电磁波传感器和光辐射传感器。在遥感技术应用中，由于维度和空间不同，其接收的电波也存在差异，便于工作人员及时识别、核对信息。当前遥感技术已经在军事侦察、环境监测、自然灾害预防、山体监测以及气象监测中得到广泛应用。

1.3 GPS 技术

GPS 技术即全球导航卫星系统，随着我国航空航天事业快速发展，GPS 技术也更加完善和先进，以北斗为代表的卫星系统已经处于世界领先地位。利用GPS技术获取的数据具有较高的精度和可靠性，目前随着GPS 技术的成熟，其在军事、民生、环保、工程等领域不断获得应用，具有显著的经济价值、社会价值和生态价值。

2 3S 技术在水文与水资源工程中的应用理论分析

随着我国水资源开发保护事业的蓬勃发展，水文与水资源工程的数量也持续增加，应用3S 技术进行工程测量和数据获取，具有较高的便捷性、高效性，特别在探测水下地形中，其应用优势较为明显。通常情况下，探测地形主要是以横截面为准，而结合水资源工程需求，将截面布置在河道上，利用水位、水面等数据测量，可以掌握水域深度，便于探测水下地形。3S 技术在具体应用中，可以利用RS 遥感技术对河流的宽度、长度等数据进行测量，应用GPS 技术可以科学定位测量位置，确保实地面积和高程；应用GIS 技术能够将获取的数据分析，根据数据和信息形成数字化三维立体地图，为工程建设提供辅助作用[1]。

2.1 水文勘测

水文勘测属于3S 技术应用的主要方面，可勘测指定水域的水势、水源等内容，其应用理论如下：水文勘测主要在野外进行，GPS 技术在野外勘测中具有较强的应用性，能够对勘测位置进行准确校正和定位；RS遥感技术通过无人机等飞行器实现测量，在既定的测量区域中，可以将数据传输到地面，低区域的地貌特征、地形情况进行分析；GIS 技术可以根据获取的数据，构建合理的数字高程模型，并且对体积、高线以及面积等数据科学计算，同时，GIS 技术还能够确定水下地形、地貌以及植被分布，具体显著的应用效果。

2.2 水文模拟

在水文与水资源工程中，应用GIS 技术的主要作用是确定地形地貌，并且将获取的数据通过地形或者模型的方式呈现，而随着科学技术的发展，地形图更加直观，三维立体模式为主。在水文模拟中，主要通过DEM 技术实现，将水文模型和RS 技术充分结合，能够实现测量数据的可视化和精准化，进行可视化操作和空间化分析。同时，同时DEM 建模，还可以掌握地形的关键数据，包括流域界限、坡度等，促使模型更具参考和使用价值[2]。

2.3 水文预报

水文预报属于水文与水资源工程中应用3S 技术的重要功能，通过科学的预报能够为当地防洪救灾提供指导，3S 技术在具体应用中，主要是利用RS 技术对水域相关数据进行采集，然后通过对云图动态分布和气象资料开展分析，将分析数据与GIS 获取的地理信息技术相结合，形成水文气象模型，模型中涉及大量的水文要素，可以做出提前预报，例如洪峰的持续时间、流量等参数，进而帮助相关部门判断洪峰造成的影响，制定应对措施和居民疏散计划。

2.4 水环境监测

水环境监测工作具有一定的动态性、即时性和持续性，在监测活动中，3S 技术发挥了关键作用，其应用理论如下：通过自动监测设备实现监测工作，将自动化和智能化监测设备与3S 系统结合；例如在RS 技术应用中，将红线测量仪安装在无人机上，可以实现对水环境污染程序的动态监控；将传感器与GIS 技术相结合，可利用传感器及时传递的数据，判断水环境的污染物、污染程度、pH、重金属含量等[3]。

3 3S 技术在水文与水资源工程中的具体应用

3.1 在工程规划中应用

水资源是一种重要且稀缺的资源，我国拥有丰富的水资源储备量，但是由于人口众多，人均占水量落后于世界平均水平，水文与水资源工程能够对水资源进行合理使用和科学开发，从源头规避水资源浪费情况。在以往的工程规划中，需要消耗大量的人力和物力资源用于采集信息数据，进而为工程建设提供数据支撑。应用3S 技术可以快速完成数据采集，减少企业的人力和物力资源投入，数据采集具有高效性，数据真实可靠。例如在判断水域水量中，可利用GIS 技术可以获取水域的宽度、长度、流速等关键数据，然后利用计算机技术建立水体流量模型，以三维立体成像的方式，帮助工作人员判断水体流量[4]。

3.2 在水污染监测中应用

当前我国政府提出构建“生态型社会”这一理念，生态发展也深入人心，人们对生态保护也更加重视。在以往粗放式发展模式下，水污染情况较为严重，在开展水源治理中，需要通过污染监测，明确水源的污染源、污染程度、污染物性质，进而制定科学的整治方案。在水污染监测中应用3S 技术，能够对指定水域的污染变化情况进行分析，例如应用RS 遥感技术，可以通过无人机对整个水域进行监测，及时发现排放污染物的源头，将具体位置传输到地面；又例如应用GIS 技术，能够对水域污染程度的变化进行动态分析，并且建立水源污染模型，便于相关部门掌握水域的污染程度和污染情况，制定科学的应对处理措施。

3.3 在预防洪涝灾害中的应用

洪灾属于一种自然灾害，具有突然性、不可预见性以及破坏性等特点，如果发生严重洪灾，会危害当地居民的财产和生命安全，如果可以在发生洪灾前及时预警。紧急撤离当地居民，则能够降低洪灾的危害，避免造成社会动荡和居民伤亡。随着科学技术的发展，3S 技术在洪涝灾害预防中获得深入应用，对促进防洪工作的全面开展具有重要价值。例如应用RS 遥感技术，能够对水域的水量变化信息进行动态采集，将数据传输到地面，便于工作人员判断水量变化情况；又例如应用GIS 技术，可以获取水域的相关图片、影像和数据，构建准确的水量变化模型，提前预判可能发现的洪灾，进而制定相关应对方案。随着遥感技术的发展，其在灾区重建中也发挥了关键作用，利用无人机可以对灾区情况进行全面监控，为制定重建计划提供数据辅助。

3.4 在水土保护中的应用

当前，我国广大农村地区普遍存在水土流失问题，不仅对当地生态环境带来负面影响，还阻碍了经济建设进程，水土保护已经成为当地政府和农业部门的重要任务。在开展水土保护中应用3S 技术，能够快速完成数据获取，通过数据分析制定科学的应对方案。水土流失是一个缓慢的过程，应用GIS 技术水土流失数据进行动态采集，通过每天产生的数据建立模型，通过模型分析掌握导致水土流失的原因，为开展防治工作提供帮助。

3.5 在地形测量中的应用

在开展水文与水资源工程中，地形测量属于关键环节，数据的准确性、科学性与工程建设质量密切相关，而在应用3S 技术中，需要整合各个技术的优势，进而缩短测量的周期、保证数据真实。在地形测量中，通过GIS 技术能够对海量的数据进行处理分析，处理过程为：智能化采集、动态储存、集成管理以及综合处理；应用GPS 技术可以快速、实时的提供目标空间信息；应用RS 技术可以快速获得目标地点的数据信息。将3S技术进行整合，能够快速得出目标地形的具体信息，并且生成三维立体图形，实现智能化、实时化以及自动化测量。同时，3S 技术还可以解决以往测量中存在的问题，例如在测量地下平面和地形高程中，通过应用GIS 技术能够快速生成数据，得到高进度的地形图和断面图。

3.6 在断层富水分析中应用

断层是工程建设中较为常见的现状，断层通常是指地区内存在的导水通道，富含大量的水资源，需要对其富水进行科学分析。在应用3S 技术中，首先，需要结合当地的地理信息和地理资料，对断层进行初步判断，重点分析其岩性，不同材料和结构的断层，其透水性能和储水性能存在差异；其次，利用GIS 技术获取其地理信息和水文地质等信息，判断断层岩石的疏松程度，如果结构较为疏松，则富水含量较大，乳沟结构较为紧实，则富水含量较小；最后，应用GPS 技术和GIS 技术，采集和分析断层数据以及岩层结构，将各项数据以图像的方式呈现，能够帮助工作人员更加准确的判断其富水含量。

3.7 在水资源自动监测中的应用

水资源监测属于水资源开发和利用的基础性工作，在自动监测中应用3S 技术，能够节约物力以及人力资源，进而保证监测质量和数据准确。检测单位首先要建设监测信息化平台，将动态获得的数据信息上传到平台上，而获取信息的方式则为3S 技术，例如应用RS 遥感技术，对指定水域的宽度、流速进行动态监测；利用GIS 技术，将数据生成可视化图像，并且实现数据的自动化保存和利用。同时，将GIS 技术和RS 技术充分结合，还能够对水资源的污染情况、水土流失、富营养化以及污染源分布进行监控

3.8 在水文勘测中的应用

在勘测水文地质中，3S 技术也发挥了关键作用，其能够对江河湖泊的具体情况进行探测，获取图形、图像以及数据等相关信息，并且将数据储存到云端。例如利用RS 遥感技术，能够动态收集各项水文地质数据，然后将其传输到地面，利用GIS 技术进行数据建模，使用GPS 技术核对相关位置和数据，确定检验范围。在完成图像建模后，可通过三维立体图形将数据直观展示给使用者，完成水文地质的全面勘测。同时，应用数字化模型，还可以体现勘测目标的体积、面积等数据，进而更好地体现勘测区域的地貌特点和水文特性。

4 在水文与水资源工程中3S 技术的应用关键点

4.1 落实前期准备

在应用3S 技术之前，需要制定科学的应用方案，并且遵守相关法规法律在明确技术方案后，制定RS 遥感飞行的路线。同时，施工单位还要准备好相关人员、设备以及材料，对工程成本、质量、速度以及安全等因素进行综合考虑，为后续的工程建设夯实基础。

4.2 做好组织协调

在3S 技术具体应用中，施工单位需要做好组织协调工作，如果发现工作中存在问题和不足，要及时组织人员解决，并且对原本的技术方案进行妥善修改。同时，在连续作业中还要做好交接工作，规范临时设备的使用行为，确保后续工作的有序和顺利进行。

5 结语

总而言之，随着社会的蓬勃发展，水作为一种重要的资源，在社会生产、居民生活和经济建设中扮演了关键角色，在水文和水资源工程中应用3S 技术，能够显著提升工程质量，实现水资源的科学开发利用，充分满足社会居民的用水需求。因此，相关部门要积极开发和利用3S 技术，扩大其应用范围、提升其应用价值，缓解社会生产与水资源管理的矛盾。