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淺談現(xiàn)代信息技術(shù)在水文領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
論文關(guān)鍵詞：現(xiàn)代信息技術(shù) RS技術(shù) ANN技術(shù) GIS技術(shù) GPS技術(shù) 水文
論文摘 要：現(xiàn)代信息技術(shù)在水文領(lǐng)域中的應(yīng)用不斷完善和發(fā)展，特別是在最近幾年之中，ANN技術(shù)、3S技術(shù)與水文模型的整合研究的發(fā)展，有助于開(kāi)創(chuàng)水文研究的新領(lǐng)域。本文主要通過(guò)對(duì)RS、ANN、GIS、GPS等技術(shù)的研究，從防汛抗旱、水文預(yù)報(bào)、保護(hù)水環(huán)境生態(tài)、水土保持這四個(gè)方面，闡述了現(xiàn)代信息技術(shù)在水文領(lǐng)域的應(yīng)用
RS技術(shù)在水文領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
遙感技術(shù)，即RS技術(shù)廣泛應(yīng)用于對(duì)旱情的檢測(cè)與評(píng)估、檢測(cè)水質(zhì)、監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)土壤侵蝕和洪澇災(zāi)害等水文領(lǐng)域之中，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。在洪澇災(zāi)害之中經(jīng)常會(huì)使用遙感技術(shù)。緊急救災(zāi)、災(zāi)后重建和快速反應(yīng)是遙感技術(shù)應(yīng)用集中的主要方面。例如，我國(guó)早在80年代就利用了MSS數(shù)據(jù)檢測(cè)到了三江平原的洪澇災(zāi)害。之后民政局、中科院和水利部門(mén)都進(jìn)行了相關(guān)的研究工作，在實(shí)踐之中取得了顯著的成效。遙感技術(shù)可以大幅度的減少洪澇災(zāi)害的損失，尤其是在災(zāi)后重建等當(dāng)面，與其他普通手段相比具有全面性、客觀性和快捷性的優(yōu)勢(shì)。遙感技術(shù)評(píng)估在災(zāi)害的監(jiān)測(cè)評(píng)估方面也有了顯著的發(fā)展。通過(guò)對(duì)土壤表面發(fā)射的電磁能量來(lái)測(cè)量估計(jì)土壤的濕度，再加上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的支持，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)旱情的遙感監(jiān)測(cè)。同時(shí)還可以通過(guò)對(duì)作物的長(zhǎng)勢(shì)、地表溫度的監(jiān)測(cè)來(lái)監(jiān)測(cè)旱情。通過(guò)了解不同地域的具體情況，建立針對(duì)它們的具體模型。我國(guó)目前建立在遙感技術(shù)基礎(chǔ)之上的監(jiān)測(cè)模型包括熱慣量模型、作物缺水指數(shù)模型、植被指數(shù)模型和植被地表溫度空間模型、氣象模型、水文模型和微波模型等。使用遙感技術(shù)可以更快速和更低廉的獲取大面積土壤的水分信息。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)模型的簡(jiǎn)繁程度有很大差異，所以遙感技術(shù)的使用范圍和使用精度也有不同。我國(guó)目前已經(jīng)建立了初步的旱情遙感技術(shù)監(jiān)測(cè)體系，在一些試點(diǎn)地區(qū)獲得了顯著的成效。遙感技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)之中也有很大的作用。運(yùn)用遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)，可以動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)地表水質(zhì)在時(shí)間和空間上參數(shù)的變化情況，具體表現(xiàn)在對(duì)濕地的評(píng)價(jià)、和測(cè)定水質(zhì)參數(shù)等方面。遙感技術(shù)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)始在實(shí)踐生產(chǎn)之中使用，隨著它在水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的地位更加重要，它的發(fā)展也不斷完善。
GPS技術(shù)在水文領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，即GPS技術(shù)，具有自動(dòng)化、高效率、精確度高、全天候的優(yōu)點(diǎn)，成功應(yīng)用于工程測(cè)量、航空攝影、資源勘測(cè)、地球動(dòng)力學(xué)、大地測(cè)量、水文領(lǐng)域之中，取得巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。水利信息與空間地理位置有很大的關(guān)系，GPS可以更準(zhǔn)確的獲取水利信息的空間位置，可以運(yùn)用在減災(zāi)防汛和水下地形測(cè)量等方面。使用全球衛(wèi)星定位技術(shù)，可以及時(shí)準(zhǔn)確的定位災(zāi)害的發(fā)生地點(diǎn)，尤其是在使用了無(wú)線通話功能之后，實(shí)現(xiàn)了雙向的通話功能，使指揮中心和災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)能夠自由及時(shí)的對(duì)象，方便二者進(jìn)行溝通，對(duì)緊急情況做出應(yīng)急反應(yīng)。以往在汛期來(lái)臨時(shí)，在大堤上排查險(xiǎn)情，在發(fā)現(xiàn)了險(xiǎn)情隱患之后，通過(guò)對(duì)講機(jī)向指揮部門(mén)匯報(bào)，耽誤了搶險(xiǎn)時(shí)間，而且無(wú)法準(zhǔn)確的描述出險(xiǎn)情發(fā)生的位置。一旦報(bào)警系統(tǒng)上運(yùn)用了GPS技術(shù)，能夠在第一時(shí)間將災(zāi)害的發(fā)生地點(diǎn)和災(zāi)害類別傳送到指揮中心，可以對(duì)險(xiǎn)情做出有效的反應(yīng)。在運(yùn)送搶險(xiǎn)物資的車(chē)輛中，安裝GPS監(jiān)控系統(tǒng)，編碼后的汽車(chē)可以將其定位信息傳送到指揮中心，指揮中心在接受到定位信號(hào)之后，可以將移動(dòng)的船只和車(chē)輛的位置在地圖上動(dòng)態(tài)的顯示出來(lái)。再配合電子地圖，例如公路交通圖、水系分配圖、居民區(qū)分布圖、物資倉(cāng)庫(kù)分布圖等，利用網(wǎng)絡(luò)的分析功能，可以將搶險(xiǎn)物資以更快捷的方式送入受災(zāi)群眾手中。而水下地形的測(cè)量在水庫(kù)、港口、碼頭和橋梁的建設(shè)之中起著很大的作用，尤其是在減災(zāi)防洪的過(guò)程之中，會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)效益。
3 GIS技術(shù)在水文領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
地理信息系統(tǒng)，即GIS，是在計(jì)算機(jī)軟件和硬件系統(tǒng)的支持下的特定的空間信息系統(tǒng)，可以采集地球表層的相關(guān)地理分布數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、運(yùn)算、分析、管理、描述和顯示。我國(guó)目前的地理信息系統(tǒng)已經(jīng)廣泛的使用在減災(zāi)防汛、水土保持、水環(huán)境等水文領(lǐng)域。在減災(zāi)防汛的領(lǐng)域之中，GIS技術(shù)可以預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)城市的積水和退水狀況、管理更新現(xiàn)有的排水設(shè)施情況、對(duì)排水設(shè)施進(jìn)行設(shè)計(jì)和規(guī)劃。規(guī)劃城市綠地的面積和位置。分析暴雨的空間特征、對(duì)積水街道和暴雨的分布進(jìn)行可視化的顯示、儲(chǔ)存具有分辨率高、層次多、更新頻率快的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)和管理。地理信息系統(tǒng)在再請(qǐng)?jiān)u估方面也有很大的作用，例如管理基礎(chǔ)背景數(shù)據(jù)、查詢空間和屬性數(shù)據(jù)、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、顯示和檢索。GIS技術(shù)在水土保持之中的應(yīng)用十分全面。主要包括判斷是否發(fā)生土壤侵蝕、土壤侵蝕的程度劃分、計(jì)算土壤侵蝕量、評(píng)價(jià)水土保持的效益、泥沙輸移的狀況、預(yù)測(cè)和模擬土壤的侵蝕過(guò)程等。在水土保持之中往往直接使用GIS作為建立模型的平臺(tái)，這是與GIS在其他領(lǐng)域的使用中最大的區(qū)別。遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，即3S技術(shù)的集成使用為空間信息的管理、分析、應(yīng)用、更新、獲取和存儲(chǔ)等方面提供了技術(shù)支撐。使用RS技術(shù)采集圖像信息，使用GPS技術(shù)提供主要的位置信息，最后使用GIS使用一些技術(shù)手段，例如分析應(yīng)用和圖像處理等。將這三個(gè)技術(shù)緊密的結(jié)合起來(lái)，可以提供精確的數(shù)據(jù)資料的文本資料，可以通過(guò)動(dòng)態(tài)電子地圖的使用查看不同水文領(lǐng)域的信息，同時(shí)可以借助人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施，對(duì)洪峰流量、降水等水文要素進(jìn)行科學(xué)、合理的分析，為減災(zāi)防汛提供科學(xué)的依據(jù)。
4 ANN技術(shù)在水文領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
ANN技術(shù)，即人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是使用數(shù)學(xué)方法對(duì)自然神經(jīng)或人腦進(jìn)行模擬和抽象，是一種模仿人腦結(jié)構(gòu)的信息處理系統(tǒng)。在水文領(lǐng)域，ANN技術(shù)主要可以進(jìn)行洪水的預(yù)報(bào)和降雨流量預(yù)報(bào)等。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有適應(yīng)能力強(qiáng)、計(jì)算速度快和自主學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的功能。首先對(duì)輸入條件和輸出條件進(jìn)行分析。輸入條件包括降雨歷時(shí)、降雨量、降雨過(guò)程、河道基流等。輸出條件包括出口段面的流量信息。輸入層、輸出層和隱層這三個(gè)部分一起構(gòu)成了降雨徑流的預(yù)報(bào)模型。防洪的非工程性措施是洪水預(yù)報(bào)，做出及時(shí)的洪水預(yù)報(bào)可以幫助相關(guān)部門(mén)制定準(zhǔn)確可行的防洪決策。ANN技術(shù)在水文預(yù)報(bào)方面的作用主要通過(guò)實(shí)測(cè)資料，使用神經(jīng)元的模擬關(guān)系，模擬影響洪水的其他因素和洪水之間的關(guān)系。
5 結(jié)語(yǔ)
總之，現(xiàn)代化的信息技術(shù)支持可以促進(jìn)水文信息化建設(shè)，本文講述的RS技術(shù)、GIS技術(shù)、GPS技術(shù)和ANN技術(shù)都在水文領(lǐng)域之中得到了廣泛的使用。隨著社會(huì)主義現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，國(guó)家過(guò)度重視信息的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，使水文技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)共同發(fā)展。
參考資料：
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[3] 董素英．3S技術(shù)應(yīng)用指南 [M]．中國(guó)水利水電出版社，2007，9(11)：159.
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