李寧

摘 要：文章首先對3S技術(shù)的概念與特征進(jìn)行概況，對河道水文測量傳統(tǒng)方法的不足之處進(jìn)行總結(jié)，對3S測量技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行分析，對GIS技術(shù)用于河道測量進(jìn)行研究，對RTK技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：3S測量技術(shù)；水利工程；測量；河道；沖淤

1 3S技術(shù)的概念與特征

1.1 3S技術(shù)的概念

3S技術(shù)指的是遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）的一種綜合性技術(shù)，是在集成多學(xué)科的基礎(chǔ)上，與空間信息有關(guān)的一種現(xiàn)代信息技術(shù)，包括對其采集、處理、表達(dá)、傳播等，還可以發(fā)揮空間實(shí)體定位的功能，不僅能夠宏觀地獲得所需要的任何空間信息，還可以對于特定位置空間信息進(jìn)行分析與處理。

1.2 3S技術(shù)的特征

1.2.1 遙感技術(shù)（RS）

遙感技術(shù)具體指的是衛(wèi)星遙感技術(shù)，不必直接接觸到目標(biāo)就可以對與其相關(guān)的空間信息進(jìn)行搜集，按照資料信息進(jìn)行識別與分類。也就是可以實(shí)現(xiàn)在地球各個高度平臺上僅僅是對傳感器的應(yīng)用，即可對地形物反射的電磁波信息進(jìn)行收集，遙感技術(shù)就是針對這些電磁波進(jìn)行處理、判讀，以此發(fā)揮識別數(shù)據(jù)的作用，可以更好地用于各種科研工作。

1.2.2 地理信息系統(tǒng)（GIS）

地理信息系統(tǒng)是針對空間信息數(shù)據(jù)，在地理圖形的前提下，運(yùn)用計(jì)算機(jī)對空間信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲、分析的一種綜合性技術(shù)系統(tǒng)。

1.2.3 全球定位系統(tǒng)（GPS）

全球定位系統(tǒng)是一種定位方法，不僅功能豐富、效率高，而且精度比較高，可以在地球上任意地點(diǎn)、任意客戶提供測速、定位等相關(guān)服務(wù)，從而對常規(guī)定位技術(shù)而言是一個比較大的技術(shù)飛躍，逐漸替代了普通光學(xué)、電子儀器。

2 河道水文測量傳統(tǒng)方法的不足之處

河道水文測量主要是為河道治理、水量調(diào)度等應(yīng)用提供技術(shù)支持，其中包括對水下泥表面及附近周邊地帶的物理特性進(jìn)行測量和描述的一種技術(shù)。以往對于河道水文進(jìn)行測量只能選擇六分儀、水準(zhǔn)儀等儀器設(shè)備測量，常規(guī)的測量方法一方面測量周期比較長，精度不高；另一方面就是需要耗費(fèi)較大的勞動強(qiáng)度，測量標(biāo)志的耗費(fèi)也超乎想象，隨著技術(shù)的發(fā)展，這種測量方法已經(jīng)被淘汰，無法滿足河道治理以及動態(tài)監(jiān)測的最新需求。對河道水下地形進(jìn)行測量，對沖淤量進(jìn)行計(jì)算，都屬于水文測量的重要內(nèi)容，我們需要及時準(zhǔn)確地掌握河道的最新變化，從而為水資源進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)度，以及泥沙管控、防洪減災(zāi)等工作提供正確的技術(shù)支持。河道主流改變與河勢改變有直接關(guān)系，一般包括河道平面形態(tài)改變、縱剖面改變等。河道沖淤分析是針對河道演變分析的一個重要內(nèi)容，工程中較多地使用斷面法，也就是通過對河道槽蓄量的改變對河道沖淤進(jìn)行判斷，這個方法必須以斷面間距可以準(zhǔn)確測量為基礎(chǔ)，斷面間水底地形與河床的變化不好判斷，沒有支流。實(shí)際地形變化比較繁瑣，河床參差不齊，因此這種方法也沒有辦法準(zhǔn)確地反映河道沖淤變化。

3 3S測量技術(shù)的運(yùn)用

3.1 通過遙感圖像得到河道水文數(shù)據(jù)信息

遙感技術(shù)得到的河道信息利用信息提取的方式，從而獲得所需專題圖像，利用計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行校正、增強(qiáng)以及分類變化等，把遙感數(shù)據(jù)信息提供給GIS，在遙感圖像判斷與分析之前，先對遙感圖像進(jìn)行處理，包括投影變化以及幾何糾正等，為確保遙感圖形和地形圖在地理幾何位置上確保一致，要對遙感圖像進(jìn)行投影變換的處理，把圖像處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成任何GIS可以接受的數(shù)據(jù)格式皆可。通過圖形資料的利用，特別是電子地圖等圖像資料，促進(jìn)高程數(shù)據(jù)提取的便利性，建立與完善數(shù)字高程模型，對遙感圖像進(jìn)行校正。數(shù)字高程模型建立之后，通過GIS軟件的分析功能進(jìn)行各種計(jì)算，包括高線計(jì)算、體積計(jì)算、沖淤量計(jì)算等。

3.2 遙感動態(tài)監(jiān)測

遙感動態(tài)監(jiān)測實(shí)際上是針對同個地區(qū)采用不同時相的遙感圖像，從而得到該地區(qū)改變的遙感圖像。動態(tài)變化監(jiān)測目前已經(jīng)成為一個主要技術(shù)，多時相、多類型的傳感器，持續(xù)不斷地對統(tǒng)一區(qū)域進(jìn)行資源與環(huán)境方面的調(diào)查，可以及時、準(zhǔn)確地獲取各種情況。并且，以多時相遙感影像技術(shù)為基礎(chǔ)，利用重點(diǎn)分析最佳組合波段等技術(shù)，結(jié)合水體信息特點(diǎn)得出的圖像處理辦法，統(tǒng)統(tǒng)為遙感技術(shù)在水環(huán)境相關(guān)研究的開展提供技術(shù)支持。除此之外，通過數(shù)字遙感器完成了在時間維度的水域動態(tài)監(jiān)測，從而為防洪減災(zāi)、河道規(guī)劃與治理提供技術(shù)支持。

3.3 水深遙感沖淤變化

水深遙感是通過可見光在水體內(nèi)的穿透性，利用飛機(jī)、衛(wèi)星等遙感技術(shù)平臺，通過輻射計(jì)、攝影機(jī)等裝置，把水下一定深度的立體單元信息根據(jù)一定的采集規(guī)則，利用信息處理軟件對可見光透的水體厚度信息進(jìn)行分離，從而獲取水深。通過入睡輻射強(qiáng)度和水深、水體渾濁度之間的關(guān)系，對輻射強(qiáng)度進(jìn)行測定與處理，得到水深數(shù)據(jù)。遙感技術(shù)獲取數(shù)據(jù)信息更加方便，水深遙感的相關(guān)研究已經(jīng)開始投入應(yīng)用，所以如果真有實(shí)測數(shù)據(jù)缺失，可以通過歷史階段遙感資料對水深進(jìn)行推測，從而完成沖淤分析的作用。除此之外，還考慮某一時相遙感資料精度不準(zhǔn)的問題，實(shí)測地形和遙感獲得的數(shù)值存在較大差別，因此可以采用兩個時相的遙感水深對河床沖淤情況進(jìn)行計(jì)算，可以達(dá)到要求精度。

具體原因是因?yàn)檫b感水深存在比較大的誤差，然而斷面圖分析發(fā)現(xiàn)，遙感水深誤差大的影響因素比較多，兩個時相的遙感水深誤差的表現(xiàn)形式大體一致，因此，差值降低了系統(tǒng)誤差。這個方法獲得的結(jié)果和實(shí)測地形資料得出的結(jié)果保持一致，可以達(dá)到河床演變分析與沖淤量計(jì)算的要求。因此，水深遙感方法能夠在地形資料確實(shí)的前提下對長時間河床演變分析。如果把GIS和水深遙感技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，能夠完成水下地形圖數(shù)字化，也能更加便捷地對所測水域不同時間段與不同沖刷深度的沖淤分布進(jìn)行探測。

4 GIS技術(shù)用于河道測量

GIS是水文資料管理的一個重要手段，GIS中能夠發(fā)揮距離計(jì)算、曲率、周長等方法，如有需要可以隨時使用，通過DEM模型能夠便捷地獲取某點(diǎn)的高程。河道演變分析針對的是沖淤分析。GIS通過DEM模型數(shù)據(jù)能夠及時準(zhǔn)確地獲取兩沖淤檢測斷面之間產(chǎn)生的沖淤量，而且測量精度也有所提升。

河道斷面圖進(jìn)行繪制、某地沖淤過程的相關(guān)類型圖等，也能直接在圖上提取數(shù)據(jù)信息，并且自動繪制成圖。這些GIS功能針對河道演變的原因進(jìn)行分析，而且可以得出該河道演變的規(guī)律，這些才是GIS技術(shù)的重要表現(xiàn)。GIS技術(shù)在水下地形、沖淤變化分析方面和常規(guī)技術(shù)相比，更加科學(xué)合理，而且準(zhǔn)確度也更高。

5 RTK技術(shù)的運(yùn)用

GPS技術(shù)逐漸向更深層次發(fā)展的同時，應(yīng)用范圍也更為廣泛，一方面克服了普通測量要求點(diǎn)間通視、耗費(fèi)工時、精度低、外業(yè)無法實(shí)時測量等缺點(diǎn)；另一方面，防止因?yàn)镚PS靜態(tài)定位和快速靜態(tài)相對定位產(chǎn)生的后處理，而導(dǎo)致精度不合規(guī)造成返工等情況，RTK實(shí)時三維精度能夠達(dá)到厘米級，在一定程度上減少測量作業(yè)的勞動強(qiáng)度，大大提升了作業(yè)效率。為水下地形測量和GIS數(shù)據(jù)的獲取提供技術(shù)支持。

6 結(jié)束語

綜上所述，3S技術(shù)的應(yīng)用使得河道、水庫檢測管理、水文測量勘察等變得更加簡便、精度高的同時，所需勞動強(qiáng)度大大降低，為河道水文動態(tài)監(jiān)測與管理打開一扇嶄新的大門。

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