1、1浅谈信息技术在水文领域中的应用【摘要】：信息技术的应用极大的促进了水文工作的发展，本文以下内容将对信息技术在水文领域中的应用进行简要的分析，仅供参考。 【关键词】：信息技术；水文领域；应用 中图分类号：P331 文献标识码：A 文章编号： 1、前言 改革开放以来，我国的信息技术得到了很大的发展，特别是信息技术在各个领域的应用，极大的降低了劳动强度、提高了劳动生产率和成果质量，为我国的经济建设提供了强有力的智力支持。水文，是指自然界中水的变化、运动等的各种现象，其是一种非常复杂的自然界现象，也只有借助比较先进的技术才能更好的对其进行研究。本文以下内容将主要通过介绍 GPS、GIS、ANN、RS
2、 等技术在水土保持、水污染事故应急处置、水文预报、防汛抗旱这四个方面的应用，来阐述信息技术在水文领域中的应用。 2、GPS 在水文领域中的应用 GPS 应用到水文领域中，具有以下几个方面的优点：第一，全天候作业。由于 GPS 卫星分布合理，能为用户提供连续、实时的三维位置，三维速度和时间，在地球任何地点、任何时间均可连续同步观测到 4 颗以上的卫星，且测站之间不需点间透视，点位位置可根据需要可稀可密，使选点工作灵活，节约大量的造标费用，并不受阴天黑夜、起雾刮风、2下雨下雪等气候的影响，可随时进行 GPS 测量。第二，定位精度高、观测速度快。目前采用载波相位进行相对定位，精度可达 1ppm，而采
3、用单机定位精度优于 10 米，采用差分定位，精度可达历米级或者毫米级；在观测时间方面，随着 GPS 系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM 以内的相对静态定位，仅需 1015 分钟；快速静态相对定位观测时，每个流动站与基准站相距在 10KM 以内时，流动观测时间只需 13 分钟，然后可随时定位，每站观测时间只需几分钟。第三，功能齐全、操作简便。GPS 测量可同时测定测点的平面位置和高程，采用实时动态测量可进行施工放样；GPS 测量的自动化程度很高，操作员在观测时只需要安置和开启、关闭仪器，监视仪器的工作状态及采集环境的气象数据，而其它如捕获、跟踪观测卫星和记录观测数据等系列测量工作均由
4、仪器自动生成；随着 GPS 接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度，接收机的休积越来越小，重量越来越轻，极大地减轻了水保工作者的工作紧张程度和劳动强度，使野外工作变得轻松愉快。 根据作者多年的实践经验，认为 GPS 在水文领域中的应用主要有如下几个方面：第一，在水土保持生态资源勘测中的应用。在野外调查和勘测设计中，利用 GPS 技术可以准确定位水土资源的分布、野生群落和物种区域等指标的经纬度和高度，结合 GIS 技术，可在二、三维地图上加以标注，并计算出区域的面积，查询到该区域的气候条件等，并掌握当地生态环境变化规律。第二，在水土保持工程测量方面。应用 GPS 静态相对定
5、位技术，布设精密工程控制网，用于水土保持地形图、水土保持工程施工图、水土流失分布图等精密工程。通过加密测图控制点，应3用 GPS 实时动态定位技术（简称 RTK）和 GPS 三维测量工具可测绘出水土保持各种比例尺的地形图和用于水土保持工程施工放样。第三，在水土保持测高方面的应用。GPS 测高包括:GPS 测量椭球高；大地水准面模型；正常高转模到高程基准面等三方面的内容。一是求出高程异常值（H） ，GPS 测量得到的是椭球高（h） ，剥离出高程异常值（N） ；二是对距离的测定，虽有大地水准面和高程基准面影响,但仍可求出点与点之间的有效值；三是用全球重力场模型（GGM）求出大地水准面模型，相对精度
6、可控制在几分米单位。 3、GIS 在水文领域中的应用 水环境污染事故的应急处置离不开基础污染信息的支持。污染处置信息不仅包括空间背景信息, 还应包括应急处置涉及到的环境信息、人员信息、设备信息、预案信息、监测信息、评估信息、政策法规、专家知识以及各种模型信息等。GIS 在水环境事故应急处置中的作用包括以下几个方面：提供多种空间决策功能。应用 GIS 图形叠加分析, 如河流水系与污染源分布图的叠加, 可确定污染的扩散方向。由查询结果并结合评价分析结果可制作各种专题图, 给应急处置人员提供直观的决策依据。此外, 在污染事故的救护过程中, 最佳路径分析可用于确定距离最近的医院, 缓冲区分析可以分析污
7、染事故周围地区的污染程度, 评价污染结果等。提供空间、属性数据一体化的统计分析功能。如可对污染源及相关参数进行相关分析或聚类分析,找出环境污染事故的原因。提供空间和属性数据间的互动查询。提供分层的可视化的显示功能。可直观地将污染属性信息以图形方式显示在屏幕上。提供空间数据和4相关属性数据的快速存取和管理功能。环境污染应急处置需要快速处理大量空间、属性数据, GIS 提供高速的空间、属性数据一体化处理和管理能力, 能满足污染数据查询、更新、统计、模拟分析和预测评价的需要。除上述 GIS 的基本功能外，GIS 还可与水质预测模型相结合，进行污染物时空分布预测、污染物浓度随时间变化预测以及污染物浓度
8、变化趋势分析，并且能够根据各种需要和可能做出多方案的模拟和比较，以获得不同参数或策略因素输入时系统动态变化的行为和趋势，能科学、有效和方便地辅助应急处理的决策指挥。 4、ANN 在水文领域中的应用 人工神经网络(ANN)是一门交叉学科，它涉及生物学、物理学、微电子学、自动控制、计算机及人工智能等学科。在本质上，ANN 就是采用物理的可实现的系统来模仿人脑神经细胞的结构和功能的系统。它由很多处理单元有机地联接起来，进行并行的工作；其信息传播、存贮方式与人类神经系统相似。目前水文预报方法可划分为经验预报、概念模型、系统或黑箱模型 3 类，较成熟的系统水文预报模型大都是线性的。虽然在自控领域和水文预
9、报方面已有一些非线性摸型提出，但在水文预报上尚未取得重大突破。新的 ANN 方法有可能弥补以上方法的不足。在诸如珠江三角洲阿河地区高度非线性的实际水文过程的摸拟中得到广泛应用，在应用的操作中，它不需要确定水文物理机制的模型参数。而只需要简单的输入、输出数据进行训练，探求各输入序列与输出序列的系统神经元之间的联接强度和阀值，从而利用 ANN 鞍佳的非线性映射一反响能力和联想记忆，以模拟河阿区各水道径漉、潮谎参数互为馈入、互为反馈5的实际过程。 5、RS 在水文领域中的应用 根据作者多年的实践经验，认为 RS 在水文领域中的应用主要有如下几个方面：第一，沙漠化的动态监测。RS 是监测沙化面积、植被
10、及沙化状况、等级和空间分布等情况的最好工具。大多 RS 影像都可以用于沙漠化的监测，由于治理的重点是正在退化的沙质草原，要根据其面积在水资源配置中安排一部分水用于治理正在沙化的草地，因此它是监测的重点，较高分辨率卫星的 RS 监测在局部地区也是必要的。第二，水资源调查。RS 可提供地质、水文地质地貌、地层结构和城市环境分析的信息以帮助寻找地下水，为野外详查提供线索，提高找水的成功率。在古河道、山前平原等地方，雷达的穿透性有助于直接找到浅层地下水。冰雪水资源的主要表征是冰川的大小，雪盖的范围、厚度和性质等等。要了解这些可采用 RS 技术。利用气象卫星时间分辨率高的优点，根据云的位置是变化的这一特
11、点，就可以区分出云和雪盖。微波 RS 在雪的监测上能发挥更多的作用。第三，旱情与墒情的监测管理和预警。随着遥感传感器的发展，用不同的传感器获取的数据，计算各种能直接或间接反映干旱情况的物理指标，已形成了很多种方法。地面监测的墒情是确定遥感旱情模型参数的主要依据。在采集、传输和处理的基础上再纳入基于 GIS 的管理系统，可以实现双向查询。配合多媒体手段，当墒情低于某个程度时，系统能以声、光、色的方式示警。根据实测的墒情可以用水文模型方法计算土壤水的退水过程，从而实现预测。在这些信息支持下，再结合作物分布及其与生长期相应的需水量，就可以对抗旱措施作出决策，6确定何时从何地调多少水可以解除旱情。 6、结尾 以上内容通过介绍 GPS、GIS、ANN、RS 等技术在水土保持、水污染事故应急处置、水文预报、防汛抗旱这四个方面的应用，表达了自己的观点，提出了自己的见解，但是作者深知，作为一名技术人员，应该在实践中不断学习，并注重借鉴国内外先进的经验，不断提高自身的专业素养和综合素质，才能为提高信息技术在水文领域中的应用做出应有的贡献。 【参考文献】 1 水文预报包为民等，中国水利水电出版社 2 遥感和水问题陈洁等，人民水利水电出版社 3 水利信息系统王冬等，上海科学技术文献出版社
