引言：
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3S是遙感技術(shù)RS、地理信息技術(shù)GIS、以及全球定位技術(shù)GPS的統(tǒng)稱?！?S” 技術(shù)在水利行業(yè)中廣泛地應(yīng)用于水資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境管理、旱情監(jiān)測、灌溉面積監(jiān)測與規(guī)劃、水環(huán)境評估、防洪減災(zāi)、水土保持、河口與河道及河勢演變動態(tài)監(jiān)測、水利工程選址、水庫庫容與湖泊動態(tài)變化監(jiān)測、水庫移民等方面的工作。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，“3S”水利應(yīng)用越來越廣泛和深入，將來的發(fā)展方向一定是具有海量數(shù)據(jù)存儲功能、網(wǎng)絡(luò)功能、地理信息建模功能和無線通訊功能的3S集成系統(tǒng)。
一、概述：
RS（遙感技術(shù)）是指從遠(yuǎn)距離高空及外層空間的各種平臺上利用光學(xué)或者電子光學(xué)（稱為遙感器或波探測儀器）通過接收地面反射或接收的電磁波信號，并以圖象膠片或數(shù)據(jù)磁帶形式記錄下來，傳送到地面，經(jīng)過信息處理、判讀分析與野外實地驗證，最終服務(wù)與資源勘測、環(huán)境動態(tài)監(jiān)測與有關(guān)部門的規(guī)劃決策。是過攝影或掃描、信息響應(yīng)、傳輸和處理，研究地面物體的形狀、大小、位置及其與環(huán)境的相關(guān)關(guān)系等宏觀規(guī)律的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)。廣泛應(yīng)用與農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、地理、海洋、水文、氣象、環(huán)境監(jiān)測、地球資源勘探及軍事偵察等各個領(lǐng)域，70年代開始用于水利。
GIS（地理信息系統(tǒng)）是近年發(fā)展起來的一種在計算機(jī)軟硬件技術(shù)支持下對信息進(jìn)行采集、存貯、查詢、綜合分析和輸出，并為用戶提供決策支持的綜合性技術(shù)的空間信息管理信息計算機(jī)系統(tǒng)，是分析與處理海量地理數(shù)據(jù)等地理環(huán)境有關(guān)問題的通用技術(shù)。廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、公共實施管理、交通安全等領(lǐng)域。目前在水利方面發(fā)揮越來越重要的作用。
GPS是一種可以定時與測距的空間交匯的導(dǎo)航系統(tǒng)，通過接收衛(wèi)星信息來給出（記錄）地球上任意地點的三維坐標(biāo)以及載體的運(yùn)行速度，同時它還可給出準(zhǔn)確的時間信息，具有記錄地物屬性的功能。因其提供全天候?qū)崟r、高精度三維位置、速度及精密的時間信息，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于陸地、海洋、空間與航天領(lǐng)域各類軍用與民用目標(biāo)的定位、導(dǎo)航與精密測量，尤其在大地測量、工程測量、航空攝影測量、運(yùn)載工具導(dǎo)航與管理、地殼運(yùn)動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘測、地球動力學(xué)等應(yīng)用更加廣泛，90年代后始應(yīng)用與水利行業(yè)。
RS是數(shù)據(jù)獲取與更新基礎(chǔ)；坐標(biāo)定位、局部監(jiān)測是GPS的主要功能；數(shù)據(jù)存儲、管理、分析、可視化是GIS的基本功能；計算機(jī)技術(shù)是3S技術(shù)的根基；網(wǎng)絡(luò)是3S的翅膀；水利應(yīng)用科學(xué)技術(shù)是3S發(fā)展的動力。3S技術(shù)在水利行業(yè)中廣泛地應(yīng)用于調(diào)查、監(jiān)測、管理、評估等方面。具體地應(yīng)用在水資源調(diào)查、水環(huán)境評估、防洪防汛、水土保持、河口演變、水利工程選址、水庫移民等方面的工作。
二、水利應(yīng)用：
3S技術(shù)就像一座多功能水庫，對信息起著集中、調(diào)節(jié)和凈化的作用，它兼容并蓄各種來源的信息，按地理空間坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理、查詢和檢索，通過地學(xué)分析、空間分析、相關(guān)分析、模擬和預(yù)測等手段進(jìn)行科學(xué)加工與決策，提供多層次和多功能的信息服務(wù)。因此3S技術(shù)在水利信息化也就是水利現(xiàn)代化中起著并將繼續(xù)起著至關(guān)重要的作用。3S技術(shù)主要應(yīng)用在以下一些方面：
1、在防洪減災(zāi)中的應(yīng)用：
（1） 數(shù)據(jù)采集與提取在雨情、水情、工情、險情與災(zāi)情等方面應(yīng)用
（2） 數(shù)據(jù)與信息的儲存、管理與分析方面，即防洪、減少、救災(zāi)的信息管理系統(tǒng)。
（3） 防汛決策支持方面如災(zāi)情評估、避險遷安、搶險救災(zāi)路線、氣象衛(wèi)星降雨定量預(yù)測等。
2、在水資源生態(tài)環(huán)境管理中應(yīng)用：
“3S”技術(shù)在解決水資源與生態(tài)環(huán)境調(diào)查、動態(tài)監(jiān)測水資源、生態(tài)環(huán)境變化、管理水資源與生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)重要作用，RS可以提供動態(tài)更新數(shù)據(jù)源，GIS提供空間數(shù)據(jù)庫管理、分析、應(yīng)用的工具，GPS提供水利實施等空間定位基礎(chǔ)。
3、在水土保持中應(yīng)用：
RS為壤侵蝕調(diào)查提供信息源，GIS分析土壤侵蝕因子，進(jìn)行評價侵蝕
類型、程度及侵蝕量估算
4、在河道、河口、河勢動態(tài)監(jiān)測中應(yīng)用：
對泥沙淤積、泥沙分布幾河道、河口、河勢動態(tài)監(jiān)測。
5、在水庫庫容與湖泊動態(tài)變化監(jiān)測：
對湖泊面積容量變化及泥沙含量等監(jiān)測。
6、水環(huán)境監(jiān)測、評價與管理：
水質(zhì)監(jiān)測、水環(huán)境信息管理、水環(huán)境遙感監(jiān)測。
7、旱情監(jiān)測、灌溉面積監(jiān)測與規(guī)：
旱情預(yù)報、動態(tài)監(jiān)測幾抗旱決策支持，有效灌溉面積與實際灌溉面積監(jiān)測及灌區(qū)規(guī)劃與動態(tài)管理。
8、水利水電工程建設(shè)和管理
3S是水利水電工程選址、規(guī)劃、乃至設(shè)計、施工管理中十分重要的工具，例如移民安置地環(huán)境容量調(diào)查、調(diào)水工程選線及環(huán)境影響評價、梯級開發(fā)的淹沒調(diào)查、水庫高水位運(yùn)行的淹沒調(diào)查、大中型水利工程的環(huán)境影響評價、防洪規(guī)劃、大型水利水電工程抗震安全、河道管理、大型水利水電工程物科貯運(yùn)管理、蓄滯洪區(qū)規(guī)劃與建設(shè)等等。
9、災(zāi)情評估，主要包括以下幾方面的內(nèi)容：
災(zāi)前評估：可能造成的經(jīng)濟(jì)損失；可能的受災(zāi)人口（涉及社會因素）；遷安能力（人數(shù)、道路、車輛調(diào)度）；重點保護(hù)區(qū)（交通大動脈、重要工業(yè)基地、軍事要地）；搶險物資儲運(yùn)。災(zāi)中評估：確定災(zāi)情及發(fā)展趨勢；救災(zāi)物數(shù)量與運(yùn)輸路線；為后繼洪水調(diào)度方案決策提供依據(jù)；遷安人員的安置；災(zāi)后重建的準(zhǔn)備。災(zāi)后評估：上報損失的核實；為防洪規(guī)劃提供信息；為災(zāi)后重建提供方案。前景展望：
在以信息化帶動水利現(xiàn)代化的戰(zhàn)略方針指導(dǎo)下，3S在水利行業(yè)的應(yīng)用將“無孔不入”，而且迅速地占領(lǐng)管理和決策層面，并且勢必作為基礎(chǔ)技術(shù)支撐，進(jìn)入數(shù)字流域或數(shù)字水利的框架。而且在水利行業(yè)開始應(yīng)用的主要有以下幾個趨勢:
1、網(wǎng)絡(luò)化
WebGIS可用于除了一般數(shù)據(jù)外的特殊數(shù)據(jù)類型，尤其是矢量數(shù)據(jù)的處理，以網(wǎng)絡(luò)瀏覽器為應(yīng)用工作平臺，在客戶端可以實現(xiàn)對矢量數(shù)據(jù)的操作，可以在多個客戶端實現(xiàn)原來在本機(jī)上才能實現(xiàn)的功能，并可通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程調(diào)用和發(fā)布各類數(shù)據(jù)、圖形、圖像。
2、集成化
水利信息化進(jìn)程中的3S技術(shù)在實際應(yīng)用中不僅要通過數(shù)據(jù)接口將RS、GIS、GPS嚴(yán)格地、緊密地、系統(tǒng)地集合起來，使其成為一個更具有應(yīng)用價值的大系統(tǒng)，往往還要跟其他的諸如MIS或OA等系統(tǒng)緊密結(jié)合，方可滿足需求。因此， 3S技術(shù)與外部系統(tǒng)無縫集成是必然的發(fā)展趨勢。
3、以數(shù)學(xué)模型和決策分析為支撐
對于水利工作者來說，僅對圖形進(jìn)行簡單的瀏覽、查詢是沒有太大意義的。如何要讓3S在水利行業(yè)發(fā)揮出更大的作用，就要利用3S軟件特有的專業(yè)分析功能。水利行業(yè)要求3S系統(tǒng)平臺提供專業(yè)的分析算法和專業(yè)模型，以便對各種水利數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次的分析，使系統(tǒng)具有輔助決策支持功能，為有關(guān)部門提供科學(xué)的計算結(jié)果和決策依據(jù)。
4、實時三維和虛擬現(xiàn)實技術(shù)
水利上很多問題是時間序列問題、動態(tài)監(jiān)測及過程問題。因此，加上時間維的3S技術(shù)應(yīng)用需求很廣。三維尤其是實時的三維3S系統(tǒng)為各種水利信息提供了更為直觀的表現(xiàn)方式。在調(diào)水線路沿線貫穿飛行、城市及蓄滯區(qū)洪水演進(jìn)、水利工程布置、大壩及堤防等工情信息的表達(dá)、地面與地下結(jié)合的地質(zhì)構(gòu)造描述、水流流動的三維表現(xiàn)、廠房或結(jié)構(gòu)內(nèi)部的描述、庫區(qū)的描述、宏觀地形地貌表現(xiàn)、通視性分析等等方面使用得特別多或者是特別有前景，而且它也是虛擬或仿真的基礎(chǔ)。
5、標(biāo)準(zhǔn)化
標(biāo)準(zhǔn)化就是要做到可移植性，互操作性，可收縮性，通用環(huán)境。其內(nèi)容包括數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)換，圖形，軟件，硬件等方面及地理，算法，解譯與行業(yè)等方面的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。
6、組件式GIS（ComGIS）
GIS軟件的技術(shù)體系經(jīng)歷了GIS模塊、集成式GIS和模塊式GIS這三個階段后，已發(fā)展到了組建式GIS階段，即基于組件平臺，以一組具有某種標(biāo)準(zhǔn)通信接口實現(xiàn)交互，甚至是跨計算機(jī)交互。ComGIS使軟件的可配置性、可擴(kuò)展性和開放性更強(qiáng)，使用更靈活，更便于二次開發(fā)，特別有利于應(yīng)用系統(tǒng)集成和拓展。
三、結(jié)論：
“3S”是遙感技術(shù)RS、地理信息技術(shù)GIS、以及全球定位技術(shù)GPS的統(tǒng)稱?！?S” 技術(shù)在水利行業(yè)中廣泛地應(yīng)用于水資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境管理、旱情監(jiān)測、灌溉面積監(jiān)測與規(guī)劃、水環(huán)境評估、防洪減災(zāi)、水土保持、河口與河道及河勢演變動態(tài)監(jiān)測、水利工程選址、水庫庫容與湖泊動態(tài)變化監(jiān)測、水庫移民等方面的工作。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，“3S”水利應(yīng)用越來越廣泛和深入，將來的發(fā)展方向一定是具有海量數(shù)據(jù)存儲功能、網(wǎng)絡(luò)功能、地理信息建模功能和無線通訊功能的3S集成系統(tǒng)。
總之，要在水利行業(yè)更好地應(yīng)用和發(fā)展3S技術(shù)，必須在進(jìn)一步加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的基礎(chǔ)上，大力開展基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)、尤其是富有水利行業(yè)特色的數(shù)據(jù)庫，如蓄滯洪區(qū)空間展布式社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫、雨情和水情數(shù)據(jù)庫、水旱災(zāi)情數(shù)據(jù)庫等等。此外還要加快提高3S技術(shù)的應(yīng)用水平，充分發(fā)揮3S現(xiàn)有的和潛在的功能，并且與網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)等高新技術(shù)以及水利行業(yè)本身的技術(shù)緊密地結(jié)合在一起。為水利信息化和現(xiàn)代化作出它應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
作為水利大省，湖南河湖眾多、水網(wǎng)密布、水系復(fù)雜，歷來就是洪澇干旱災(zāi)害多發(fā)區(qū)域。進(jìn)入新世紀(jì)以來，水情仍然是湖南的基本省情，水患仍然是湖南省人民的心腹大患。正因如此，湖南省水利普查河流普查，涉及范圍之廣、參與部門之多、技術(shù)要求之高、工作難度之大，在湖南省水利發(fā)展史上是空前的，在統(tǒng)計調(diào)查史上也是少有的。
為了形成全方位反映湖南省水利普查內(nèi)容的成果體系，滿足相關(guān)部門和水利系統(tǒng)內(nèi)外不同層面用戶查詢、共享和使用普查成果的需要，為湖南省基礎(chǔ)水信息平臺建設(shè)、水利普查成果的長期開發(fā)利用和更新維護(hù)等工作奠定堅實基礎(chǔ)，提升水利普查成果利用水平，湖南省水文水資源勘測局聯(lián)合超圖信息，特啟動湖南省水利普查河流普查開發(fā)應(yīng)用項目。
該項目以湖南省水利普查空間信息開發(fā)應(yīng)用為核心，實現(xiàn)省內(nèi)補(bǔ)充普查的中小河流50平方公里以下河流、已有水利普查河湖、水利工程等水利空間地理數(shù)據(jù)和功能共享服務(wù)，并實現(xiàn)對水利空間數(shù)據(jù)服務(wù)的應(yīng)用展示、對空間信息資源和用戶申請資源的管理、對水利業(yè)務(wù)實時數(shù)據(jù)的接入展示，更新管理了水利數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對重點水利工程三維應(yīng)用場景展示，提高了水利業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)GIS應(yīng)用開發(fā)速度，降低GIS應(yīng)用的難度和成本。通過平臺的建設(shè)和運(yùn)行，逐步實現(xiàn)了全省水利普查空間信息的共建共享，并以此為示范帶動全省水利行業(yè)數(shù)據(jù)的交流與融合。
系統(tǒng)架構(gòu)圖：采用支撐層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層的四層體系架構(gòu)
豐富的地圖查詢功能
系統(tǒng)查詢方式包括屬性查詢、空間查詢、關(guān)聯(lián)查詢、流域查詢。流域查詢是首次在“水利一張圖”應(yīng)用系統(tǒng)中提出的查詢理念，它利用河流所在流域，可實現(xiàn)一鍵查詢，快速得到沿河所有水利要素概況與詳情，為河流分析方面的工作提供了強(qiáng)有力的決策支持。例如，發(fā)生突發(fā)水污染事件時，我們可以快速查詢出污染點所在河流周邊的水庫、取水口等水利設(shè)施，然后根據(jù)所查詢對象在地圖上的分布情況進(jìn)一步制定水庫調(diào)水方案和取水口保護(hù)措施，準(zhǔn)確高效的處理突發(fā)水污染事件，把危害降到最低。
流域查詢
全面的統(tǒng)計分析
可以從行政區(qū)劃、流域水系、水資源分區(qū)及水利要素特性方面，實現(xiàn)多維度的統(tǒng)計分析。例如，在推廣“河長制”的工作中，我們可以快速查詢出各個地市的河流分布情況以及河流大小，便于管理者做出更加合理的人員安排，確?！昂娱L制”工作高效有序的進(jìn)行。
統(tǒng)計分析
人性化的數(shù)據(jù)與服務(wù)管理
數(shù)據(jù)更新管理平臺可實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)內(nèi)容核查及成果上報等功能，方便用戶通過瀏覽器進(jìn)行直接核查各類數(shù)據(jù)內(nèi)容的準(zhǔn)確性。
在線管理空間數(shù)據(jù)，通過嚴(yán)格的審核流程對主動或被動式更新的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，最大程度上將運(yùn)維人員從繁瑣的數(shù)據(jù)處理工作量中解脫出來。
采用統(tǒng)一管理GIS服務(wù)請求，系統(tǒng)或應(yīng)用使用分配的許可碼進(jìn)行服務(wù)調(diào)用，可跟蹤監(jiān)控到日志，提供給運(yùn)維人員更多的管理信息。
服務(wù)管理
二三維一體化 實景再現(xiàn)
基于SuperMap二三維一體化技術(shù)，精細(xì)化三維建模、全方位真實呈現(xiàn)湖南省重點水利工程，將湖南省的重點水利工程復(fù)雜性整體、客觀地展示給管理者。在三維場景中疊加水情、雨情分析，動態(tài)監(jiān)視各水位站、雨量站的水位、流速、流量，并對超標(biāo)站點進(jìn)行不同顏色的區(qū)分，可直觀展示湖南省的降水、降雨情況。按指定的地區(qū)、流域、類型、站點、時間等多條件自由組合，生成各種時段水位報表、過程線，并以此為依據(jù)客觀分析問題和正確處理決策。
三維工程展示
湖南省水利普查河流普查開發(fā)應(yīng)用項目建成了權(quán)威的湖南省水信息平臺，以普查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，整合各類涉水?dāng)?shù)據(jù)資源，提高了湖南省水利管理水平和管理能力。在制定湖南省水利和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、實行最嚴(yán)格的水資源管理制度、推進(jìn)水資源合理配置、高效利用等方面，項目充分發(fā)揮了水利普查的基礎(chǔ)支撐作用。
所謂智慧水利，就是利用互聯(lián)網(wǎng)、云計算、GIS等先進(jìn)技術(shù)，以“數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、可視化、智能化”為主線，以資源整合共享和技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用為抓手，提高水利部門的管理效率和社會服務(wù)水平，推動水利信息化建設(shè)，保障區(qū)域的防洪安全、供水安全及維系河流健康生態(tài)環(huán)境，逐步實現(xiàn)“信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、信息采集自動化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息管理集成化、業(yè)務(wù)處理智能化、政務(wù)辦公電子化”
智慧水利的核心是能夠讓水利行業(yè)內(nèi)物與物、物與人、人與人之間產(chǎn)生互聯(lián)互通和相互感知能力，并且能更高效安全的處理水利信息和資源整合，更科學(xué)地解決水利監(jiān)測、預(yù)警、分析、預(yù)測和決策，讓跨部門、多層級、異地點的合作能力更加協(xié)調(diào)。
GIS即地理信息系統(tǒng)（Geographic
Information
System），廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運(yùn)輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。
GIS與其他幾種信息系統(tǒng)密切相關(guān)，但由于其處理和分析地理數(shù)據(jù)的能力使其與它們相區(qū)別。盡管沒有什么硬性的和快速的規(guī)則來給這些信息系統(tǒng)分類，但下面的討論可以幫助區(qū)分GIS和桌面制圖、計算機(jī)輔助設(shè)計CAD、遙感、DBMS、以及GPS技術(shù)。
桌面制圖
桌面制圖系統(tǒng)用地圖來組織數(shù)據(jù)和用戶交互。這種系統(tǒng)的主要目的是產(chǎn)生地圖：地圖就是數(shù)據(jù)庫。大多數(shù)桌面制圖系統(tǒng)只有及其有限的數(shù)據(jù)管理、空間分析以及個性化能力。桌面制圖系統(tǒng)在桌面計算機(jī)上進(jìn)行操作，例如PC機(jī)，Macintosh以及小型UNIX工作站。
計算機(jī)輔助設(shè)計CAD
計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)系統(tǒng)促進(jìn)了產(chǎn)生建筑物和基本建設(shè)的設(shè)計和規(guī)劃。這種設(shè)計需要裝配固有特征的組件來產(chǎn)生整個結(jié)構(gòu)。這些系統(tǒng)需要一些規(guī)則來指明如何裝配這些部件，并具有非常有限的分析能力。CAD系統(tǒng)已經(jīng)擴(kuò)展可以支持地圖設(shè)計，但管理和分析大型的地理數(shù)據(jù)庫的工具很有限。
遙感和GPS
遙感是一門使用傳感器對地球進(jìn)行測量的科學(xué)和技術(shù)，例如，飛機(jī)上的照相機(jī)，全球定位系統(tǒng)（GPS）接收器，或其他設(shè)備。這些傳感器以圖象的格式收集數(shù)據(jù)，并為利用、分析和可視化這些圖象提供專門的功能。由于它缺乏強(qiáng)大的地理數(shù)據(jù)管理和分析作用，所以不能叫作真正的GIS。
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)專門研究如何存儲和管理所有類型的數(shù)據(jù)，其中包括地理數(shù)據(jù)。DBMS使存儲和查找數(shù)據(jù)最優(yōu)化，許多GIS為此而依靠它。相對于GIS而言，它們沒有分析和可視化的工具。
重慶分公司
重慶分公司
