3S测量技术用于水利工程测量的分析

李宁

摘 要：文章首先对3S技术的概念与特征进行概况，对河道水文测量传统方法的不足之处进行总结，对3S测量技术的运用进行分析，对GIS技术用于河道测量进行研究，对RTK技术的运用进行探讨。

关键词：3S测量技术；水利工程；测量；河道；冲淤

1 3S技术的概念与特征

1.1 3S技术的概念

3S技术指的是遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）的一种综合性技术，是在集成多学科的基础上，与空间信息有关的一种现代信息技术，包括对其采集、处理、表达、传播等，还可以发挥空间实体定位的功能，不仅能够宏观地获得所需要的任何空间信息，还可以对于特定位置空间信息进行分析与处理。

1.2 3S技术的特征

1.2.1 遥感技术（RS）

遥感技术具体指的是卫星遥感技术，不必直接接触到目标就可以对与其相关的空间信息进行搜集，按照资料信息进行识别与分类。也就是可以实现在地球各个高度平台上仅仅是对传感器的应用，即可对地形物反射的电磁波信息进行收集，遥感技术就是针对这些电磁波进行处理、判读，以此发挥识别数据的作用，可以更好地用于各种科研工作。

1.2.2 地理信息系统（GIS）

地理信息系统是针对空间信息数据，在地理图形的前提下，运用计算机对空间信息数据进行处理、存储、分析的一种综合性技术系统。

1.2.3 全球定位系统（GPS）

全球定位系统是一种定位方法，不仅功能丰富、效率高，而且精度比较高，可以在地球上任意地点、任意客户提供测速、定位等相关服务，从而对常规定位技术而言是一个比较大的技术飞跃，逐渐替代了普通光学、电子仪器。

2 河道水文测量传统方法的不足之处

河道水文测量主要是为河道治理、水量调度等应用提供技术支持，其中包括对水下泥表面及附近周边地带的物理特性进行测量和描述的一种技术。以往对于河道水文进行测量只能选择六分仪、水准仪等仪器设备测量，常规的测量方法一方面测量周期比较长，精度不高；另一方面就是需要耗费较大的劳动强度，测量标志的耗费也超乎想象，随着技术的发展，这种测量方法已经被淘汰，无法满足河道治理以及动态监测的最新需求。对河道水下地形进行测量，对冲淤量进行计算，都属于水文测量的重要内容，我们需要及时准确地掌握河道的最新变化，从而为水资源进行科学合理的调度，以及泥沙管控、防洪减灾等工作提供正确的技术支持。河道主流改变与河势改变有直接关系，一般包括河道平面形态改变、纵剖面改变等。河道冲淤分析是针对河道演变分析的一个重要内容，工程中较多地使用断面法，也就是通过对河道槽蓄量的改变对河道冲淤进行判断，这个方法必须以断面间距可以准确测量为基础，断面间水底地形与河床的变化不好判断，没有支流。实际地形变化比较繁琐，河床参差不齐，因此这种方法也没有办法准确地反映河道冲淤变化。

3 3S测量技术的运用

3.1 通过遥感图像得到河道水文数据信息

遥感技术得到的河道信息利用信息提取的方式，从而获得所需专题图像，利用计算机对图像进行校正、增强以及分类变化等，把遥感数据信息提供给GIS，在遥感图像判断与分析之前，先对遥感图像进行处理，包括投影变化以及几何纠正等，为确保遥感图形和地形图在地理几何位置上确保一致，要对遥感图像进行投影变换的处理，把图像处理结果转换成任何GIS可以接受的数据格式皆可。通过图形资料的利用，特别是电子地图等图像资料，促进高程数据提取的便利性，建立与完善数字高程模型，对遥感图像进行校正。数字高程模型建立之后，通过GIS软件的分析功能进行各种计算，包括高线计算、体积计算、冲淤量计算等。

3.2 遥感动态监测

遥感动态监测实际上是针对同个地区采用不同时相的遥感图像，从而得到该地区改变的遥感图像。动态变化监测目前已经成为一个主要技术，多时相、多类型的传感器，持续不断地对统一区域进行资源与环境方面的调查，可以及时、准确地获取各种情况。并且，以多时相遥感影像技术为基础，利用重点分析最佳组合波段等技术，结合水体信息特点得出的图像处理办法，统统为遥感技术在水环境相关研究的开展提供技术支持。除此之外，通过数字遥感器完成了在时间维度的水域动态监测，从而为防洪减灾、河道规划与治理提供技术支持。

3.3 水深遥感冲淤变化

水深遥感是通过可见光在水体内的穿透性，利用飞机、卫星等遥感技术平台，通过辐射计、摄影机等装置，把水下一定深度的立体单元信息根据一定的采集规则，利用信息处理软件对可见光透的水体厚度信息进行分离，从而获取水深。通过入睡辐射强度和水深、水体浑浊度之间的关系，对辐射强度进行测定与处理，得到水深数据。遥感技术获取数据信息更加方便，水深遥感的相关研究已经开始投入应用，所以如果真有实测数据缺失，可以通过历史阶段遥感资料对水深进行推测，从而完成冲淤分析的作用。除此之外，还考虑某一时相遥感资料精度不准的问题，实测地形和遥感获得的数值存在较大差别，因此可以采用两个时相的遥感水深对河床冲淤情况进行计算，可以达到要求精度。

具体原因是因为遥感水深存在比较大的误差，然而断面图分析发现，遥感水深误差大的影响因素比较多，两个时相的遥感水深误差的表现形式大体一致，因此，差值降低了系统误差。这个方法获得的结果和实测地形资料得出的结果保持一致，可以达到河床演变分析与冲淤量计算的要求。因此，水深遥感方法能够在地形资料确实的前提下对长时间河床演变分析。如果把GIS和水深遥感技术进行结合，能够完成水下地形图数字化，也能更加便捷地对所测水域不同时间段与不同冲刷深度的冲淤分布进行探测。

4 GIS技术用于河道测量

GIS是水文资料管理的一个重要手段，GIS中能够发挥距离计算、曲率、周长等方法，如有需要可以随时使用，通过DEM模型能够便捷地获取某点的高程。河道演变分析针对的是冲淤分析。GIS通过DEM模型数据能够及时准确地获取两冲淤检测断面之间产生的冲淤量，而且测量精度也有所提升。

河道断面图进行绘制、某地冲淤过程的相关类型图等，也能直接在图上提取数据信息，并且自动绘制成图。这些GIS功能针对河道演变的原因进行分析，而且可以得出该河道演变的规律，这些才是GIS技术的重要表现。GIS技术在水下地形、冲淤变化分析方面和常规技术相比，更加科学合理，而且准确度也更高。

5 RTK技术的运用

GPS技术逐渐向更深层次发展的同时，应用范围也更为广泛，一方面克服了普通测量要求点间通视、耗费工时、精度低、外业无法实时测量等缺点；另一方面，防止因为GPS静态定位和快速静态相对定位产生的后处理，而导致精度不合规造成返工等情况，RTK实时三维精度能够达到厘米级，在一定程度上减少测量作业的劳动强度，大大提升了作业效率。为水下地形测量和GIS数据的获取提供技术支持。

6 结束语

综上所述，3S技术的应用使得河道、水库检测管理、水文测量勘察等变得更加简便、精度高的同时，所需劳动强度大大降低，为河道水文动态监测与管理打开一扇崭新的大门。

参考文献

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