◎ 梁國　廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院

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水利工程測量中3S技術(shù)的運用

◎ 梁國廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院

摘要：本文首先對3S技術(shù)所指的內(nèi)容和自身的特點進行概述，之后指出傳統(tǒng)河道水文測量方法的一些不足之處，最后再對3S技術(shù)在水利工程測量中的運用分別進行介紹。

關(guān)鍵詞：水利工程 測量 3S技術(shù)

1.引言

水利工程是國家十分重要的基礎(chǔ)設(shè)施，不僅影響到國家經(jīng)濟的發(fā)展，還會影響到公民日常生活的正常進行，因此，對水利工程的測量和保護是一項十分重要的工作。然而傳統(tǒng)水利工程測量中使用的技術(shù)在保證測量的準確性和及時性方面存在較大的問題，對于維護水利工程的安全來講是不利的。3S技術(shù)出現(xiàn)后，因其自身的優(yōu)勢，逐漸被應(yīng)用于水利工程的測量中。

2.3S技術(shù)概述

2.1內(nèi)容

3S技術(shù)是RS（遙感技術(shù)），GPS（全球定位系統(tǒng)）和GIS（地理信息系統(tǒng)）的統(tǒng)稱，它是一種融合多項學(xué)科和多種專業(yè)的現(xiàn)代化信息技術(shù)，主要被用于信息的收集，分析和處理；又因為其能夠獲取測量對象和其周邊環(huán)境等空間信息，因此，還可以通過建立模型的方法對測量對象進行管理。

2.2特點

3S技術(shù)包括三種不同的技術(shù)，每種技術(shù)都有獨特的特點：

（1）遙感技術(shù)（RS）的特點：通過使用高空衛(wèi)星對測量的對象進行探測，可以做到無接觸勘探，并將測量出來的信息進行收集和分類，以便于之后的分析和處理。因為使用的是高空衛(wèi)星，不必對測量對象進行實地接觸，因此，當測量環(huán)境復(fù)雜時，就可以使用遙感技術(shù)，能夠降低測量難度，而且還可以代替人工測量，提高測量的準確度；

（2）全球定位系統(tǒng)（GPS）的特點：全球定位系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用需要依靠衛(wèi)星通信技術(shù)，因為其定位的功能，主要被應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及軍事等方面。它可以在全球范圍內(nèi)進行快速準確的定位，進行速度測量以及為船舶，車輛等提供導(dǎo)航服務(wù)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，全球定位系統(tǒng)能夠與其他技術(shù)相結(jié)合，提高定位系統(tǒng)工作的準確度和精度。

（3）地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的特點。地理信息系統(tǒng)需要遙感技術(shù)為其提供數(shù)據(jù)和信息，并對這些信息進行分析和處理。遙感技術(shù)將所收集到的圖像信息或數(shù)據(jù)信息傳遞給地理信息系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)利用相關(guān)的計算機技術(shù)和一些軟件，對這些信息進行編輯和分析，并建立出相對應(yīng)的三維空間模型，表示出測量對象的空間構(gòu)造。

3.傳統(tǒng)河道水文測量方法的不足

（1）強度大，耗費多。為了對河道進行治理和調(diào)度水量，在進行河道水文測量時需要涉及到對水下泥表面和其相鄰地帶的物理特性的測量和描述。而在傳統(tǒng)河道水文測量方法中，需要使用經(jīng)緯儀，六分儀和水準儀等測量工具，在進行測量時，因為要重復(fù)不斷的利用多種工具進行測量，就會延長測量的周期，長時間的測量使測量人員承受著較高的勞動強度，對人力和物力的消耗大，并且最終測量的結(jié)果也不一定準確，會影響河流水文測量的效率和準確度，不能夠滿足對河流進行治理的要求，影響防洪減災(zāi)的效率。

圖1　3S技術(shù)中各部分之間的聯(lián)系

（2）需要掌握的資料多。進行河道水文測量時，涉及到對水下地形的測量，容積和沖淤量的計算，除此之外，還要對往年河道變化情況的記錄，以及往年沖淤量變化的記錄等相關(guān)資料的收集，還要收集和分析河道平面的形態(tài)以及河道的縱剖面的變化。只有具備這些豐富的資料，進行準確全面的分析，才能夠?qū)λY源的有效管理，為泥沙的控制和防洪減災(zāi)，以及水資源的灌溉提供充足的數(shù)據(jù)支持。

（3）分析難度大，難以保證準確度。傳統(tǒng)的河道水文測量方法必須在一定的條件下才能夠保證測量的準確性。舉例來說，在進行測量時會使用斷面法，而斷面法必須在保證斷面間距能夠準確測定，斷面間水底地形和河床變化平穩(wěn)，或者變化有規(guī)律可言，而且沒有支流的情況下，才能夠使用。但是在實際工作中，河道地形復(fù)雜，難以把握河床的變化規(guī)律，這樣就使得河道測量分析的難度加大，不能保證測量出來的結(jié)果的準確性。

4.3S技術(shù)在水利工程測量中的運用

4.1對遙感技術(shù)的運用

（1）通過遙感圖像獲取水文信息：在進行水利工程的測量時使用遙感技術(shù)，能夠得到測量對象的遙感圖像，再利用計算機技術(shù)和相關(guān)軟件，對得到的遙感圖像進行校正和分類，增強圖像的分辨率和地理位置對照的準確度等。在完成對遙感圖像的一系列處理工作后，將圖像傳給地理分析系統(tǒng)進行分析，能夠進行體積，高線和沖淤量等的計算，獲取需要的水文信息；

（2）通過遙感影像進行動態(tài)監(jiān)測：通過設(shè)置多臺傳感器，獲取測量區(qū)域在不同時段的遙感圖像，再利用遙感影像技術(shù)，把這些遙感圖像合成為遙感影像，從而能夠獲取測量區(qū)域在不同時段的變化情況，便于對水利工程進行定期或不定期的調(diào)查和測量，及時準確地反映出水利工程的實際情況，提高水利工程測量的準確度。而且因為能夠做到對水利工程的動態(tài)監(jiān)測，可以延長對水利工程的監(jiān)測時間，在不同的季節(jié)和不同的天氣狀況下，都可以維持對水利工程的監(jiān)測，當有異常情況發(fā)生時，可以做出及時的處理和解決措施的調(diào)整，并且因為能夠把不同時段的水利工程數(shù)據(jù)進行記錄，能夠進行對數(shù)據(jù)的分析，這對于及時了解豐水期和枯水期水域的變化情況，對提出防洪減災(zāi)對策，以及規(guī)劃水資源的合理使用措施提供數(shù)據(jù)支持，提高水利工程管理的科學(xué)性和及時性；

（3）通過水深遙感分析沖淤變化：可見光在水體內(nèi)具有穿透性，水深遙感根據(jù)這一特點，安裝輻射計和攝影機，再利用衛(wèi)星等遙感技術(shù)平臺，能夠?qū)λ乱欢ㄉ疃葍?nèi)的數(shù)據(jù)進行收集和處理。當信息傳遞到計算機后，可以通過相關(guān)的處理軟件，將可見光透的水體厚度信息分離，能夠推測出水的深度。而且還可以通過對入水強度輻射和水深以及水體渾濁度之間的關(guān)系分析，以及對輻射強度的測定和處理，得到水深數(shù)據(jù)。水深遙感技術(shù)因為可以探測到水下，經(jīng)常被用于河床沖淤的研究，在進行河床沖淤研究時，會出現(xiàn)難以得到部分數(shù)據(jù)信息的現(xiàn)象，為了繼續(xù)進行系統(tǒng)分析，不影響工作進程，可以根據(jù)以往的遙感資料進行謹慎的推測，完成對河床沖淤狀況的分析。

因為影響水深遙感測量數(shù)據(jù)的因素有很多，為了保證河床沖淤狀況分析的準確性，可以對不同時段的水深遙感數(shù)據(jù)進行分析，以降低誤差。同時，還可以將水深遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)結(jié)合使用，實現(xiàn)水下地形圖數(shù)字化，并對水下河床沖淤狀況進行實時分析。

4.2對地理信息系統(tǒng)技術(shù)的運用

（1）提高沖淤分析的準確度：地理信息系統(tǒng)技術(shù)能夠進行一系列的數(shù)據(jù)分析，比如，能夠進行水深距離的計算，水底某點的高程計算等，并且可以根據(jù)遙感或者全球定位系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，進行模型的建立，因為有模型可依，就可以大大提高河床沖淤分析的準確度；

（2）有利于科學(xué)的河道分析：地理信息系統(tǒng)能夠進行不同圖形的繪制，以及相關(guān)模型的建立。因為其能夠?qū)?shù)據(jù)進行不間斷地分析，就能夠?qū)λこ痰淖兓闆r進行繪制和觀察，有利于找出河床的變化規(guī)律，有利于提高河道分析的準確性和科學(xué)性。

4.3對全球定位系統(tǒng)技術(shù)的運用

應(yīng)用實時動態(tài)差分法：實時動態(tài)差分法（RTK）是對全球定位系統(tǒng)的進一步發(fā)展和提高，能夠避免常規(guī)測量要求點間通視，精度不均勻，費工費時等問題。因為GPS靜態(tài)定位和相對定位之后還需要進行后處理，而使用實時動態(tài)差分法可以避免后處理的過程，還可以解決因后處理失誤而造成的水利工程測量失誤。通過應(yīng)用實時動態(tài)差分法可以對水利工程狀況進行及時和持續(xù)的分析，提高水利工程測量的質(zhì)量。

將3S技術(shù)應(yīng)用于水利工程測量中，對于提高測量準確度，節(jié)省人力物力，實現(xiàn)準確的水利工程維護，以及防洪減災(zāi)措施的制定具有重要意義。

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