【內(nèi)容摘要】：簡要的介紹了3S 技術在水利信息化建設中的應用，特別是在防汛抗旱指揮與管理、水資源監(jiān)測與管理、水土保持監(jiān)測與管理、水利工程建設與管理等水利業(yè)務應用建設與管理中發(fā)揮著主導作用。在此基礎上分析了3S 技術水利信息化應用中存在的主要問題，即數(shù)據(jù)共享困難、系統(tǒng)之間協(xié)同性差、功能低層次重復開發(fā)。最后指出，通過構建云GIS 水利信息服務平臺和采用大數(shù)據(jù)分析技術，提高水利行業(yè)數(shù)據(jù)資源與服務的共享性和利用效率。
【關鍵詞】: 水利信息化 3S 技術 云GIS 大數(shù)據(jù)
0 引言
水利信息化建設是以水利信息采集系統(tǒng)為基礎，以通信和計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)為載體，以水利信息資源開發(fā)為核心，以政策法規(guī)、標準規(guī)范、組織管理和資金人才為保障的系統(tǒng)工程，是自動預報、自動監(jiān)控、通信、計算機網(wǎng)絡、3S 技術、數(shù)據(jù)庫、業(yè)務模型、系統(tǒng)集成等信息技術的綜合應用。2003 年水利部正式發(fā)布《全國水利信息化規(guī)劃( “金水工程”規(guī)劃)》，經(jīng)過十幾年的建設，形 成了“基礎設施初具規(guī)模、業(yè)務支撐逐步增強、保障環(huán)境明顯改善”，“水利信息化綜合體系基本形成”的良好局面，但仍存在著水利信息基礎設施的建設與發(fā)展區(qū)域不平衡，業(yè)務應用系統(tǒng)之間的協(xié)同、銜接不足，管理體制機制不完善等問題。以3S 技術( 即GIS、RS 和GPS) 為核心的地球空間信息技術，能夠?qū)崿F(xiàn)對區(qū)域地理環(huán)境海量空間數(shù)據(jù)的動態(tài)獲取、有效管理和分析決策，已經(jīng)成為本世紀最具發(fā)展?jié)摿Φ娜�大最重要技術之一。目前，3S 技術和計算機網(wǎng)絡與通信、辦公自動化、自動控制、虛擬現(xiàn)實、人工智能與專家系統(tǒng)等多種技術相結合，構成了綜合的信息技術體系，在國土資源管理、智慧城市、智能交通、水利信息化等領域發(fā)揮著不可替代的主導作用。因此，深入研究3S 技術在水利信息化建設中的應用與發(fā)展，才能逐步解決在在水利信息化建設中存在的資源分散，業(yè)務系統(tǒng)之間的協(xié)同、共享不足等問題，促進水利信息化、現(xiàn)代化的建設。
1 3S 技術的在水利信息化中的應用
1.1 在防汛抗旱指揮與管理中的應用
在防汛抗旱指揮與管理業(yè)務應用中，RS 技術可以提供一整套較為完整的旱情、汛情遙感監(jiān)測業(yè)務運行系統(tǒng)，包括以氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)為主的快速宏觀監(jiān)測和以高分辨率雷達數(shù)據(jù)為主的重點災區(qū)監(jiān)測。GPS 和傳感器網(wǎng)絡構成的數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)及時提供土壤墑情、雨情、水情等站點數(shù)據(jù)。GIS 根據(jù)及時傳輸回來的遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)和站點數(shù)據(jù)，結合基礎地理數(shù)據(jù)和專業(yè)應用模型，進行干旱或洪澇災害評估、預警，快速制圖和報表分析，為有關部門進行綜合會商決策提供快速、準確的科學依據(jù)；并及時通過互聯(lián)網(wǎng)或移動通信，及時發(fā)布相關災情預報及防御措施。
1.2 在水資源監(jiān)測與管理中的應用
在水資源監(jiān)測與管理業(yè)務數(shù)據(jù)庫中，涉及的主要數(shù)據(jù)有區(qū)域基礎地理信息、社會經(jīng)濟信息、地表水資源和地下水資源分布信息、供水工程信息、需水或用( 耗) 水信息、以及區(qū)域土地利用狀、地表植被覆蓋和生態(tài)需水等數(shù)據(jù)。RS 技術提供區(qū)域水資源管理的基礎地理底圖——遙感影像，以及區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)布局、地表植被覆蓋等信息；GIS 技術結合水資源分布及儲量、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及城鎮(zhèn)人口的用水需求，分析評價區(qū)域水資源狀況、水資源承載能力，提出科學合理的水資源調(diào)度與配置管理方案， 為區(qū)域水利設施建設、水資源保護等提供決策依據(jù)。一旦發(fā)生水污染事件導致的供水危機，可以快速評估事件影響范圍、人口數(shù)量和需水量，及時生成水資源應急調(diào)度配置方案，為決策者進行應急處置提供參考。
1.3 在水土保持監(jiān)測與管理中的應用
水土保持監(jiān)測與管理涉及的主要內(nèi)容包括區(qū)域水土保持基礎信息采集、區(qū)域水土流失宏觀動態(tài)監(jiān)測、典型樣區(qū)水土流失微觀動態(tài)監(jiān)測等。RS 技術提供影響區(qū)域水土保持的植被覆蓋、土地利用等數(shù)據(jù)；在宏觀監(jiān)測方面，通過建立GPS 控制網(wǎng)，對RS 影像數(shù)據(jù)進行像素控制測量、定向，為宏觀區(qū)域或重點區(qū)域的水土流失、土地利用信息提取提供較為精確的幾何位置信息；在微觀監(jiān)測方面，利用GPS 技術可以對典型樣區(qū)小流域的溝頭前進速度、溝底下切深度、溝緣線后退速度、土壤侵蝕量等進行動態(tài)監(jiān)測。GIS 數(shù)據(jù)庫可以實現(xiàn)對水土保持基礎地理信息數(shù)據(jù)的存儲、管理，并基于土壤侵蝕方程，運用GIS 空間分析方法，估算區(qū)域土壤侵蝕狀況，評估區(qū)域水土保持治理效果等。
1.4 在水利工程建設與管理中的應用
在水利工程建設與管理中，虛擬現(xiàn)實技術和GIS 技術相結合的3DGIS 技術可以形象、直觀地展現(xiàn)區(qū)域地形地貌、河流水系、植被覆蓋、水利工程等信息，可以實現(xiàn)對流域內(nèi)降水匯流模擬， 評估其對水利工程設施的影響；GIS 技術與物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器、GPS 技術相結合，可以實現(xiàn)對重點堤防、岸壩和險工險段安全運行情況進行自動監(jiān)測；在調(diào)水調(diào)沙試驗或洪水過后，可以利用遙感影像數(shù)據(jù)，分析評估其對河流含沙量、河流堤壩、河道發(fā)展趨勢的影響。
2 3S 技術的在水利信息化應用中的發(fā)展趨勢
目前，以3S 技術為核心的水利信息應用系統(tǒng)建設存在系統(tǒng)功能和應用模式單一，考慮各自的基本需求比較多，系統(tǒng)的通用性、業(yè)務協(xié)調(diào)性差，不能滿足數(shù)據(jù)資源共享，普遍存在只能滿足基本業(yè)務處理的需求，不能發(fā)揮通過信息資源深度開發(fā)應用提升整體業(yè)務支撐能力和綜合信息服務水平的問題。造成這種局面有兩個方面的原因：一方面是技術上，由于各個GIS 軟件商技術標準不一，特別是對空間數(shù)據(jù)的組織、存儲格式不一，在水利信息化建設過程中未采用通用的數(shù)據(jù)存儲方案，造成各個系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)共享困難；另一方面，在管理上，在各地區(qū)各部門進行系統(tǒng)建設過程中，大多從內(nèi)部小范圍需求出發(fā)，未考慮同其它系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、整合，系統(tǒng)之間的協(xié)同、銜接能力較差。
因此，在水利信息化建設過程中，既要探索、使用通用、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準規(guī)范，開發(fā)生產(chǎn)標準化的基礎支撐軟件和專題應用軟件，為水利行業(yè)數(shù)據(jù)共享和業(yè)務應用提供技術支撐。另一方面要加強頂層設計，建立水利信息化資源整合和共享的標準規(guī)范和協(xié)調(diào)工作機制，充分考慮系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)、銜接問題。
3S 技術的在水利信息化應用中的發(fā)展趨勢隨著云計算和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，3S 技術發(fā)展也進入了云GIS 和大數(shù)據(jù)發(fā)展的新階段。在水利信息化建設中，應用云GIS 和大數(shù)據(jù)相關技術，將水利信息系統(tǒng)涉及的服務器資源、數(shù)據(jù)存儲資源、平臺以及業(yè)務應用進行虛擬化包裝成服務供用戶定制使用，最大限度地實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享和挖掘信息使用價值，提高水利行業(yè)數(shù)據(jù)資源與服務的共享性和利用效率。
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