淺議現代信息技術在水文領域中的應用淺析

論文類別:理學論文 > 理學相關論文
論文作者: 孫娟 張雙翼
上傳時間:2012/3/14 11:30:00

  論文關鍵詞:现代信息技術 RS技術 ANN技術 GIS技術 GPS技術 水文
  論文摘 要:現代信息技术在水文領域中的應用不斷完善和發展,特別是在最近幾年之中,ANN技術、3S技術與水文模型的整合研究的發展,有助於开創水文研究的新領域。本文主要通過對RS、ANN、GIS、GPS等技術的研究,從防汛抗旱、水文預報、保護水环境生態、水土保持這四個方面,闡述了現代信息技術在水文領域的应用
  
  RS技術在水文領域中的應用分析
   遙感技術,即RS技術廣泛應用於對旱情的檢測與评估、檢測水質、監测和評價土壤侵蝕和洪澇灾害等水文領域之中,取得了明显的經濟效益。在洪澇災害之中經常會使用遙感技術。緊急救災、災後重建和快速反應是遙感技術應用集中的主要方面。例如,我國早在80年代就利用了MSS數據檢测到了三江平原的洪澇災害。之后民政局、中科院和水利部門都進行了相關的研究工作,在實踐之中取得了顯著的成效。遙感技术可以大幅度的減少洪涝災害的損失,尤其是在災後重建等當面,與其他普通手段相比具有全面性、客觀性和快捷性的優勢。遙感技術評估在災害的監測評估方面也有了顯著的發展。通過對土壤表面發射的電磁能量來測量估計土壤的濕度,再加上實測數據的支持,可以實現對旱情的遙感監测。同時還可以通過对作物的長勢、地表溫度的監测來監測旱情。通過了解不同地域的具體情況,建立針對它们的具體模型。我國目前建立在遥感技術基礎之上的监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。使用遙感技术可以更快速和更低廉的获取大面積土壤的水分信息。因為監测模型的簡繁程度有很大差异,所以遙感技術的使用範圍和使用精度也有不同。我国目前已經建立了初步的旱情遙感技術監測體系,在一些试點地區獲得了顯著的成效。遥感技術在水質監測之中也有很大的作用。運用遙感監測技术,可以動態的監測地表水質在時間和空間上參數的變化情況,具体表現在對濕地的評價、和測定水质參數等方面。遙感技術在水質監測方面的應用已經開始在實踐生產之中使用,隨著它在水質监測領域的地位更加重要,它的發展也不斷完善。
  
  GPS技術在水文領域中的應用分析
   全球衛星定位系統,即GPS技術,具有自动化、高效率、精確度高、全天候的優點,成功應用於工程測量、航空攝影、資源勘测、地球動力學、大地测量、水文領域之中,取得巨大的社會效益和經濟效益。水利信息與空間地理位置有很大的關系,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,可以及時準確的定位災害的發生地點,尤其是在使用了無線通話功能之後,實現了雙向的通話功能,使指挥中心和災害現場能夠自由及時的對象,方便二者進行沟通,對緊急情況做出應急反應。以往在汛期來臨時,在大堤上排查險情,在發現了險情隱患之後,通過對講機向指揮部門汇報,耽誤了搶險時間,而且无法準確的描述出險情發生的位置。一旦報警系統上運用了GPS技術,能夠在第一時間將災害的發生地點和災害类別傳送到指揮中心,可以對險情做出有效的反應。在運送搶險物資的車輛中,安裝GPS监控系統,編碼後的汽車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後,可以將移動的船只和車辆的位置在地圖上動態的顯示出來。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,利用網絡的分析功能,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很大的作用,尤其是在減災防洪的过程之中,會帶來巨大的社會效益。 免費论文下載中心 http://www.hi138.com   3 GIS技術在水文领域中的應用分析
   地理信息系統,即GIS,是在計算機软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地理分布數据,同時對數據進行儲存、運算、分析、管理、描述和顯示。我國目前的地理信息系統已經廣泛的使用在減災防汛、水土保持、水環境等水文領域。在減災防汛的領域之中,GIS技术可以預測預報城市的積水和退水状況、管理更新現有的排水設施情況、對排水設施進行設計和規劃。規劃城市绿地的面積和位置。分析暴雨的空間特征、對積水街道和暴雨的分布進行可視化的顯示、儲存具有分辨率高、層次多、更新频率快的數據,並對數據進行維護和管理。地理信息系統在再請評估方面也有很大的作用,例如管理基礎背景数據、查詢空間和屬性數據、對数據進行統計、顯示和檢索。GIS技術在水土保持之中的應用十分全面。主要包括判斷是否發生土壤侵蝕、土壤侵蝕的程度劃分、計算土壤侵蝕量、評價水土保持的效益、泥沙输移的狀況、預測和模擬土壤的侵蝕過程等。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在其他領域的使用中最大的區別。遙感技術、地理信息技術和全球衛星定位系統,即3S技術的集成使用為空間信息的管理、分析、應用、更新、获取和存儲等方面提供了技術支撐。使用RS技術采集圖像信息,使用GPS技術提供主要的位置信息,最後使用GIS使用一些技術手段,例如分析應用和圖像處理等。將這三個技術緊密的結合起來,可以提供精確的数據資料的文本資料,可以通过動態電子地圖的使用查看不同水文領域的信息,同时可以借助人工神經網絡的实施,對洪峰流量、降水等水文要素進行科學、合理的分析,为減災防汛提供科學的依據。
  
  4 ANN技術在水文領域中的應用分析
   ANN技術,即人工神經網絡技術,是使用數學方法對自然神經或人腦进行模擬和抽象,是一種模仿人脑結構的信息處理系統。在水文領域,ANN技術主要可以進行洪水的預報和降雨流量預報等。人工神經網絡技術具有適應能力強、計算速度快和自主學習能力強的功能。首先對輸入條件和輸出條件進行分析。輸入条件包括降雨歷時、降雨量、降雨過程、河道基流等。輸出條件包括出口段面的流量信息。輸入層、輸出层和隱層這三個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,做出及時的洪水預報可以幫助相關部門制定準確可行的防洪決策。ANN技術在水文預報方面的作用主要通過實測資料,使用神經元的模擬關系,模擬影響洪水的其他因素和洪水之間的關系。
  
  5 結語
   總之,現代化的信息技术支持可以促進水文信息化建設,本文講述的RS技术、GIS技術、GPS技術和ANN技術都在水文領域之中得到了廣泛的使用。隨著社會主義現代化進程的不斷加快,國家過度重視信息的基礎设施建設,使水文技術和現代信息技術共同發展。
  
  參考資料:
  [1] 陳潔.遙感和水問题 [M].北京:人民水利水電出版社,2005,40,47.
  [2] 王冬,朱乃蘇,陳誌興.水利信息系統 [M].上海:上海科學技術文獻出版社,1992,162—174.
  [3] 董素英.3S技術應用指南 [M].中國水利水電出版社,2007,9(11):159. 免費論文下載中心 http://www.hi138.com
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