浅谈现代信息技术在水文领域中的应用分析

时间:2018-04-04 论文范文 我要投稿

  论文关键词:现代信息技术 RS技术 ANN技术 GIS技术 GPS技术 水文

  论文摘 要:现代信息技术在水文领域中的应用不断完善和发展,特别是在最近几年之中,ANN技术、3S技术与水文模型的整合研究的发展,有助于开创水文研究的新领域。本文主要通过对RS、ANN、GIS、GPS等技术的研究,从防汛抗旱、水文预报、保护水环境生态、水土保持这四个方面,阐述了现代信息技术在水文领域的应用
  
  RS技术在水文领域中的应用分析
   遥感技术,即RS技术广泛应用于对旱情的检测与评估、检测水质、监测和评价土壤侵蚀和洪灾害等水文领域之中,取得了明显的经济效益。在洪灾害之中经常会使用遥感技术。紧急救灾、灾后重建和快速反应是遥感技术应用集中的主要方面。例如,我国早在80年代就利用了MSS数据检测到了三江平原的洪灾害。之后民政局、中科院和水利部门都进行了相关的研究工作,在实践之中取得了显著的成效。遥感技术可以大幅度的减少洪灾害的损失,尤其是在灾后重建等当面,与其他普通手段相比具有全面性、客观性和快捷性的优势。遥感技术评估在灾害的监测评估方面也有了显著的发展。通过对土壤表面发射的电磁能量来测量估计土壤的湿度,再加上实测数据的支持,可以实现对旱情的遥感监测。同时还可以通过对作物的长势、地表温度的监测来监测旱情。通过了解不同地域的具体情况,建立针对它们的具体模型。我国目前建立在遥感技术基础之上的监测模型包括热惯量模型、作物缺水指数模型、植被指数模型和植被地表温度空间模型、气象模型、水文模型和微波模型等。使用遥感技术可以更快速和更低廉的获取大面积土壤的水分信息。因为监测模型的简繁程度有很大差异,所以遥感技术的使用范围和使用精度也有不同。我国目前已经建立了初步的旱情遥感技术监测体系,在一些试点地区获得了显著的成效。遥感技术在水质监测之中也有很大的作用。运用遥感监测技术,可以动态的监测地表水质在时间和空间上参数的变化情况,具体表现在对湿地的评价、和测定水质参数等方面。遥感技术在水质监测方面的应用已经开始在实践生产之中使用,随着它在水质监测领域的地位更加重要,它的发展也不断完善。
  
  GPS技术在水文领域中的应用分析
   全球卫星定位系统,即GPS技术,具有自动化、高效率、精确度高、全天候的优点,成功应用于工程测量、航空摄影、资源勘测、地球动力学、大地测量、水文领域之中,取得巨大的社会效益和经济效益。水利信息与空间地理位置有很大的关系,GPS可以更准确的获取水利信息的空间位置,可以运用在减灾防汛和水下地形测量等方面。使用全球卫星定位技术,可以及时准确的定位灾害的发生地点,尤其是在使用了无线通话功能之后,实现了双向的通话功能,使指挥中心和灾害现场能够自由及时的对象,方便二者进行沟通,对紧急情况做出应急反应。以往在汛期来临时,在大堤上排查险情,在发现了险情隐患之后,通过对讲机向指挥部门汇报,耽误了抢险时间,而且无法准确的描述出险情发生的位置。一旦报警系统上运用了GPS技术,能够在第一时间将灾害的发生地点和灾害类别传送到指挥中心,可以对险情做出有效的反应。在运送抢险物资的车辆中,安装GPS监控系统,编码后的汽车可以将其定位信息传送到指挥中心,指挥中心在接受到定位信号之后,可以将移动的船只和车辆的位置在地图上动态的显示出来。再配合电子地图,例如公路交通图、水系分配图、居民区分布图、物资仓库分布图等,利用网络的分析功能,可以将抢险物资以更快捷的方式送入受灾群众手中。而水下地形的测量在水库、港口、码头和桥梁的建设之中起着很大的作用,尤其是在减灾防洪的过程之中,会带来巨大的社会效益。
  
  3 GIS技术在水文领域中的应用分析
   地理信息系统,即GIS,是在计算机软件和硬件系统的支持下的特定的空间信息系统,可以采集地球表层的相关地理分布数据,同时对数据进行储存、运算、分析、管理、描述和显示。我国目前的地理信息系统已经广泛的使用在减灾防汛、水土保持、水环境等水文领域。在减灾防汛的领域之中,GIS技术可以预测预报城市的积水和退水状况、管理更新现有的排水设施情况、对排水设施进行设计和规划。规划城市绿地的面积和位置。分析暴雨的空间特征、对积水街道和暴雨的分布进行可视化的显示、储存具有分辨率高、层次多、更新频率快的数据,并对数据进行维护和管理。地理信息系统在再请评估方面也有很大的作用,例如管理基础背景数据、查询空间和属性数据、对数据进行统计、显示和检索。GIS技术在水土保持之中的应用十分全面。主要包括判断是否发生土壤侵蚀、土壤侵蚀的程度划分、计算土壤侵蚀量、评价水土保持的效益、泥沙输移的状况、预测和模拟土壤的侵蚀过程等。在水土保持之中往往直接使用GIS作为建立模型的平台,这是与GIS在其他领域的使用中最大的区别。遥感技术、地理信息技术和全球卫星定位系统,即3S技术的集成使用为空间信息的管理、分析、应用、更新、获取和存储等方面提供了技术支撑。使用RS技术采集图像信息,使用GPS技术提供主要的位置信息,最后使用GIS使用一些技术手段,例如分析应用和图像处理等。将这三个技术紧密的结合起来,可以提供精确的数据资料的文本资料,可以通过动态电子地图的使用查看不同水文领域的信息,同时可以借助人工神经网络的实施,对洪峰流量、降水等水文要素进行科学、合理的分析,为减灾防汛提供科学的依据。
  
  4 ANN技术在水文领域中的应用分析

   ANN技术,即人工神经网络技术,是使用数学方法对自然神经或人脑进行模拟和抽象,是一种模仿人脑结构的信息处理系统。在水文领域,ANN技术主要可以进行洪水的预报和降雨流量预报等。人工神经网络技术具有适应能力强、计算速度快和自主学习能力强的功能。首先对输入条件和输出条件进行分析。输入条件包括降雨历时、降雨量、降雨过程、河道基流等。输出条件包括出口段面的流量信息。输入层、输出层和隐层这三个部分一起构成了降雨径流的预报模型。防洪的非工程性措施是洪水预报,做出及时的洪水预报可以帮助相关部门制定准确可行的防洪决策。ANN技术在水文预报方面的作用主要通过实测资料,使用神经元的模拟关系,模拟影响洪水的其他因素和洪水之间的关系。

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