3S技术在水文与水资源工程上的应用分析
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摘 要：随着社会经济的不断发展，水文水资源工程也逐渐朝着新的目标迈进，对水文水资源工程技术的要求也越来越高。3S技术是水文水资源工程领域最先进、最有效的管理和应用技术。它不仅可以进行水文自动检测，而且对保证水资源工程的整体质量起到一定的作用。
关键词：3S技术；水文；水资源工程；应用
1 前言
3S技术即地理信息系统，遥感技术以及全球导航卫星系统的统称。3S技术在上世纪90年代初被提出，至今发展已接近30年，在工业、农业、灾害监测、生态环境保护、智慧城市等众多领域得到广泛应用并产生出巨大的经济效益与社会效益。随着信息技术的不断普及和大众需求的增加，3S技术发展方兴未艾。
2 基本概念
2.1 地理信息系统
地理信息系统是在计算机软硬件的支持下，对地理空间数据进行采集、存储、管理与分析的一种空间信息系统，由人员、数据、硬件、软件和过程五部分组成。GIS作为一门交叉学科，综合了计算机科学、地理学、测绘科学等多个领域的成果。随着地理信息产业的发展，其在政府、企业、产业及科学研究等方面取得广泛应用。
2.2 遥感
遥感即在远距离或高空利用传感器采集地物辐射的电磁波谱信息，根据地物产生的波谱信息进行地物识别、分析与应用。卫星遥感可根据采集的电磁波段分为可见光遥感、红外遥感、多谱段遥感、紫外遥感和微波遥感；根据传感器平台，其可分为地面遥感、航空遥感和航天遥感。遥感技术被广泛应用于气象观测、灾害监测、生态资源、地图测绘及军事侦察等领域。
2.3 全球导航卫星系统
全球导航卫星系统是利用一组卫星的伪距、星历等数据对地面进行点位观测的一种技术。GNSS在政治、经济及国防等领域有着重大意义，是国家安全和社会经济的重要基础设施，也是一个国家综合国力的重要体现。中国自主研发的北斗卫星导航系统（BDS）是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）和欧盟伽利略卫星导航系统（GalileoSatelliteNavigationSystem）之后的第四个成熟的卫星导航系统。除军事应用以外，GNSS技术也在交通运输、气象、个人位置服务、应急救援等民用领域应用广泛，并产生出巨大的经济社会价值。
2.4 3S技术集成
GIS、RS和GNSS结合自身优势，弥补彼此的不足，3S的集成应用分为GPS与RS的结合、RS与GIS的集合和GPS与RS的两两结合和三者的集成应用，其中三者的集成应用成为人们追求的目标。早前的3S集成应用基本处于系统间相互调用功能的基础阶段，目前3S集成向一体化系统发展，利用GNSS快速获取地面实时位置信息，RS为应用研究提供基础数据，结合GIS进行数据实时查询与分析。“3S”集成具有重大意义，也具有相当难度，集成方式多种多样，宜从简单到复杂，从低成本到高成本，关键在于要找到它的应用市场。
3 3S技术在水文与水资源工程中的实际运用
3.1 对断层中地下水进行分析
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性质、规模、活动性等有直接的关系。根据断层力学性质进行分析，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。对可溶性与非可溶性的岩石判断，会影响含水带宽度，断层如果具备含水的条件，即为富水断层。根据断层活动性来分析，非活动性断层不论压性与张性，破碎带被填充产生胶结或固结，都可以判断为非富水断层。根据以上原则，应用GIS进行断层富水的分析，按照翻译的成果与地质构造，把断层根据力学性质分成张性与张扭性断层、压性和压扭性断层，判断是否是富水断层。构建压性和压扭性的断层、与性质不明的断层10m缓冲区，把断层线转变成区，和岩性遥感的解译图分析空间叠加，来获得断层10m岩性信息。把断层10m缓冲区岩性信息输出，根据判断原则来分析出断层富水性。判断原则为若碳酸盐岩石大于断层10m的缓冲区一半，就可以判断出断层是富水断层，相反就是非富水断层，在GIS中可以实现可视化。
3.2 对碳酸岩含水程度的分析
①需要充分的分析出碳酸盐岩中的含水量与岩层的厚度、岩性以及岩层裂缝的发育程度，通常情况下通过长时间的观察与GIS技术对碳酸鹽岩石的性质进行分析的同时还可以分析出地层的厚度与碳酸盐岩断裂的程度，根据碳酸盐岩层的分析能够有效分析出岩层的含水量与岩层的实际结构与情况，这样一来就可以为水文与水资源工程的进行提供相应的基础保障。②根据GIS技术对于碳酸盐岩的实际分析可以确定供水性能与地下岩层的实际数据信息并计算出碳酸盐岩的溶隙密度。将已经分析出的数据结果与相关的数据信息进行比对，以便能够确保现有的数据信息可以为水文与水资源工程的进行提供保证。③根据实际数据结果显示碳酸盐岩的溶隙密度若高于岩层溶隙密度的平均值就可以形成含水量较大的含水层。
3.3 在地形测量设备中3S技术的作用
首先针对水文与水资源进行分析，在实际分析的过程中可以将水资源的实际数据信息与相关数据信息进行比对，以便能够确保实际水质可以为水文与水资源工程的进行提供基础保障。其次需要通过地形测量设备对水下地形绘制出相应的水下地形图而后通过飞机定位以及深度测量，在实际测试的过程中可以通过RTK技术与回声测探仪进行测量从而能够完成测量工作，以便可以为接下来的工作打下良好的基础。
4 问题与探讨
（1）数据标准不统一：受遥感卫星不同传感器影响，导致影像数据空间、时间及辐射分辨率的不统一，而目前还没有能够较好兼容不同数据的方法。另外，栅格数据和矢量数据拥有不同的数据结构特征，综合栅格数据和矢量数据的优点，构建一个统一标准、兼容不同数据的地理信息数据库，是3S技术发展的目标。（2）提升数据精度：现阶段GNSS技术大多只能用于室外定位，室内定位技术还未取得突破性进展，难以满足室内高精度应用需求；目前的定位信息大多为二维坐标信息，在像重庆这样的山地城市中往往不能提供精确的导航服务，因此加入准确的高程信息有助于解决这一问题。另外，提升遥感数据和GIS模型的精度，有助于将3S技术应用到更多精细化领域。（3）多学科整合：3S技术作为一门多学科交叉技术，不仅需要做到三者的内部整合，还需要与计算机网络、人工智能、大数据等众多领域深度结合。目前国内的3S主要集中于科研应用方向，对3S集成系统的开发工作还有待加强，而构建3S系统需要相关人员不仅具备3S技术知识，还应有计算机软硬件等各方面背景，因此应该加强培养多学科高素质复合型人才，为3S技术的发展提供充足的人才储备。
5 结束语
水资源无论是在生产活动中，还是在人们日常生活中均承担着至关重要的作用。水资源作为人类赖以生存的主要资源之一，其自身的发展水平直接关系到人们的生活质量。在实际发展过程中可以发现，社会各类生产活动对水资源量和水环境的影响较为突出，这不仅会对区域经济发展造成影响，还会为我国的水资源利用率造成较大影响。由此可见，针对水资源进行开发利用，宣传节水意识的重要性。
参考文献：
[1] 范博.节水现状存在的水资源问题及保护措施探究[J].黑龙江水利科技，2016（8）：69～70.
[2] 唐颖丰.临洮县水资源状况及开发利用分析[J].水利规划与设计，2018（1）：67～69+107.
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