水利现代化技术及应用-“3S”技术及其在水利中的运用.ppt

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1、水利现代化技术及应用水利现代化技术及应用“3S”技术及其在水利中的运用技术及其在水利中的运用“3S”技技术及其在水利中的运用及其在水利中的运用“3S”技术基础及其在水利信息化中的作用技术基础及其在水利信息化中的作用“3S”技术在防洪减灾中应用技术在防洪减灾中应用“3S”技术在水资源与生态环境管理中的应用技术在水资源与生态环境管理中的应用旱情监测旱情监测水环境监测、评价与管理水环境监测、评价与管理“3S”技术在水土保持中的应用技术在水土保持中的应用灌溉面积监测灌溉面积监测“3S”技术在河道动态监测中的作用技术在河道动态监测中的作用遥感在水库库容和湖泊动态变化监测中的应用遥感在水库库容和湖泊动态变

2、化监测中的应用武汉大学水利水电学院2“3S”技术基础技术基础数字地球与数字水利数字地球与数字水利水利信息化水利信息化Part 1武汉大学水利水电学院3数字地球与数字水利数字地球与数字水利n 数字数字地球地球n 数字水利数字水利数字地球19981998年年1 1月月3131日日,美国副美国副总统戈戈尔在在题为“数字数字地球地球:对2121世世纪人人类星球的星球的认识”的的讲演中提出演中提出了了“数字地球数字地球”的概念。的概念。由政治家而不是科学家提出的由政治家而不是科学家提出的这一概念，是一概念，是带有整体性和有整体性和导向性的国家向性的国家战略目略目标,是是为了刺了刺激激经济发展，保持美国在

3、高新技展，保持美国在高新技术领域的域的领先先地位。地位。它与美国以前提出的星球大它与美国以前提出的星球大战计划和信息高速划和信息高速公路一公路一样，都是，都是为美国的美国的战略目略目标服服务的，因的，因此受到世界各国普遍的关注，在以美国此受到世界各国普遍的关注，在以美国为首的首的北北约对南南联盟狂盟狂轰滥炸之后尤炸之后尤为如此。如此。武汉大学水利水电学院5数字地球数字地球是指信息化的地球，是一个完整的地球信息模型。数字地球是指信息化的地球，是一个完整的地球信息模型。它把有关地球上每一个点的所有信息，按地球的地理坐它把有关地球上每一个点的所有信息，按地球的地理坐标加以整理，然后构成一个全球的信息

4、模型。加以整理，然后构成一个全球的信息模型。通通过它可以快速地、形象地、完整地了解地球上任何一点、它可以快速地、形象地、完整地了解地球上任何一点、任何方面的信息，从而任何方面的信息，从而实现“信息就在指尖上信息就在指尖上”的理想。的理想。从数字地球所包含的主要内涵来看，它是一个从数字地球所包含的主要内涵来看，它是一个扩展了的、展了的、全方位的、高速的、网全方位的、高速的、网络化的全球化的全球综合信息系合信息系统。武汉大学水利水电学院6数字地球数字地球应用遥感、数据收集系用遥感、数据收集系统、全球定位系、全球定位系统、地、地理信息系理信息系统、网、网络和多媒体技和多媒体技术、现代通信等代通信等科

5、技手段；科技手段；通通过收集全方位、多分辨率、三收集全方位、多分辨率、三维空空间的、覆的、覆盖于地球表面的大量地理信息；盖于地球表面的大量地理信息；使用基于地理数学模型的高使用基于地理数学模型的高级决策系决策系统，对这些数据些数据进行分析、运算、行分析、运算、筛选、重、重组，以达到，以达到对全球各全球各类综合合现象的模象的模拟和仿真；和仿真；精确、定量和数字化地描述和表达人精确、定量和数字化地描述和表达人类与地球与地球环境之境之间的关系；的关系；武汉大学水利水电学院7数字地球，距离我数字地球，距离我们有多有多远让生活更生活更惬意意打造打造“高科技高科技农民民”出行更出行更顺利利 巩固国防巩固国

6、防 武汉大学水利水电学院8让生活更生活更惬意意数字地球将容数字地球将容纳大量行大量行业部部门、企、企业和私人添加的信和私人添加的信息，息，进行大量数据在空行大量数据在空间和和时间分布上的研究和分析。分布上的研究和分析。例如国家基例如国家基础设施建施建设的的规划、全国交通运划、全国交通运输的的规划、划、城市城市发展的展的规划、海岸划、海岸带开开发以及西部开以及西部开发。武汉大学水利水电学院9让生活更生活更惬意意从从贴近人近人们的生活看，房地的生活看，房地产公司可以将房地公司可以将房地产信息信息链接到数字地球上；接到数字地球上；旅游公司可以将酒店、旅游景点，包括它旅游公司可以将酒店、旅游景点，包括

7、它们的的风景照片和景照片和录像放入像放入这个公用的数字地球上；个公用的数字地球上；世界著名的博物世界著名的博物馆和和图书馆可以将其收藏品以可以将其收藏品以图像、声音、文字形式放入数字地球中；像、声音、文字形式放入数字地球中；商店也可以将商店也可以将货架上的商品制作成多媒体或虚架上的商品制作成多媒体或虚拟产品放入数字地球中，品放入数字地球中，让用用户任意挑任意挑选。武汉大学水利水电学院10让生活更生活更惬意意基于高分辨率正射影像、城市地理信息系基于高分辨率正射影像、城市地理信息系统、建筑、建筑CAD，建立虚，建立虚拟城市和数字化城市，能城市和数字化城市，能够实现真三真三维和和多多时相相的城市漫游

8、、的城市漫游、查询分析和可分析和可视化。化。数字地球服数字地球服务于城市于城市规划、市政管理、城市划、市政管理、城市环境、城境、城市通市通讯与交通、公安消防、保与交通、公安消防、保险与与银行、旅游与行、旅游与娱乐，可以可以为城市的可持城市的可持续发展服展服务并且提高市民的生活并且提高市民的生活质量服量服务。武汉大学水利水电学院11打造打造“高科技高科技农民民”二十一世二十一世纪农业要走要走节约化的道路，化的道路，实现节水水农业、优质高高产无无污染染农业。这就要依托数字地球，每隔就要依托数字地球，每隔35天天给农民送去他民送去他们庄稼地的高分辨率庄稼地的高分辨率卫星影像，星影像，农民在民在计算机

9、网算机网络终端上可以从影像端上可以从影像图中中获得他的得他的农田的田的长势征兆；征兆；通通通通过过GISGIS作分析，制定出行作分析，制定出行作分析，制定出行作分析，制定出行动计动计划，然后在划，然后在划，然后在划，然后在车载车载GPSGPS和和和和电电子地子地子地子地图图指引下，指引下，指引下，指引下，实实施施施施农农田作田作田作田作业业，及，及，及，及时时地地地地预预防病虫害，把防病虫害，把防病虫害，把防病虫害，把杀杀虫虫虫虫剂剂、化肥和水用到必、化肥和水用到必、化肥和水用到必、化肥和水用到必须须用的地方，而不致使化学残留用的地方，而不致使化学残留用的地方，而不致使化学残留用的地方，而不致

10、使化学残留物物物物污污染土地、粮食和种子，染土地、粮食和种子，染土地、粮食和种子，染土地、粮食和种子，实现实现真正的真正的真正的真正的绿绿色色色色农业农业。武汉大学水利水电学院12出行更出行更顺利利将采集到的各种道路交通及服将采集到的各种道路交通及服务信息信息经交通管理中心交通管理中心集中集中处理后，理后，传输到公路运到公路运输系系统的各个用的各个用户(驾驶员、居民、警察局、停、居民、警察局、停车场、运、运输公司、医院、救公司、医院、救护排障等部排障等部门)，出行者可，出行者可实时选择交通方式和交通路交通方式和交通路线；武汉大学水利水电学院13出行更出行更顺利利交通管理部交通管理部门可自可自动

11、进行合理的交通疏行合理的交通疏导、控制和事、控制和事故故处理；运理；运输部部门可随可随时掌握掌握车辆的运行情况，的运行情况，进行行合理合理调度。度。这样，可以使路网上的交通流运行，可以使路网上的交通流运行处于最佳状于最佳状态，改，改善交通善交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路网的通行能力，和阻塞，最大限度地提高路网的通行能力，提高整个公路运提高整个公路运输系系统的机的机动性、安全性和生性、安全性和生产效率。效率。武汉大学水利水电学院14巩固国防巩固国防数字地球是后冷数字地球是后冷战时期期“星球大星球大战”计划的划的继续和和发展。展。在美国眼里，数字地球的另一种提法是星球大在美国眼里，数字地球的另一

12、种提法是星球大战,是是美国全球美国全球战略的略的继续和和发展。展。显然，在然，在现代化代化战争和争和国防建国防建设中，数字地球具有十分重大意中，数字地球具有十分重大意义。建立服务建立服务于战略、战术和战役的各种军事地理信息系统，并运于战略、战术和战役的各种军事地理信息系统，并运用虚拟现实技术建立数字化战场，这是数字地球在国用虚拟现实技术建立数字化战场，这是数字地球在国防建设中的应用。防建设中的应用。武汉大学水利水电学院15巩固国防巩固国防这其中包括了其中包括了地形地貌地形地貌侦察、察、军事目事目标跟踪跟踪监视、飞行器定位、行器定位、导航、武器制航、武器制导、打、打击效果效果侦察、察、战场仿仿真

13、、作真、作战指指挥等等方面，等等方面，对空空间信息的采集、信息的采集、处理、理、更新提出了极高的要求。更新提出了极高的要求。武汉大学水利水电学院16巩固国防巩固国防在在战争开始之前，需要建立争开始之前，需要建立战区及其周区及其周围地区的地区的军事事地理信息系地理信息系统；战时利用利用GPS、RS和和GIS进行行战场侦察察、信息的更信息的更新新、军事指事指挥与与调度度以及以及武器精确制武器精确制导；战时与与战后需要后需要进行行军事打事打击效果效果评估估。武汉大学水利水电学院17数字地球的基数字地球的基础设施及其支撑技施及其支撑技术数字地球的最主要的基数字地球的最主要的基础设施建施建设是信息高速公

14、路是信息高速公路(即即NII)和国家空和国家空间数据基数据基础设施施(NSDI)。有有专家提出：家提出：“开放的全球网开放的全球网络和和大容量的分布式存大容量的分布式存储技技术是数字地球的基是数字地球的基础”。武汉大学水利水电学院18构筑数字地球的主要支撑技构筑数字地球的主要支撑技术有：有：计算机及网算机及网络通信技通信技术卫星遥感星遥感(RS)技技术全球定位系全球定位系统(GPS)地理信息系地理信息系统(GIS)虚虚拟现实(VR)技技术海量数据的存海量数据的存储处理技理技术卫星星图像智能像智能处理理大型数据大型数据库武汉大学水利水电学院19关关键技技术全球高速网全球高速网络与分布式大与分布式

15、大规模存模存储只有通只有通过高速网高速网络才能才能实现全球信息共享。全球信息共享。现在的国在的国际广域网广域网-Internet的的带宽无法无法满足数字足数字地球的需求地球的需求例如，多媒体例如，多媒体实时图像像传输、视频点播的广泛点播的广泛应用均要求有用均要求有较高的网高的网络带宽；美国白；美国白宫的的NGI计划划(Next Generation Internet Initiative)的关的关键目目标之一就是把之一就是把Internet网网络的的传输速速率比率比现在提高在提高100和和1000倍，达到倍，达到100 Mbps和和1 Gbps。网网络宽带化、化、业务综合化是信息化社会通合化是

16、信息化社会通讯网网络的的发展方向，也是展方向，也是实现数字地球构想的必不数字地球构想的必不可少的途径。可少的途径。武汉大学水利水电学院20分布式大分布式大规模存模存储数字地球是由分布式大型数据数字地球是由分布式大型数据库构成的，存构成的，存储10.15比特信息和每天新比特信息和每天新产生的大量数据，需生的大量数据，需要具有相要具有相应的高密度高速率大的高密度高速率大规模模(海量海量)空空间数据存数据存储、压缩、处理技理技术，对信息提取和分信息提取和分析技析技术的智能化程度也有更高要求，的智能化程度也有更高要求，这些都是些都是对现有有计算机算机软硬件硬件设计、技、技术的有力挑的有力挑战。数据数据

17、库建建设是构筑是构筑数字地球数字地球的基的基础，数据的，数据的采集、采集、处理、使用都要理、使用都要强调规范化、要有范化、要有统一一的数据交的数据交换标准，才能真正准，才能真正实现信息共享。信息共享。武汉大学水利水电学院21高分辨率高分辨率卫星影像星影像 数字地球的主要信息源来自数字地球的主要信息源来自对地地观测，当前，当前，全球已全球已经具具备制造和制造和发射射卫星能力的各国在高星能力的各国在高分辨率遥感分辨率遥感卫星的研制与星的研制与发射方面射方面竞争激烈。争激烈。现在民用在民用卫星星对地地观测的最高分辨率可达到的最高分辨率可达到1m，可以，可以满足包括足包括1 1万以上比例尺的万以上比例

18、尺的测图、农业、资源、源、环境、交通等多方面的境、交通等多方面的应用，是用，是构成数字地球的最基本的空构成数字地球的最基本的空间数据。数据。高分辨率高分辨率卫星影像星影像还可以作可以作为其它非空其它非空间数据数据的的载体和框架，用于体和框架，用于实现数字地球的空数字地球的空间定位。定位。在在这方面，我国目前与美国、欧洲方面，我国目前与美国、欧洲诸国存在着国存在着较大差距。大差距。武汉大学水利水电学院22虚虚拟现实技技术 虚虚拟现实(Virtual Reality|VR)是近年来出是近年来出现的高的高新技新技术，它，它综合集成了合集成了计算机算机图形学、人机交互技形学、人机交互技术、传感与感与测

19、量技量技术、仿真、人工智能、微、仿真、人工智能、微电子等科学技子等科学技术。虚虚拟现实技技术被被认为是数字地球概念提出的依据和关是数字地球概念提出的依据和关键技技术。武汉大学水利水电学院23虚虚拟现实技技术虚虚拟现实技技术通通过系系统生成虚生成虚拟环境，用境，用户通通过计算算机机进入虚入虚拟的三的三维环境，可以运用境，可以运用视觉、听、听觉、嗅、嗅觉、触触觉感官与人体的自然技能感受逼真的虚感官与人体的自然技能感受逼真的虚拟环境，身境，身临其境地与虚其境地与虚拟世界世界进行交互作用，乃至操行交互作用，乃至操纵虚虚拟环境中的境中的对象，完成用象，完成用户需要的各种虚需要的各种虚拟过程。程。虚虚拟现

20、实技技术主要主要应用于工程用于工程设计、数据可、数据可视化、化、飞行模行模拟、模、模拟实验、多媒体、多媒体远程教育、程教育、远程医程医疗、旅、旅游游娱乐等方面。等方面。武汉大学水利水电学院24元数据元数据 元数据元数据(Metadata)是是“关于数据的数据关于数据的数据”或或“关于信关于信息的信息息的信息”，被比，被比喻为数字地球的引擎。通数字地球的引擎。通过元数据元数据可以可以对数字地球中所关心的内容数字地球中所关心的内容进行行查询和和浏览。元数据在地理空元数据在地理空间信息中用于描述地理数据集的内容、信息中用于描述地理数据集的内容、质量、表示方式、空量、表示方式、空间参考、管理公式以及数

21、据集的参考、管理公式以及数据集的其它特征，是其它特征，是实现地理空地理空间数据共享的核心数据共享的核心标准之一。准之一。武汉大学水利水电学院25数字水利随着随着“数字地球数字地球”这一概念的提出，一概念的提出，“数字水利数字水利”也也应运而生。运而生。“数字水利数字水利”是一个以空是一个以空间信息信息为基基础，融合各种水，融合各种水文模型和水利文模型和水利业务的的专业化系化系统平台，是平台，是对真真实水水文水利文水利过程的数字化重程的数字化重现，它把水活，它把水活动的自然演的自然演变搬搬进了了实验室和室和计算机，成算机，成为真真实水利的虚水利的虚拟对照照体。体。“数字水利数字水利”是由各种信息

22、的数据采集、是由各种信息的数据采集、传输、存、存储、模模拟和决策等子系和决策等子系统构成的构成的庞大系大系统。可以根据不。可以根据不同需要，同需要，对不同不同时间的数据的数据进行行检索、分析，透索、分析，透视水文水文环境要素的境要素的变化化规律，律，实现数字仿真数字仿真预演。演。武汉大学水利水电学院26数字水利数字水利 水水利利政政务、防防汛汛减减灾灾、水水资源源监控控调度度、水水环境境综合合治治理理、大大型型工工程程的的设计和和施施工工、大大中中型型灌灌区区的的综合合管管理理等等都都迫迫切切需需要要采采用用计算算机机技技术、通通讯网网络技技术、微微电子子技技术、计算算机机辅助助设计技技术、3

23、S3S技技术等等一一系系列列高高新新技技术进行行技技术改改造造，我我们把把利利用用以以信信息息技技术为核核心心的的一一系系列列高高新新技技术对水水利利行行业进行行全全面面技技术升升级和和改造改造这一一过程形象地称程形象地称为数字水利数字水利。武汉大学水利水电学院27数字水利“数字水利数字水利”的的应用不用不仅仅局限在防洪抗旱，局限在防洪抗旱，它它还能能够为流域内水量流域内水量调度、水土流失度、水土流失监测、水水质评价等提供决策支持服价等提供决策支持服务；能能够为水利工程运行、水利水利工程运行、水利电子政子政务和水利勘和水利勘测规划划设计等提供信息服等提供信息服务；能能够为人口、人口、资源、生源

24、、生态环境和社会境和社会经济的可的可持持续发展提供决策支持；展提供决策支持；能能够为人居人居环境、社区境、社区规划、社会生活等方面划、社会生活等方面提供全面的信息服提供全面的信息服务，提高人，提高人们的生活的生活质量。量。武汉大学水利水电学院28数字水利数字水利水利行水利行业自自80年代初开始年代初开始应用遥感用遥感(RS)技技术，即通即通过对地地观测获取信息。取信息。对GIS的使用的使用则始于始于80年代后期，在年代后期，在经历了了认识了解和初步了解和初步应用用这两个两个阶段后，段后，现已步入深已步入深入入应用的用的阶段，且很快就与生段，且很快就与生产实际紧密地密地结合起来。合起来。全球定位

25、系全球定位系统(GPS)在水利行在水利行业的的应用始于用始于90年代初，但年代初，但发展非常迅速，在地面及水下地形展非常迅速，在地面及水下地形测绘中使用已很普遍。中使用已很普遍。武汉大学水利水电学院293S技术的应用技术的应用尽管作尽管作为“数字地球数字地球”技技术基基础的的3S(RS，GIS，GPS)技技术在水利行在水利行业的的应用用还远远没有没有发挥它它们的潜力，的潜力，但已但已经发挥了重大作用。利用了重大作用。利用RS和和GIS技技术，快速准，快速准确地确地为决策部决策部门提供了有关灾害、提供了有关灾害、资源、水利源、水利规划与划与管理方面的管理方面的调查统计数据。数据。武汉大学水利水电

26、学院301.灾情灾情评估估洪洪涝灾害淹没耕地及居民地面灾害淹没耕地及居民地面积、受灾人口和受淹房、受灾人口和受淹房屋屋间数数;旱情旱情;大面大面积水体水体污染和赤潮的影响范染和赤潮的影响范围;大面大面积泥石流、滑坡等山地灾害的影响范泥石流、滑坡等山地灾害的影响范围.武汉大学水利水电学院312.水水资源水源水环境境调查应用遥感用遥感资料料进行下行下垫面属性分面属性分类,计算其分算其分类面面积,选取取经验参数及入渗系数参数及入渗系数.根据多年平均根据多年平均降水量降水量,计算出多年平均地表径流深、入渗算出多年平均地表径流深、入渗补给量量.两者之和扣去重复两者之和扣去重复计算的基流量即算的基流量即为

27、多年平多年平均水量均水量,对国内某些流域国内某些流域进行估算的相行估算的相对误差小差小于于7%,尤其适用于无水文尤其适用于无水文资料地区料地区.此外此外,根据遥根据遥感感资料提供的料提供的积雪分布雪分布(三三维)、积雪量、雪面雪量、雪面湿度湿度,用融雪径流流域模型估算融雪水用融雪径流流域模型估算融雪水资源和流源和流域出流域出流过程的相程的相对误差在差在10%左右左右.武汉大学水利水电学院323.土地土地资源源调查包括包括:监测水水蚀、风蚀等多种等多种类型的土壤侵型的土壤侵蚀区的侵区的侵蚀面面积、数量和、数量和强度度发展的展的动态变化化;盐碱地、沼碱地、沼泽地、地、风沙地、山地侵沙地、山地侵蚀地

28、等劣地等劣质土退化地的面土退化地的面积调查与与动态监测;土地利用土地利用现状状调查、耕地面、耕地面积和和滩涂面涂面积调查.武汉大学水利水电学院334.工程工程规划与管理划与管理大型水大型水库淹没区淹没区实物量估算物量估算,库区移民安置区移民安置环境容量境容量调查,灌灌溉区区实际灌灌溉面面积和有效灌和有效灌溉面面积的的调查,水水库淤淤积测量量.武汉大学水利水电学院345.防洪减灾及防洪减灾及业务运行运行星星载和机和机载侧视合成孔径雷达合成孔径雷达()实时监测特大洪水造成的灾情特大洪水造成的灾情,将信息迅速将信息迅速传送到指送到指挥决策机构决策机构;对易易发洪灾区和重点防洪地区建立防洪信息系洪灾区

29、和重点防洪地区建立防洪信息系统;旱灾的旱灾的实时监测;在全球气候在全球气候变暖、海平面上升以及地下水超采暖、海平面上升以及地下水超采造成地面沉降等情况下造成地面沉降等情况下,对可能造成的海水入侵可能造成的海水入侵的范的范围作出作出预估和估和进行行对策研究策研究.武汉大学水利水电学院356.水水资源开源开发利用研究利用研究利用遥感利用遥感资料和料和GIS建立与大气模型耦合的大尺度水建立与大气模型耦合的大尺度水文模型文模型,计算出在全球未来气候算出在全球未来气候变化情况下区域水化情况下区域水资源的增减源的增减;采用采用细分光分光谱卫星星资料、主料、主动式微波式微波传感器与地球物感器与地球物理、地球

30、化学等多种信息源相理、地球化学等多种信息源相结合合,以信息系以信息系统为支支持持,分析研究地下分析研究地下储水水结构构.武汉大学水利水电学院367.大型水利水大型水利水电工程及跨流域工程及跨流域调水工程水工程对生生态环境影响的境影响的监测与与综合合评价价大型水利水大型水利水电枢枢纽工程地工程地质条件的遥感条件的遥感调查、技、技术经济评价及价及动态监测,流域流域综合合规划划;灌区灌区规划划;水水库上游水土流失上游水土流失调查及及对水水库淤淤积的的趋势预测,河口泥沙河口泥沙监测和和综合治理合治理;河道演河道演变监测;河道、水河道、水库、湖泊等水体水、湖泊等水体水质污染遥感染遥感动态监测;流域治理效

31、益流域治理效益调查;海岸海岸带综合治理合治理;对施工施工过程中的程中的坝址址进行行1 2000的大比例尺遥感制的大比例尺遥感制图,包括包括坝肩多光肩多光谱近景近景摄影影,以研究以研究坝肩裂隙和肩裂隙和节理的分布理的分布变化情况化情况.武汉大学水利水电学院37“3S”技技术在防洪减灾中的在防洪减灾中的应用用武汉大学水利水电学院38一、防洪减灾1991年淮河和太湖的大洪水，受灾面积年淮河和太湖的大洪水，受灾面积246000km2，损失损失800亿元亿元1994年珠江、湘江、赣江、辽河洪水，损失年珠江、湘江、赣江、辽河洪水，损失1636亿元亿元1998年长江、松花江、嫩江洪水，损失年长江、松花江、嫩

32、江洪水，损失2700亿元亿元39武汉大学水利水电学院治理的手段治理的手段疏疏防防拦拦排排退退40武汉大学水利水电学院非工程措施非工程措施建立防汛指挥系统，包括雨、水、工、灾情的采集、建立防汛指挥系统，包括雨、水、工、灾情的采集、传输、处理和决策支持这几个子系统。传输、处理和决策支持这几个子系统。u目前全国已有2 万多个水文站。在黄河的三门峡至花园口区间，长江荆江河段、淮河等20余处以及150多座水库已建了水文自动测报系统，遥测点有170多个，分别采用超短波、微波、卫星通信和计算机网络等手段传输信息。41武汉大学水利水电学院u可供水利部门使用的微波通信干线已达可供水利部门使用的微波通信干线已达1

33、5000km，微波站有微波站有500个。个。u在灾情方面也充分发挥了遥感、在灾情方面也充分发挥了遥感、GIS、GPS等高新等高新技术进行监测与评估。利用洪水预报预警系统进行洪技术进行监测与评估。利用洪水预报预警系统进行洪峰流量、洪峰水位、洪量、历时、洪水到达时间等洪峰流量、洪峰水位、洪量、历时、洪水到达时间等洪水特征的预报。水特征的预报。42武汉大学水利水电学院u在此基础上，对各种调度预案，利用基于在此基础上，对各种调度预案，利用基于GIS的数据的数据库进行洪水演进和灾情评估，为决策提供依据。库进行洪水演进和灾情评估，为决策提供依据。u在决策后又基于在决策后又基于GIS作出抢险物资及居民避险迁

34、安最作出抢险物资及居民避险迁安最佳输运路线的方案。佳输运路线的方案。u在灾情发生后，利用遥感进行动态监测、后续降雨在灾情发生后，利用遥感进行动态监测、后续降雨及水情的预报、救灾物质输运路线的确定等等，也都及水情的预报、救灾物质输运路线的确定等等，也都是系统能发挥的作用。是系统能发挥的作用。43武汉大学水利水电学院二、雨情二、雨情监测常规监测遥感监测u雷达监测u卫星监测 日本热带测雨量卫星南北纬35之间效果不错 美国日本，GPM计划（全球降雨监测）计划，12颗卫星，每3个小时44武汉大学水利水电学院三、洪涝灾害灾情监测及评估（一）洪涝灾害灾情监测（一）洪涝灾害灾情监测 1991年以后，许多专家认

35、识到了图像实时传输对把损年以后，许多专家认识到了图像实时传输对把损失减到最小的重要性，建议建立机载遥感监测灾害的失减到最小的重要性，建议建立机载遥感监测灾害的实时传输系统。通过实时传输系统。通过5年的努力，建成了这一系统并年的努力，建成了这一系统并应用。应用。在在“九五九五”期间，通过科技攻关，该系统传输图像的期间，通过科技攻关，该系统传输图像的空间分辨率从空间分辨率从6m提高到了提高到了3m并实现了图像数据和并实现了图像数据和 数据的复合传输，在洪涝灾害监测中发挥了重大作用。数据的复合传输，在洪涝灾害监测中发挥了重大作用。45武汉大学水利水电学院洪水的遥感监测在五级平台上进行：气象卫星、星载

36、洪水的遥感监测在五级平台上进行：气象卫星、星载SAR、机载、机载SAR、中分辨率的、中分辨率的MODIS卫星直升机。卫星直升机。地面的水文、水位站的水情信息予以配合。地面的水文、水位站的水情信息予以配合。国家卫星气象中心负责气象卫星的宏观和动态监测，国家卫星气象中心负责气象卫星的宏观和动态监测，它在北京、广州和乌鲁木齐设立了三个接收站。数字它在北京、广州和乌鲁木齐设立了三个接收站。数字图像通过通信卫星传往北京，在校正后镶嵌成覆盖全图像通过通信卫星传往北京，在校正后镶嵌成覆盖全国的图像。国的图像。汛期在天气状况允许条件下每天监测一次，资料接收汛期在天气状况允许条件下每天监测一次，资料接收后后2h

37、提供水灾区域监测图和灾情粗评估报告。提供水灾区域监测图和灾情粗评估报告。46武汉大学水利水电学院（二）洪（二）洪涝灾害灾情灾害灾情评估估从灾害发生时的遥感影像提取的现势水体与基础背景从灾害发生时的遥感影像提取的现势水体与基础背景数据库中的本底水体叠加就可以进行洪涝灾害评估。数据库中的本底水体叠加就可以进行洪涝灾害评估。主要内容是以县为单位的受淹面积、受淹耕地和居民主要内容是以县为单位的受淹面积、受淹耕地和居民地面积及其空间分布，有统计表也有专题图。工情调地面积及其空间分布，有统计表也有专题图。工情调查则包括有水库、堤岸、闸、行洪区、桥梁、铁路、查则包括有水库、堤岸、闸、行洪区、桥梁、铁路、公路

38、、港口、机场、油田等。公路、港口、机场、油田等。灾情评估主要基于以下数据源：洪水频发地区的地理灾情评估主要基于以下数据源：洪水频发地区的地理信息系统；由汛前或汛后的图像得出的土地利用分类信息系统；由汛前或汛后的图像得出的土地利用分类图、地形图（用于找图像几何校正所需的控制点以及图、地形图（用于找图像几何校正所需的控制点以及提取行政境界线）和其他专题图。提取行政境界线）和其他专题图。47武汉大学水利水电学院灾前灾前评估估根据预报的水位、流量、洪量以及调度预案，通过已有的洪根据预报的水位、流量、洪量以及调度预案，通过已有的洪水风险图或水力学、水文学模拟，确定受淹范围，再通过水风险图或水力学、水文学

39、模拟，确定受淹范围，再通过包括社会经济信息的基础背景数据库或洪灾风险图（带有包括社会经济信息的基础背景数据库或洪灾风险图（带有社会经济属性的洪水风险图），对可能受灾地区耕地、房社会经济属性的洪水风险图），对可能受灾地区耕地、房屋、人口、工农业产值、私人财产等进行快速评估，为调屋、人口、工农业产值、私人财产等进行快速评估，为调度方案决策提供依据。为决策提供的依据有以下几个方面。度方案决策提供依据。为决策提供的依据有以下几个方面。从可能的经济损失这个角度为决策提供判据。从可能的经济损失这个角度为决策提供判据。从可能的受灾人口这个涉及社会因素的角度为决策提供判从可能的受灾人口这个涉及社会因素的角度为

40、决策提供判据。据。从迁安能力（人口数量、时间、车辆调动等）的角度为决从迁安能力（人口数量、时间、车辆调动等）的角度为决策提供判据。策提供判据。从可能受淹的重要工业基地、交通动脉、军事要地等重点从可能受淹的重要工业基地、交通动脉、军事要地等重点保护对象的角度为决策提供判据。保护对象的角度为决策提供判据。48武汉大学水利水电学院灾中评估在灾害发生过程中，依靠遥感实时监测图像，或根据水位、洪量在灾害发生过程中，依靠遥感实时监测图像，或根据水位、洪量等情况依据专家经验确定受淹范围。在用遥感作实时监测时，等情况依据专家经验确定受淹范围。在用遥感作实时监测时，还能分出洪、涝、渍的范围。然后，通过包括社会经

41、济信息的还能分出洪、涝、渍的范围。然后，通过包括社会经济信息的基础背景数据库或洪灾风险图对已受淹地区耕地、房屋、人口、基础背景数据库或洪灾风险图对已受淹地区耕地、房屋、人口、工农业、产值、私人财产等进行快速评估。这一评估最好是动工农业、产值、私人财产等进行快速评估。这一评估最好是动态的，甚至还带有预测性的。后者则需根据预测的雨情、水情态的，甚至还带有预测性的。后者则需根据预测的雨情、水情和工情加以判断与估计。和工情加以判断与估计。灾中评估要为决策提供的依据有以下几个方面：灾中评估要为决策提供的依据有以下几个方面：确定灾情规模及发展趋势。确定灾情规模及发展趋势。为救灾提供依据。为救灾提供依据。为

42、后继洪水调度提供依据。例如在运用蓄滞洪区时，可根据第为后继洪水调度提供依据。例如在运用蓄滞洪区时，可根据第一个蓄滞洪区已受灾的情况，确定继续用第一个，还是用第二一个蓄滞洪区已受灾的情况，确定继续用第一个，还是用第二个，或者同时用第一个和第二个等几种方案中最为有利的一个。个，或者同时用第一个和第二个等几种方案中最为有利的一个。根据灾情对避险迁安的人口的安置在方式、时间长短等方面提根据灾情对避险迁安的人口的安置在方式、时间长短等方面提供依据。供依据。为灾后重建的方式、资金、物资等提前作好准备。为灾后重建的方式、资金、物资等提前作好准备。49武汉大学水利水电学院灾后评估根据目前的运行方式，灾情都是在

43、灾后通过各级政府根据目前的运行方式，灾情都是在灾后通过各级政府的主管部门逐级上报的，这种方式由于种种原因，往的主管部门逐级上报的，这种方式由于种种原因，往往其客观性不足。但从国情出发，较长时期内还有必往其客观性不足。但从国情出发，较长时期内还有必要考虑这种方式。要考虑这种方式。灾情评估系统的任务一是要对上报灾情作迅速的统计灾情评估系统的任务一是要对上报灾情作迅速的统计和分析；二是要对上报灾情的可靠性提出评价意见，和分析；二是要对上报灾情的可靠性提出评价意见，为上级决策部门服务。为上级决策部门服务。50武汉大学水利水电学院“3S”技技术在水在水资源与生源与生态环境管理境管理中的中的应用用武汉大学

44、水利水电学院51一、遥感技术在水资源与生态环境评价中的应用区域水资源与生态环境状况调查是水资源与生态环境区域水资源与生态环境状况调查是水资源与生态环境评价的基础工作。过去传统的调查手段是依靠水文站评价的基础工作。过去传统的调查手段是依靠水文站网、气象站网及生态环境监测点的数据采集进行的，网、气象站网及生态环境监测点的数据采集进行的，这种办法往往受到站网布设格局的限制，站网设置多这种办法往往受到站网布设格局的限制，站网设置多了，则需要大量的人力物理的投人；站网布设过于稀了，则需要大量的人力物理的投人；站网布设过于稀疏，又影响数据的代表性和精度；另外在一些人迹罕疏，又影响数据的代表性和精度；另外在

45、一些人迹罕至或人迹难至的地方，数据的观测几乎不可能。尤其至或人迹难至的地方，数据的观测几乎不可能。尤其是在我国西北地区，由于受到自然环境状况的限制，是在我国西北地区，由于受到自然环境状况的限制，传统的调查手段有相当大的难度和复杂性，必须综合传统的调查手段有相当大的难度和复杂性，必须综合采用多种技术手段采用多种技术手段52武汉大学水利水电学院遥感技术的应用，可以迅速获得广大地区全面、客观、遥感技术的应用，可以迅速获得广大地区全面、客观、准确的第一手资料，这是以往传统手段所无法比拟的。准确的第一手资料，这是以往传统手段所无法比拟的。利用遥感技术进行水资源与生态环境状况调查可以克利用遥感技术进行水资

46、源与生态环境状况调查可以克服传统手段高投人、长周期、低效率的缺点，快速准服传统手段高投人、长周期、低效率的缺点，快速准确地进行区域水资源与生态环境状况调查，提供快捷、确地进行区域水资源与生态环境状况调查，提供快捷、全面、准确、宏观的生态环境本底资料，为水资源与全面、准确、宏观的生态环境本底资料，为水资源与生态环境评价提供科学的数据，对水资源可持续开发生态环境评价提供科学的数据，对水资源可持续开发发利用具有重要意义。发利用具有重要意义。53武汉大学水利水电学院1.土地利用状况分析土地利用状况分析土地利用状况分析首先要对包括诸如植被类型、覆盖土地利用状况分析首先要对包括诸如植被类型、覆盖度及土地利

47、用类型进行遥感调查，获取遥感影像，根度及土地利用类型进行遥感调查，获取遥感影像，根据科学和标准的分类原则分别建立遥感解译标志，通据科学和标准的分类原则分别建立遥感解译标志，通过相应的遥感解译方法，获取各类遥感解译结果，这过相应的遥感解译方法，获取各类遥感解译结果，这些结果包括植被类型遥感调查图及面积统计表、植被些结果包括植被类型遥感调查图及面积统计表、植被覆盖度遥感调查图及面积统计表、土地利用类型遥感覆盖度遥感调查图及面积统计表、土地利用类型遥感调查图及面积统计表。调查图及面积统计表。土地利用状况分析是进行基于遥感技术的水资源与生土地利用状况分析是进行基于遥感技术的水资源与生态环境评价的本底状

48、况调查，也是进行评价工作的基态环境评价的本底状况调查，也是进行评价工作的基础性成果。础性成果。54武汉大学水利水电学院2.生生态环境境变迁分析迁分析生态环境变迁分析是在土地利用状况分析的基础上进生态环境变迁分析是在土地利用状况分析的基础上进一步开展工作，其基础是利用土地利用状况的动态监一步开展工作，其基础是利用土地利用状况的动态监测成果，通过测成果，通过GIS分析模块对各个代表性时段所得到分析模块对各个代表性时段所得到土地利用状况遥感影像及其解译结果采用空间叠加等土地利用状况遥感影像及其解译结果采用空间叠加等手段进行定性和定量的对比分析，从中寻找生态环境手段进行定性和定量的对比分析，从中寻找生

49、态环境变迁的规律。变迁的规律。55武汉大学水利水电学院3.生生态耗水（需水）分析耗水（需水）分析技术生态耗水（需水）分析也是利用遥感得到的土地技术生态耗水（需水）分析也是利用遥感得到的土地利用状况成果，然后利用利用状况成果，然后利用GIS技术进行生态分区，在技术进行生态分区，在空间上反映出生态耗水（需水）的分异规律，并建立空间上反映出生态耗水（需水）的分异规律，并建立生态分区与水资源分区的空间对应关系，采用叠加分生态分区与水资源分区的空间对应关系，采用叠加分析方法确定流域各级生态分区的面积，最后根据流域析方法确定流域各级生态分区的面积，最后根据流域降水平衡和水资源平衡分析方法计算生态耗水（需水

50、）降水平衡和水资源平衡分析方法计算生态耗水（需水）。56武汉大学水利水电学院二、GIS技术在水资源与生态环境评价中的应用自然生态状况分析自然生态状况分析采用采用GIS技术并结合遥感图像，能够比较准确地描绘区域沙漠化技术并结合遥感图像，能够比较准确地描绘区域沙漠化面积、森林砍伐面积、植被面积、水面面积、河流状况以及土面积、森林砍伐面积、植被面积、水面面积、河流状况以及土地利用分类等自然生态状况。地利用分类等自然生态状况。流域水质污染状况分析与评价流域水质污染状况分析与评价根据某条河流上监测端面的监测数据，评价整条河流的水质状况根据某条河流上监测端面的监测数据，评价整条河流的水质状况以及排放到该条