信息电气化技术在水利行业中的应用

摘　要：现代自动化技术不断的发展，而信息电气化已成为世界范围的发展趋势之一。信息电气自动化技术提高了我国的科技实力，对我国的国民经济发展、社会发展均有着积极的推动作用，这其中也包括水利行业。本文针对信息电气化技术在水利行业中的应用展开讨论。

关键词：信息电气化；水利；应用
1. 信息电气化技术概述
1.1遥感技术
　　RS遥感技术上于上世界六十年代开始发展的，其主要指在远距离高空和外层空间等各种平台上，通过电磁波探测仪进行摄影、扫描以及信息响应和传输处理，对地面物体的体貌特征、和环境的相关关系等宏观规律进行研究。它最显著的特点之一就是可以不用与被测目标接触即可感测其特征信息，这也是其与GPS最本质的区别，然后再进行传输处理，将有用的信息提取出来。
1.2地理信息系统
    与遥感技术相比，GIS地理信息系统的发展历史相对较短，它是一种空间信息管理系统，通过它可以针对和地理环境相关的问题做出分析与研究，一般我们所指的地理信息系统是指获取、存储、查询、处理分析以及显示应用地理空间数据和与之相关信息的计算机系统，该系统要实现信息的采集、处理、查询、分析及应用离不开计算机系统中硬件技术的支持。此外，地理信息系统还可以向用户提供决策支持的综合性技术，它将逻辑思维做进一步延伸至形象思维。在建设水利信息化系统的过程中，整个系统就是以地理信息系统为框架构建的，它也是对决策起到辅助作用的有效工具之一，也是展示成果的平台及进行区域决策及管理的有效方法。
1.3定位导航系统
    GPS定位导航系统可以实现定时和测距进行空间交汇的功能，其接收卫星信息记录下地球上载体的运行速度及其行至任意地点的三维坐标，并且其所提供的时间信息也非常准确，它可以准确的记录下地物的属性。在上个世纪末水利行业中开始应用GPS技术进行地表空间的定位，可以利用GPS对其中任意一点位置进行准确的定位，其在水下地形的测量、实时指挥防汛抢险以及建设和管理水利工程方面有着非常大的应用潜力。
1.4自动化集成技术
    所谓的自动化集成技术是将上述三种技术利用数据接口进行严格、紧密的有机集合，由于上述三种技术的英文代码分别为RS、GIS以及GPS，因此又称自动化集成技术为3S技术。3S技术相对于某种单独的信息电气化技术而言，其功能更强大，并且应用价值也相对更大。在该系统中，RS、GIS以及GPS不仅可以将自身所具备的特定功能充分的发挥出来，还可以在整个系统中进行有序、协调的有机运行，能够由宏观上解决一系列的水利工程问题。在实际的应用过程中，这三门技术互相交叉渗透，相辅相成。
2. 信息电气化技术在水利行业中的具体应用
2.1为防洪抢险提供决策支持
    3S技术可以应用于防洪抢险的各个阶段：在前期预测阶段，3S技术可以提供相应的信息依据给决策者进行参考。可以利用3S技术建立起一个灾情数据库，在对灾情进行预测时可以参考历史灾害的相关数据及背景数据，建立起灾情监测及评估的数学模型，再与DEM、水情、雨情等实际情况相结合，从而对汛前的灾情评估做出准确预测。在防洪抢险过程中，可以利用GIS的空间分析功能，建立起流域范围内的地面数字模型，再和预测及实测的水文信息相结合，利用数学运算将不同级别汛情的可能演进过程做出模拟，将各个滩区可能被淹没的范围直观的显示出来；再利用遥感技术对实时的灾情进行监测，利用GPS进行信息定位，从而对洪水的情况及受灾的实际情况做出全面的掌握及了解，提高防洪决策指挥的针对性及方向性，从而进一步提高防洪抢险的有效性及效率。在防洪后期，可以利用信息电气化技术做出进一步的规划，为后续的工程防御提供目标。
2.2在水资源管理及水环境保护中的应用
    由于水是地球上的不可再生资源，因此实际生活中要对水资源做出准确、科学、合理的调度与配置，动态的评价环境质量，并进行实时的有效监督，对突发的水污染事件做出有效的应对。而在对水资源信息进行实时、动态的监测过程中，3S技术有着非常重要的作用。水质信息的管理可以通过GIS来实现，将一些更具代表性站点确定出来，通过对这些站点的分析确定具体的某个流域或地区的水质整体状况，从而实现对水质、水量进行自动、实时、连续的监测、调度以及控制水污染。由于水污染的类型不同，其反射率也有一定的差异，可以利用遥感影像对这些差异特征的分析，再与GIS空间数据及GPS定位数据相结合，对其遥感影像做出分析处理，从而快速的取得某特定流域或地区的水污染类型、地点以及污染的范围等信息。此外，基于GIS还可以借助遥感技术估算出地表水及地下水的水资源量，从而进一步的估算出灌溉水资源的分布情况和供求量的情况等等。利用水流演进及调度的系统模型，将水流的演进过程直观的演示出来，将不同的调度方案做出模拟，从而为水利资源的开发利用、调度管理提供更加科学的依据。
2.3水土保持中的应用
    在水土保持工作中，3S技术得到了比较全面的应用，不仅可以判断土壤是否发生的侵蚀现象，区分侵蚀的强度，计算侵蚀量，输移流域泥沙，评价水保措施的有效性等等，还可以模拟土壤侵蚀的过程并做出预测，从而对整个过程进行实时监控。可以通过RS技术及GIS技术的结合取得植被及土地和地形的相关信息，从而分析出土壤的受侵蚀情况及水土流失的程度。与GPS相结合进行现场的定位调查及校正，实现动态监控，并且要以按照所掌握的基本情况对某一区域内做出水土保持的规划。水土保持领域中与3S技术密切结全的应用模型较之其它领域相对较多，从而促使水土保持工作从单纯的定性分析转变为定性、定量及定位相结合的综合分析，由单一的要素分析发展为多变量、多要素的分析，由静态分析转变为动态的研究，这对于水土保持工作有着非常大的促进作用。
2.4水利水电工程建设中的应用
　　在水利水电工程建设过程中，3S技术的强大功能主要表现在几个方面：第一，可以利用三维可视化显示技术与贯穿飞行模拟相结合，优化工程的位置或者线路；第二，对空间信息做出分析处理及叠加，可以为决策提供相应的辅助信息；第三，分析系统中的仿真模拟淹没获以各种分析数据；第四，通过GIS平台交互式的修改工程布置方案。在规划设计过程中，可以通过3S技术提供更为准确的工程规划设计。例如在水利灌溉工程建设和管理过程中，GIS可以建立起 灌区DEM，从而灌区所控制的灌溉面积及灌区需开发的灌溉面积、灌溉运行的进度等，可以得到更为直观、快速的计算。再与GIS中的其它专题数据相结合，估算出灌区的有效灌溉面积以及灌区一定时段的需水量和配水量。还可以迅速的提供灌区水源地的水源变化情况，分析比较各种灌溉运行方式的优化方案，使得工程运行更经济、更安全。在对水利工程的水利设施进行维护时，还可以利用GIS的数据库管理功能，与GPS技术相结合，实时的监测水利工程水工建筑物、渠道、泵站等的运行和变化情况，这对于水利工程的建设、维护与管理有着非常大的帮助。
　　总之，信息电气化技术有着非常广阔的应用前景，在实际研究及推广的过程中，要与实际需要相结合，尽量做到区分对待、协调一致，从而使其更好的服务于水利行业。
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