1、试论 3S 测量技术在水利工程测量中研究应用摘要：现代测绘技术的不断发展，测绘仪器设备在不断更新，水利工程中的测量技术也在不断的发展变化的，也给水利工程带来很大变化。本文陈述 3S 技术发展动态及其在信息技术发展中起到作用，分析 3S 技术在水利工程测量领域中应用及发展前景。 关键词：3S，测量技术；关系；水道测量； 中图分类号：TV 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 3S 技术是遥感技术(Remote sensing，RS)、全球定位系统(Global positioning systems，GPS)和地理信息系统(Geography Information Systems，GIS)统称
2、，是传感器技术、空间技术、计算机技术和卫星定位与导航技术、通讯技术相结合，涉及多学科对空间信息进行采集、管理、处理、表达、分析、应用和传播现代信息技术，经常联合起来共同进行某一项水利工程项目，各种分担着不同的作用，以及起到不同的工作意义这是水利工程发展的必然趋势。 2 3S 技术及发展现状 GIS 作为一个专门管理地理信息计算机软件系统，能够灵活做到把各种地理信息分门别类、分级分层地进行管理；而且还能将它们进行各种分析、组合、再分析、再组合等；还能检索、查询、修改、更新、输出等。 “可视化”功能更是地理信息系统一大特色，就是把所有信息通过计算机屏幕逼真地再现到地图上，成为信息可视化工具，使信息
3、规律和分析结果清晰直观地表现出来，同时还能在屏幕上对“信息”实行动态地监测。 RS 是指从外层空间或高空接收来自地球表面各种地物电磁波数据，并通过对这些信息进行摄影、扫描、处理和传输，因而对地表各类现象和地物进行远距离识别和控测现代综合技术。遥感应用从从区域发展到全球、静态发展到动态、从地面发展到太空，其间经历多年探索。它技术动态主要体现在高分辨率、多遥感器、多时相上、多角度。发达国家力争科技制高点一直是航空、航天遥感技术。获取区域数字图像新热门技术是近影测量，当前遥感研究两大热点是成像雷达和光谱仪。遥感信息处理技术也得到发展。 GPS 是美国从 20 世纪 70 年代开始研制，在 1994
4、年全部建成，是具有海、陆、空全方位实时三维定位与导航能力新一代卫星定位与导航系统。GPS 由空间星座、用户设备和地面控制等三部分构成。GPS 测量技术具有高精度、全天候、自动化、高效益等明显优点，并且能够高效、快速、准确地提供点、线、面要素精确三维坐标以及其他相关信息，所以GPS 被大量应用于军事、民用交通(船舶、汽车、飞机等)导航、摄影测量、大地测量、土地利用调查、野外考察探险、精确农业以及日常生活(休闲娱乐、人员跟踪)等多种领域。 RS 负责采集信息; GPS 负责各类信息精密三维空间地位、时间信息获取和三维速度;GIS 只对各类信息进行分析处理, 构成完善地理信息管理系统。测绘学科与其他
5、相关学科融合与交叉被 3S 技术表现淋漓尽致, 其本身也在不断地发展。在 3S 技术集成中, RS 用于快速、实时提供大面积地表物体及其环境地理与几何信息及各种变化, GPS 主要是实时、快速提供目标三维位置, GIS 则是许多来自时空数据应用分析和综合处理平台。 GPS 技术在我国应用已开始进入商业化和民用化；位于世界先进水平是 RS 技术；大中城市 UIS 建设正在应用 GIS 技术。RS 在生态学上直接应用包括收集数据信息源、动态监侧和生态调查, 间接应用包括灾害危险和预测预报等级确定等。GIS 在生态学上运用具有以下特点: 能够分析其他生物体或环境与生态实体相关空间定位对它自身功能副作
6、用,也能分析大多数空间尺度下数据.GPS 在生态学上主要应用于生态定位、调查, 一般与 GIS、RS 联合起来使用。 3.水文测量存在的问题 以水量调度和水道治理为应用目，包括描述及测量水下泥表面及相邻地带某些特性应用科学是水道测量。很久以来，经常利用经纬仪、六分仪、水准仪测定这些传统测量方法测量水道水文，不仅测量标志耗费大、劳动强度大，不能满足水道动态监测及防洪减灾、河流治理需要，而且测量精度低、周期长。水文测量基础业务之一是水道水下地形测量及冲淤量、容积计算，时时解冲淤变化及水道变化资料，为泥沙有效控制、水资源合理调度、防洪减灾正确决策、发电和灌溉等各项科学管理工作提供根本依据。水道主流变
7、化分析主要是把河势情况反映出来。水道演变分析重要环节是水道冲淤分析，工程中经常运用断面法，即利用水道槽蓄量大小变化对水道冲淤做出判断。使用该方法前提是保证断面间距数据正确，断面间河床和水底地形变化规则，并且没有支流。而实际地形变化多种多样，河床高低不等，因而该方法计算冲淤量不能准确反映水道冲淤改变情况。 43S 技术在水利工程测量中应用 如今人类越来越认识到水利工程重要性，同时也意识到 3S 技术对水利工程重大作用。3S 技术在水利工程领域中应用主要有如下体现。 4.1 遥感技术在水利工程测量中应用 以遥感技术得到水道信息通过信息提取产生需要专题图像，经过计算机图像增强、图像校正、图像变换、图
8、像分类及图像数据结构转换，把遥感信息当作信息源提供给 GIS。为确保地形图与遥感图像保持地理几何位置统一性，必须对遥感影像进行适当投影变换，然后把图像处理结果变成 GIS 能够读取数据格式。动态变化监测数据源为多时相遥感影像，经过着重分析水体信息特征提取和最佳组合波段选择图像处理方法，使遥感技术在水环境方面研究有一定理论依据。与此同时，运用数字遥感技术就可以对随时间变化水域枯水期、丰水期变化水域进行动态监测，为抗洪、防洪、水资源合理调度、水道规划治理工作提供有力科学依据。水深遥感是利用可见光在水体内具有很强穿透能力，再通过卫星、飞机等遥感平台，利用摄影机、辐射计等遥感设备，把水下某一深度范围内
9、立体单元信息依照一定规则采集下来，最后通过信息处理软件把可见光空透水体厚度信息分离出来，就能获得水深。 4.2 GPS 技术在水利工程测量中应用 GPS 现在已经转为民用，并被各个领域广泛应用。它在水利工程测量中具有具有全天候、连续性、导航定位、经济性等许多优点，可以为用户提供准确而精密数据。比如：三维坐标、时间和速度等。静态作业模式高精度测量运用范围一般比较大，主要用于国家大地测量、地壳变形观测、大坝变形等测量，而快速静态测量有着厘米级精度与高效作业优势，所以被极快推崇运用于普通水利工程测量，而在工程放样中广泛应用是 RTK 测量，因为它具有实时性、快速性、厘米级精度等优势。RTK 系统足可
10、以满足水利工程测量要求和数据采集，它是由接收设备、GPS 无线电通讯设备、配套设备及电子手簿构成，整套设备拥有便捷、高效、精准、操作简单等优势，在水利工程测量中具有很大应用前景。使用者可根据待测点精度指标来定观测时间，最后使作业精准性、高效性变为现实。GPS 动态定位技术和静态定位技术相结合办法可以精准、高效、实时地完成水利工程平面控制测量。采用常规方法和 GPS 技术相结合方法可以使水利工程生产效率得到极大地提高。 4.3GIS 技术在水利工程中应用 水文资料管理重要工具是 GIS。在 GIS 中还有计算曲率、距离、周长、表面积等工具，随时都可以调用，通过 DEM 模型就能很容易得到某点高程
11、。冲淤分析是水利演变主要分析。GIS 运用 DEM 模型数据就可以马上求出两冲淤监测断面间冲淤量，并且使精度得到极大提高。某地冲淤过程累积图、水道某断面图绘制等，可以从图上读取数据并自动绘制成图。这些 GIS 功能对于解水道演变规律、分析水道演变成因起着十分积极作用。在水下地形冲淤变化分析中，GIS 技术比传统分析方法更加科学、精确度更高且合理。 5 结束语 运用当代通讯技术可以把 RS、GIS 和 GPS 合理地集成起来, 变为各个行业进步和发展有力技术手段。总之，3S 技术大量运用，使水库监测管理、水道、以及水文测量勘测变得简单、方便，为水利工程勘测及动态监测、管理方面提供一个全新愿景。 参考文献 申太祥.遥感技术在水利工程地质勘测中应用J. 陕西水利.2010.5. 吴江南,王根英.浅谈 3S 技术在水利工程地质勘测中应用与发展J.科技资讯. 2010.17. 徐智,朱立新.GPS 技术在水利工程勘测中应用J.内蒙古水利. 2011.6. 作者简介：杨森，女，工程师，就职于南阳市水利建筑勘测设计院，主要从事工程测量、地籍测绘等工作。
