淺談現代信息技術在水文領域中的應用分析
論文關鍵詞：現代信息技術 RS技術 ANN技術 GIS技術 GPS技術 水文
論文摘 要：現代信息技術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，有助于開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、保護水環境生態、水土保持這四個方面，闡述了現代信息技術在水文領域的應用
RS技術在水文領域中的應用分析
遙感技術，即RS技術廣泛應用于對旱情的檢測與評估、檢測水質、監測和評價土壤侵蝕和洪澇災害等水文領域之中，取得了明顯的經濟效益。在洪澇災害之中經常會使用遙感技術。緊急救災、災后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。遙感技術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測。同時還可以通過對作物的長勢、地表溫度的監測來監測旱情。通過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。因為監測模型的簡繁程度有很大差異，所以遙感技術的使用范圍和使用精度也有不同。我國目前已經建立了初步的旱情遙感技術監測體系，在一些試點地區獲得了顯著的成效。遙感技術在水質監測之中也有很大的作用。運用遙感監測技術，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，具體表現在對濕地的評價、和測定水質參數等方面。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，隨著它在水質監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，具有自動化、高效率、精確度高、全天候的優點，成功應用于工程測量、航空攝影、資源勘測、地球動力學、大地測量、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后，實現了雙向的通話功能，使指揮中心和災害現場能夠自由及時的對象，方便二者進行溝通，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后，通過對講機向指揮部門匯報，耽誤了搶險時間，而且無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類別傳送到指揮中心，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監控系統，編碼后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后，可以將移動的船只和車輛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過程之中，會帶來巨大的社會效益。
3 GIS技術在水文領域中的應用分析
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地理分布數據，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技術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、查詢空間和屬性數據、對數據進行統計、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、泥沙輸移的狀況、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、獲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，最后使用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，可以提供精確的數據資料的文本資料，可以通過動態電子地圖的使用查看不同水文領域的信息，同時可以借助人工神經網絡的實施，對洪峰流量、降水等水文要素進行科學、合理的分析，為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進行模擬和抽象，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。輸入條件包括降雨歷時、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、輸出層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，現代化的信息技術支持可以促進水文信息化建設，本文講述的RS技術、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設施建設，使水文技術和現代信息技術共同發展。
參考資料：
[1] 陳潔.遙感和水問題 [M]．北京：人民水利水電出版社，2005，40，47．
[2] 王冬，朱乃蘇，陳志興．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.
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