淺談現代信息技術(shù)在水文領(lǐng)域中的應用分析
論文關(guān)鍵詞：現代信息技術(shù) RS技術(shù) ANN技術(shù) GIS技術(shù) GPS技術(shù) 水文
論文摘 要：現代信息技術(shù)在水文領(lǐng)域中的應用不斷完善和發(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RS、ANN、GIS、GPS等技術(shù)的研究，從防汛抗旱、水文預報、保護水環(huán)境生態(tài)、水土保持這四個(gè)方面，闡述了現代信息技術(shù)在水文領(lǐng)域的應用
RS技術(shù)在水文領(lǐng)域中的應用分析
遙感技術(shù)，即RS技術(shù)廣泛應用于對旱情的檢測與評估、檢測水質(zhì)、監測和評價(jià)土壤侵蝕和洪澇災害等水文領(lǐng)域之中，取得了明顯的經(jīng)濟效益。在洪澇災害之中經(jīng)常會(huì )使用遙感技術(shù)。緊急救災、災后重建和快速反應是遙感技術(shù)應用集中的主要方面。例如，我國早在80年代就利用了MSS數據檢測到了三江平原的洪澇災害。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(zhù)的成效。遙感技術(shù)可以大幅度的減少洪澇災害的損失，尤其是在災后重建等當面，與其他普通手段相比具有全面性、客觀(guān)性和快捷性的優(yōu)勢。遙感技術(shù)評估在災害的監測評估方面也有了顯著(zhù)的發(fā)展。通過(guò)對土壤表面發(fā)射的電磁能量來(lái)測量估計土壤的濕度，再加上實(shí)測數據的支持，可以實(shí)現對旱情的遙感監測。同時(shí)還可以通過(guò)對作物的長(cháng)勢、地表溫度的監測來(lái)監測旱情。通過(guò)了解不同地域的具體情況，建立針對它們的具體模型。我國目前建立在遙感技術(shù)基礎之上的監測模型包括熱慣量模型、作物缺水指數模型、植被指數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。因為監測模型的簡(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。我國目前已經(jīng)建立了初步的旱情遙感技術(shù)監測體系，在一些試點(diǎn)地區獲得了顯著(zhù)的成效。遙感技術(shù)在水質(zhì)監測之中也有很大的作用。運用遙感監測技術(shù)，可以動(dòng)態(tài)的監測地表水質(zhì)在時(shí)間和空間上參數的變化情況，具體表現在對濕地的評價(jià)、和測定水質(zhì)參數等方面。遙感技術(shù)在水質(zhì)監測方面的應用已經(jīng)開(kāi)始在實(shí)踐生產(chǎn)之中使用，隨著(zhù)它在水質(zhì)監測領(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)域中的應用分析
全球衛星定位系統，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)，成功應用于工程測量、航空攝影、資源勘測、地球動(dòng)力學(xué)、大地測量、水文領(lǐng)域之中，取得巨大的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。水利信息與空間地理位置有很大的關(guān)系，GPS可以更準確的獲取水利信息的空間位置，可以運用在減災防汛和水下地形測量等方面。使用全球衛星定位技術(shù)，可以及時(shí)準確的定位災害的發(fā)生地點(diǎn)，尤其是在使用了無(wú)線(xiàn)通話(huà)功能之后，實(shí)現了雙向的通話(huà)功能，使指揮中心和災害現場(chǎng)能夠自由及時(shí)的對象，方便二者進(jìn)行溝通，對緊急情況做出應急反應。以往在汛期來(lái)臨時(shí)，在大堤上排查險情，在發(fā)現了險情隱患之后，通過(guò)對講機向指揮部門(mén)匯報，耽誤了搶險時(shí)間，而且無(wú)法準確的描述出險情發(fā)生的位置。一旦報警系統上運用了GPS技術(shù)，能夠在第一時(shí)間將災害的發(fā)生地點(diǎn)和災害類(lèi)別傳送到指揮中心，可以對險情做出有效的反應。在運送搶險物資的車(chē)輛中，安裝GPS監控系統，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、居民區分布圖、物資倉庫分布圖等，利用網(wǎng)絡(luò )的分析功能，可以將搶險物資以更快捷的方式送入受災群眾手中。而水下地形的測量在水庫、港口、碼頭和橋梁的建設之中起著(zhù)很大的作用，尤其是在減災防洪的過(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)域中的應用分析
地理信息系統，即GIS，是在計算機軟件和硬件系統的支持下的特定的空間信息系統，可以采集地球表層的相關(guān)地理分布數據，同時(shí)對數據進(jìn)行儲存、運算、分析、管理、描述和顯示。我國目前的地理信息系統已經(jīng)廣泛的使用在減災防汛、水土保持、水環(huán)境等水文領(lǐng)域。在減災防汛的領(lǐng)域之中，GIS技術(shù)可以預測預報城市的積水和退水狀況、管理更新現有的排水設施情況、對排水設施進(jìn)行設計和規劃。規劃城市綠地的面積和位置。分析暴雨的空間特征、對積水街道和暴雨的分布進(jìn)行可視化的顯示、儲存具有分辨率高、層次多、更新頻率快的數據，并對數據進(jìn)行維護和管理。地理信息系統在再請評估方面也有很大的作用，例如管理基礎背景數據、查詢(xún)空間和屬性數據、對數據進(jìn)行統計、顯示和檢索。GIS技術(shù)在水土保持之中的應用十分全面。主要包括判斷是否發(fā)生土壤侵蝕、土壤侵蝕的程度劃分、計算土壤侵蝕量、評價(jià)水土保持的效益、泥沙輸移的狀況、預測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，這是與GIS在其他領(lǐng)域的使用中最大的區別。遙感技術(shù)、地理信息技術(shù)和全球衛星定位系統，即3S技術(shù)的集成使用為空間信息的管理、分析、應用、更新、獲取和存儲等方面提供了技術(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，例如分析應用和圖像處理等。將這三個(gè)技術(shù)緊密的結合起來(lái)，可以提供精確的數據資料的文本資料，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，為減災防汛提供科學(xué)的依據。
4 ANN技術(shù)在水文領(lǐng)域中的應用分析
ANN技術(shù)，即人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，是使用數學(xué)方法對自然神經(jīng)或人腦進(jìn)行模擬和抽象，是一種模仿人腦結構的信息處理系統。在水文領(lǐng)域，ANN技術(shù)主要可以進(jìn)行洪水的預報和降雨流量預報等。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)具有適應能力強、計算速度快和自主學(xué)習能力強的功能。首先對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)部分一起構成了降雨徑流的預報模型。防洪的非工程性措施是洪水預報，做出及時(shí)的洪水預報可以幫助相關(guān)部門(mén)制定準確可行的防洪決策。ANN技術(shù)在水文預報方面的作用主要通過(guò)實(shí)測資料，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 結語(yǔ)
總之，現代化的信息技術(shù)支持可以促進(jìn)水文信息化建設，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(zhù)社會(huì )主義現代化進(jìn)程的不斷加快，國家過(guò)度重視信息的基礎設施建設，使水文技術(shù)和現代信息技術(shù)共同發(fā)展。
參考資料：
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[3] 董素英．3S技術(shù)應用指南 [M]．中國水利水電出版社，2007，9(11)：159.
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