“3S”技术在防汛抗旱中的应用

摘要：本文首先对“3S”原理进行了介绍，然后从洪灾前期预防、洪灾发生救灾、洪灾发生后的检测三个时期进行的不同工作对“3S”技术如何在防汛抗旱中发挥了重要作用进行了阐述。

关键词：“3S技术”、水文学、防汛抗旱

随着城镇化进程不断加快以及气候变暖带来的极端气候变化，部分地区接连遭受大型洪涝灾害。暴雨洪涝在引起媒体与公众普遍关注的同时，也给管理部门的防御和对策研究带来了新的难题。”3S”技术在空间信息分析上的广泛应用为防汛抗旱提供了新方法和新思路。

0.引言

“3S”技术诞生于20世纪60年代，是遥感（remote sensing，简称RS），地理信息系统（geographic information system，简称GPS）与全球定位系统（global positioning system，简称GPS）三者的统称，是现代空间信息科学的核心与主要支撑技术。

水是生命之源，是可持续发展的基础条件。洪涝灾害、干旱缺水、水环境恶化成为21世纪世界面临的三大水问题，已经威胁到人类生活水平的提高、社会的稳定和经济的发展。

“3S”技术的空间特性及对海量数据的处理、管理能力和水的时空分布特性，决定了“3S”技术在水问题诸多领域如水的循环、水的数量与质量状况评价及水资源有效合理利用等方面可以发挥重要作用。

1.“3S”技术的基本原理

RS可以对完成遥感影像图的获取，有着获取快速和实时、动态的信息功能，保证地理信息系统能够得到及时的、准确的、综合的资源与环境方面的数据，按照实际需要，对GIS数据库进行及时的更新。

GIS可以进行地理数据方面的数据采集、数据管理、数据查询、数据计算及数据分析，帮助遥感信息完成提取与分析、应用，提供必要手段与辅助的数据，使遥感数据自动分类的精度得到提高。而GPS还可以通过实时的、连续的对地球任意点经纬和高程的确定，对物体三维和时间的精确， 提供准确的空间定位和数据，以识别遥感图像完成地面控制与样本像元类型的判断，帮助图像完成几何校正与投影的变换，更好的完成分类服务。

2.“3S”技术在防汛抗旱中的应用

3S技术在水资源管理领域的应用呈现非常广阔的前景，在国家防汛抗旱体系中也发挥着不可替代的作用。利用RS技術，水行政主管以及相关部门可迅速获取大范围地域的土壤、植被、水文等较为准确的基础资料，因此遥感技术是了解水文基本状况的必备手段；利用GPS技术，可以为相对较小的区域提供更高精度的几何定位信息，还可以实现实时纠正，校正图像数据库信息；GPS技术和RS技术的结合，则可以为“3S”技术的核心———GIS系统提供精确、定量的数字信息源，奠定可自动管理和分析空间数据的基础。

2.1“3S”技术在灾情评估中的作用

灾情评估是防洪决策不可分割的组成部分。对于灾前、灾中及灾后的灾情评估可分为两种模式[1]：①对给定淹没范围内灾情的静态评估；②根据入口洪水过程，对某一地理区域动态确定淹没范围并相应进行动态灾情评估。进行灾情评估首先要建立影响灾情大小的地理信息数据库，即：数字地形模型、土地利用类型、行政区划、防洪工程、水系网络、河漫滩地分布、交通网络、重要点类要素、水文观测数据等数据库等。根据历史上发生的灾害数据和灾情数据，建立灾情与描述灾害的特征值之间的数学模型，即建立模型库。然后根据RS所提供的影象利用GIS数据处理软件提取出洪水淹没历时、淹没面积、淹没高程等。利用模型分系统中的数学模型计算或推算出灾情的大小。

2.2 在城市防洪中的作用

随着水利行业信息化建设的推进，国内已有部分城市将周边水域分布及本地区水文信息运用数据库技术进行组织、存储、处理、分析，在一定程度上提高了应对城市洪涝灾害的水平。现代城市防洪排涝形势迫切需要凭借GIS技术的优势分析处理大量复杂的空间信息，以达到预报准确，决策科学，措施高效。

2.2.1制作城市专题地图

将GIS技术应用于专题地图的制作，可以大大提高制图的精度和效率，突出表现某一专题的大量信息，能有效避免传统地图制作的多种缺点。[3]针对城市汛期防洪任务可以制作大比例尺雨量统计分布图、水库蓄水地表吸水能力分布图；针对排涝救灾相关任务可以制作城市排水设施工程图、街道地形地势三维模型图等。

详细建立多种专题地图并按层存储，通过不同的专题信息建立不同的图层，用户需要哪方面的信息便可以快速的将该图层在同一张地图中叠加观察，方便有效。同时通过RS及GPS技术等相关领域实现定期数据更新，建立快速应急反应机制，保证地图性息的实时性，为应对城市洪涝灾害提供完备的信息支撑。

2.2.2暴雨致洪预报及涝情预测

汛期或短期强降雨来临之前，利用GIS技术对气象数据进行分析得到准确的地区面雨量参数，可为城市及周边流域的防汛抗洪、水库调度提供可靠的决策依据。同时可通过GIS空间拓扑分析对市区各分片区域蓄水渗水和地面硬化程度的统计数据建立区域模型，结合周边江河水库蓄水能力综合评价，即可对可能出现的内涝灾害作科学预测。

通过建立基于地理信息系统的面雨量模拟预报模型，能够既好又快的处理分析雨水空间分布数据，可有效对暴雨致洪及城区内涝等级做出预测分析，最大限度地减少暴雨洪涝等自然灾害带来的损失，同时也有助于提高防汛抗洪等方面的决策服务水平。

2.2.3 城市用地规划与洪涝工程建设

城市内涝现象出现的主要原因就是排水系统建设滞后及城市硬化程度的盲目提高。将GIS技术应用于城市用地适宜性分析及工程建设网络规划中效果十分理想。通过地理信息系统的网络分析功能对自然、政治、经济、文化等诸要素进行定量分析，可以对城市用地规划作合理分配。从而减少城市硬化面积，合理增加土地蓄水渗水能力。采用矢量图像和栅格图像的缓冲分析设置各节点周围公共绿地、水利网络的科学分布数据， 再通过叠加分析求各地区的相交部分，从而建立起理想的城市用地规划模型。

2.3在救灾力度调度及路径规划中的作用

当涝情发生时GIS技术可将全市的监控数据实时筛选，对积水的路段和居民区实现可视化显示，通过建立缓冲模型划出警戒等级，为及时疏导交通和居民提供依据。

与此同时，系统自动更新道路通过能力，利用数据库中的信息再综合分析评价救援力量与救援目标之间的道路堵塞因素、单双线因素、积水因素等，快速生成最优化开进路径。对包括武警官兵、排涝水泵、就生器材等在内的救援力量合理调度安排，实现快速反应、及时到达、高效救援的目标。

4.结束语

综上所述，要在水务行业更好地应用和发展3S技术，必须在进一步加强标准化、规范化的基础上，大力开展基础数据库的建设、尤其是富有水务行业特色的数据库，如蓄滞洪区空间展布式社会经济数据库、雨情和水情数据库、水旱灾情数据库等等。此外还要加快提高3S技术的应用水平，充分发挥3S现有的和潜在的功能，并且与网络计算机等高新技术以及水务行业本身的技术紧密地结合在一起，为水务信息化和现代化作出它应有的贡献。

参考文献：

[1]唐建洲.3S技术在灾情评估和防汛抗旱中的应用[J].中华建设，2015（07）：134-135.

[2]董侬生，冯国红.防汛抗旱中的3S技术[J].水利水电技术，2002（10）：26-29.

作者简介：

乔童（1997年04月-）女，汉，河北省承德县，身份证号：130821199704211822，本科，研究方向：地理信息科学专业