探讨水利工程测量中3S 测量技术的应用

严传勇

(惠州市华禹水利水电工程勘测设计有限公司，广东 惠州 516000）

1.引言

在信息技术不发达的年代，水利工程的前期施工测量都是靠人们亲自进行测量，由于水利施工现场一般水流湍急，一般无法进行准确的测量，大多都只能通过初步判断后，进行粗略的施工，再进一步的进行测量，并再次施工，十分麻烦，且导致了大量的失败的水利工程案例，随着现代高科技和后人的不断努力，方方面面运用到了科技信息化技术，3S 测绘技术在现代水利工程中起到了重要的作用。

2.3S 技术介绍

3S 技术由GIS 技术、GPS 定位系统、RS 技术组成（如图2），三者的结合很好地改善了水利工程测量的技术性弱点，且实现了空间中部分数据的收集和处理，在世界很多工程中都使用。相比于以往的测绘技术相比，从人工成本和时间上都得到了大大的缩短，且不受一些恶劣环境和天气因素，受到广泛应用。

图1 3S技术的组成及联系

2.1 地理信息系统简介。地理信息系统简称GIS，顾名思义，其包含了地表上空间中的一些资料信息，下至一些森林江河分布信息，或者某一个地区的人口建筑分布，上到大气云层流向变化等。地理信息系统将这些信息进行收集储存，并且经过一系列操作将信息传导到使用者的手中（如图2）。

地理信息系统依靠计算机和基础地理的支持，形成了以地理信息为主的学科，被广泛应用。而且，经过经计算机的演算技术，可以进行一定范围内的科学性预测，现代的很多关于海平面沉降，冰山融化等都是通过地理信息技术预测的。而且通过计算机的显示技术，将难以理解的数据信息转化成通俗易懂的图像，从而能够较为直观的预测到水利工程的未来变化，改善水利工程施工的效率。

图2 地理信息系统

2.2 遥感技术简介。遥感技术简称RS 技术，在水利工程测量的3S技术中承担信息数据处理的应用载体功能。遥感技术通过对数据信息的采集获取处理应用对相应的物体进行测量的。其主要原理是通过太阳或其他物体的电磁波对地表物体反射情况不同，而能够获取的不同物体的具体信息并通过计算机对信息分析处理（如图3）。而相比与以往的工程测量需要按期进行监测，遥感技术可以实时进行分析监控，并且具有监测，预警等功能。为后期的水利工程测量和施工提供了充分且具体的数据。

图3 遥感的工作过程

2.3 全球定位系统简介。全球定位系统，简称GPS，是现代人们的生活最熟悉的应用系统之一，也是3S 技术的最重要的部分之一。其原理是借助地球卫星对某个位置上的一个点进行定位，并明确了其精准的坐标位置（如图4）。在围绕地球的24 颗卫星中，通过不同的排布方式，而实现每个时刻都可以有四个以上的卫星对地区进行全覆盖，并提供相应的位置信息。地面也是由多个基站和一个总站组成，对卫星传回的位置和其他信息进行处理分析，并且汇总到主站，生成一些具体的指令和信息，主站再通过总控制台传回卫星，形成一个完整的信息链。

图4 GPS工作原理公式

3.水利工程中3S 技术的实际应用

3.1 获取水利工程中河流的水文信息。关于河流的相关信息，包括流速大小、水流量的快慢、随着季节水量的变化，泥沙量的大小、以及汛期，结冰期等。在信息技术不发达的年代是需要人力进行走访勘测，对历年的水文资料进行翻阅研究，还要对勘测的数据与历年的情况对比，避免出现较大的误差。水对于水量的测算就更为复杂，需要乘船对河流的深度逐一地进行测量，并且采用公式进行水量的初步测算，而水量在每个季节都是不同的，这就需要在一年中进行多次测算。所以，传统的水利测量工作费时，费力，还存在着较大的误差，这就导致了以前的水利工程进展缓慢，无法按时交工的原因。所以，现代技术的进步直接带动了整个水利工程行业的发展，具有里程碑式的意义。3S 技术作为现代水利工程中最为实用的现代科技技术，先是通过遥感技术，对水底的地形等信息进行检测分析，再通过以往此河道的相关信息，对此河流进行模拟分析预测，来判断旱涝、汛期等。

3.2 水流大小的实时监测。受到外界因素的一些影响，使得水流流量、流速等一直在一个动态的波动的状态，在没有计算机的年代，这些变化和波动根本不可能进行详细的记录，并且进行测算的也是具有较大误差的。而通过3S 技术中的全球定位系统，可以将水流流量、流速的一些波动状态的数据进行一个实时记录，并且可以自动对以往的水流情况进行分析，发现存在异常状况会及时反馈给监控人员，将一些自然灾害进行科学的预测并提前预警。并且经过各种演算过程，将数据简单化处理后流向其他方面进行使用。此外，此技术还可以对全球的水资源，冰川情况进行监控与预测，做出了不少关于气候变暖，冰川融化的科学性预测来警示人们。

4.3S 技术分别在水利测量中的具体应用

4.1 地理信息系统应用。通俗的讲，水利工程是可以将河流的水资源进行合理的利用，在进行3S 技术水利工程测量中，在施工前期相关单位需要对河道进行详细的考察了解，并对以往的水文信息进行查录。首先，通过地理信息系统对该水域的现状进行采集分析，像一些水利工程施工的河流长度，河道的宽度，以及深度等一些数据。通过对现有数据的进行完善，为水利工程施工和后期的维护方面提供可靠的数据信息，相关技术人员还可以在对信息进行分析后，提出一些水利工程的建设意见，将水利工程在后期抵御洪涝灾害方面起到关机键性的作用，并且能够有一些真独行的方案，减少灾害带来的财产损失。

4.2 GPS 定位系统。在进行水利工程施工时，首先是需要对相应的监测点进行精确定位检测，并采用统一的计量单位进行后期的计算，有利于计算进行测量图像的生成。3S 技术大大减少了在水利工程测量的误差，全球定位系统可以精确到毫米级别，从而避免了因为误差而对工程项目产生不利影响。利用GPS 进行定位后再利用地理信息系统进行水位的实时变化，获取到较为准确且实时水文信息，对推动水利工程的建设具有积极地意义。

4.3 RS 技术应用。在进行3S 技术的应用过程中，RS因其为基础应用而具有很高的利用价值。通过遥感技术对水利工程进行区域图形化监控，并将实时的水位深度变化反馈给技术人员，为水利工程测量提供信息数据基础。该技术还可以将数据与图像串联，是技术人员能够更直观的监测水位变化。通过对采集处理的数据进行可视化分析，并且调用地理信息系统将信息进行进一步处理。此应用可以对水源的质量进行检测，并且也可以对灾情之后对水利工程的损伤情况进行评估。

5.结语

随着科学技术的发展，水利工程测量技术也在不断的升级，而3S 技术应用的高效简洁性确保其在短时间内很难被超越。而近些年来，随着水利工程的建设规模的增长，使得在进行3S 技术操作时也提出了更高的要求。水利工程对测量的精准度也是具有很高的要求的。虽然3S 技术在水利工程测量的才刚刚起步，但已经受到广泛的使用。这也推动了3S 技术的不断革新。