1、水利现代化技术及应用水利现代化技术及应用“3S3S”技术及其在水利中的运用技术及其在水利中的运用“3S3S”技术及其在水利中的运用技术及其在水利中的运用“3S3S”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“3S3S”技术在防洪减灾中应用技术在防洪减灾中应用“3S3S”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“3S3S”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“3S3S”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
2、应用遥感在水库库容和湖泊动态变化监测中的应用武汉大学水利水电学院2 2“3S3S”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武汉大学水利水电学院3 3数字地球与数字水利数字地球与数字水利n 数字地球数字地球n 数字水利数字水利数字地球19981998年年1 1月月3131日日,美国副总统戈尔在题为美国副总统戈尔在题为“数字数字地球地球:对对2121世纪人类星球的认识世纪人类星球的认识”的讲演中提的讲演中提出了出了“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这一概念，是带由政治家而不是科学家提出的这一概念，是带有整体性和导向性的国家战略目标有整体性
3、和导向性的国家战略目标,是为了刺是为了刺激经济发展，保持美国在高新技术领域的领先激经济发展，保持美国在高新技术领域的领先地位。地位。它与美国以前提出的星球大战计划和信息高速它与美国以前提出的星球大战计划和信息高速公路一样，都是为美国的战略目标服务的，因公路一样，都是为美国的战略目标服务的，因此受到世界各国普遍的关注，在以美国为首的此受到世界各国普遍的关注，在以美国为首的北约对南联盟狂轰滥炸之后尤为如此。北约对南联盟狂轰滥炸之后尤为如此。武汉大学水利水电学院5 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。它它把有关地球上每一个点
4、的所有信息，按地球的地理坐标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模型加以整理，然后构成一个全球的信息模型。通过通过它可以快速地、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，从而实现任何方面的信息，从而实现“信息就在指尖上信息就在指尖上”的理想的理想。从从数字地球所包含的主要内涵来看，它是一个扩展了的、数字地球所包含的主要内涵来看，它是一个扩展了的、全方位的、高速的、网络化的全球综合信息系统。全方位的、高速的、网络化的全球综合信息系统。武汉大学水利水电学院6 6数字地球数字地球应用遥感、数据收集系统
5、、全球定位系统、地应用遥感、数据收集系统、全球定位系统、地理信息系统、网络和多媒体技术、现代通信等理信息系统、网络和多媒体技术、现代通信等科技手段；科技手段；通过收集全方位、多分辨率、三维空间的、覆通过收集全方位、多分辨率、三维空间的、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级决策系统，对这使用基于地理数学模型的高级决策系统，对这些数据进行分析、运算、筛选、重组，以达到些数据进行分析、运算、筛选、重组，以达到对全球各类综合现象的模拟和仿真；对全球各类综合现象的模拟和仿真；精确、定量和数字化地描述和表达人类与地球精确、定量和数字化地描述和表达人类与地球环
6、境之间的关系；环境之间的关系；武汉大学水利水电学院7 7数字地球，距离我们有多远数字地球，距离我们有多远让生活更惬意让生活更惬意打造打造“高科技农民高科技农民”出行更顺利出行更顺利 巩固国防巩固国防 武汉大学水利水电学院8 8让生活更惬意让生活更惬意数字地球将容纳大量行业部门、企业和私人添加的数字地球将容纳大量行业部门、企业和私人添加的信息，进行大量数据在空间和时间分布上的研究和信息，进行大量数据在空间和时间分布上的研究和分析。例如国家基础设施建设的规划、全国交通运分析。例如国家基础设施建设的规划、全国交通运输的规划、城市发展的规划、海岸带开发以及西部输的规划、城市发展的规划、海岸带开发以及西
7、部开发。开发。武汉大学水利水电学院9 9让生活更惬意让生活更惬意从贴近人们的生活看，房地产公司可以将房地从贴近人们的生活看，房地产公司可以将房地产信息链接到数字地球上；产信息链接到数字地球上；旅游公司可以将酒店、旅游景点，包括它们的旅游公司可以将酒店、旅游景点，包括它们的风景照片和录像放入这个公用的数字地球上；风景照片和录像放入这个公用的数字地球上；世界著名的博物馆和图书馆可以将其收藏品以世界著名的博物馆和图书馆可以将其收藏品以图像、声音、文字形式放入数字地球中；图像、声音、文字形式放入数字地球中；商店也可以将货架上的商品制作成多媒体或虚商店也可以将货架上的商品制作成多媒体或虚拟产品放入数字地
8、球中，让用户任意挑选。拟产品放入数字地球中，让用户任意挑选。武汉大学水利水电学院1010让生活更惬意让生活更惬意基于高分辨率正射影像、城市地理信息系统、建筑基于高分辨率正射影像、城市地理信息系统、建筑CADCAD，建立虚拟城市和数字化城市，能够实现真三，建立虚拟城市和数字化城市，能够实现真三维和维和多时相多时相的城市漫游、查询分析和可视化。的城市漫游、查询分析和可视化。数字地球服务于城市规划、市政管理、城市环境、数字地球服务于城市规划、市政管理、城市环境、城市通讯与交通、公安消防、保险与银行、旅游与城市通讯与交通、公安消防、保险与银行、旅游与娱乐，可以为城市的可持续发展服务并且提高市民娱乐，可
9、以为城市的可持续发展服务并且提高市民的生活质量服务。的生活质量服务。武汉大学水利水电学院1111打造打造“高科技农民高科技农民”二十一世纪农业要走节约化的道路，实现节水农业、优二十一世纪农业要走节约化的道路，实现节水农业、优质高产无污染农业。这就要依托数字地球，每隔质高产无污染农业。这就要依托数字地球，每隔3 35 5天给天给农民送去他们庄稼地的高分辨率卫星影像，农民在计算农民送去他们庄稼地的高分辨率卫星影像，农民在计算机网络终端上可以从影像图中获得他的农田的长势征兆机网络终端上可以从影像图中获得他的农田的长势征兆；武汉大学水利水电学院1212出行更顺利出行更顺利将采集到的各种道路交通及服务信
10、息经交通管理中将采集到的各种道路交通及服务信息经交通管理中心集中处理后，传输到公路运输系统的各个用户心集中处理后，传输到公路运输系统的各个用户(驾驾驶员、居民、警察局、停车场、运输公司、医院、驶员、居民、警察局、停车场、运输公司、医院、救护排障等部门救护排障等部门)，出行者可实时选择交通方式和交，出行者可实时选择交通方式和交通路线；通路线；武汉大学水利水电学院1313出行更顺利出行更顺利交通管理部门可自动进行合理的交通疏导、控制和交通管理部门可自动进行合理的交通疏导、控制和事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况，事故处理；运输部门可随时掌握车辆的运行情况，进行合理调度。进行合理调度。这样，
11、可以使路网上的交通流运行处于最佳状态，这样，可以使路网上的交通流运行处于最佳状态，改善交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路网的通行改善交通拥挤和阻塞，最大限度地提高路网的通行能力，提高整个公路运输系统的机动性、安全性和能力，提高整个公路运输系统的机动性、安全性和生产效率。生产效率。武汉大学水利水电学院1414巩固国防巩固国防数字地球是后冷战时期数字地球是后冷战时期“星球大战星球大战”计划的继续和计划的继续和发展。在美国眼里，数字地球的另一种提法是星球发展。在美国眼里，数字地球的另一种提法是星球大战大战,是美国全球战略的继续和发展。显然，在现代是美国全球战略的继续和发展。显然，在现代化战争和国防建设
12、中，数字地球具有十分重大意义。化战争和国防建设中，数字地球具有十分重大意义。建立服务于战略、战术和战役的各种军事地理信息建立服务于战略、战术和战役的各种军事地理信息系统，并运用虚拟现实技术建立数字化战场，这是系统，并运用虚拟现实技术建立数字化战场，这是数字地球在国防建设中的应用。数字地球在国防建设中的应用。武汉大学水利水电学院1515巩固国防巩固国防这其中包括了这其中包括了地形地貌侦察、军事目标跟踪监视、地形地貌侦察、军事目标跟踪监视、飞行器定位、导航、武器制导、打击效果侦察、战飞行器定位、导航、武器制导、打击效果侦察、战场仿真、作战指挥场仿真、作战指挥等等方面，对空间信息的采集、等等方面，对
13、空间信息的采集、处理、更新提出了极高的要求。处理、更新提出了极高的要求。武汉大学水利水电学院1616巩固国防巩固国防在战争开始之前，需要建立战区及其周围地区的军在战争开始之前，需要建立战区及其周围地区的军事地理信息系统；事地理信息系统；战时利用战时利用GPSGPS、RSRS和和GISGIS进行进行战场侦察战场侦察、信息的更信息的更新新、军事指挥与调度军事指挥与调度以及以及武器精确制导武器精确制导；战时与战后需要进行战时与战后需要进行军事打击效果评估军事打击效果评估。武汉大学水利水电学院1717数字地球的基础设施及其支撑技术数字地球的基础设施及其支撑技术数字地球的最主要的基础设施建设是信息高速公
14、路数字地球的最主要的基础设施建设是信息高速公路(即即NII)和国家空间数据基础设施和国家空间数据基础设施(NSDI)。有专家提出：有专家提出：“开放的全球网络开放的全球网络和和大容量的分布式大容量的分布式存储技术存储技术是数字地球的基础是数字地球的基础”。武汉大学水利水电学院1818构筑数字地球的主要支撑技术有：构筑数字地球的主要支撑技术有：计算机及网络通信技术计算机及网络通信技术卫星遥感卫星遥感(RS)技术技术全球定位系统全球定位系统(GPS)地理信息系统地理信息系统(GIS)虚拟现实虚拟现实(VR)技术技术海量数据的存储处理技术海量数据的存储处理技术卫星图像智能处理卫星图像智能处理大型数据
15、库大型数据库武汉大学水利水电学院1919关键技术关键技术全球高速网络与分布式大规模存储全球高速网络与分布式大规模存储只有通过高速网络才能实现全球信息共享。现只有通过高速网络才能实现全球信息共享。现在的国际广域网在的国际广域网-Internet的带宽无法满足数字的带宽无法满足数字地球的需求地球的需求例如，多媒体实时图像传输、视频点播的广泛例如，多媒体实时图像传输、视频点播的广泛应用均要求有较高的网络带宽；美国白宫的应用均要求有较高的网络带宽；美国白宫的NGI计划计划(Next Generation Internet Initiative)的关键目标之一就是把的关键目标之一就是把Internet网
16、络的传输速网络的传输速率比现在提高率比现在提高100和和1000倍，达到倍，达到100 Mbps和和1 Gbps。网络宽带化、业务综合化是信息化社会通讯网网络宽带化、业务综合化是信息化社会通讯网络的发展方向，也是实现数字地球构想的必不络的发展方向，也是实现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2020分布式大规模存储分布式大规模存储数字地球是由分布式大型数据库构成的，存储数字地球是由分布式大型数据库构成的，存储10.1510.15比特信息和每天新产生的大量数据，需比特信息和每天新产生的大量数据，需要具有相应的高密度高速率大规模要具有相应的高密度高速率大规模(海量海量)空
17、间空间数据存储、压缩、处理技术，对信息提取和分数据存储、压缩、处理技术，对信息提取和分析技术的智能化程度也有更高要求，这些都是析技术的智能化程度也有更高要求，这些都是对现有计算机软硬件设计、技术的有力挑战。对现有计算机软硬件设计、技术的有力挑战。数据库建设数据库建设是构筑是构筑 数字地球数字地球 的基础，数据的的基础，数据的采集、处理、使用都要强调规范化、要有统一采集、处理、使用都要强调规范化、要有统一的数据交换标准，才能真正实现信息共享。的数据交换标准，才能真正实现信息共享。武汉大学水利水电学院2121高分辨率卫星影像高分辨率卫星影像 数字地球的主要信息源来自对地观测，当前，数字地球的主要信
18、息源来自对地观测，当前，全球已经具备制造和发射卫星能力的各国在高全球已经具备制造和发射卫星能力的各国在高分辨率遥感卫星的研制与发射方面竞争激烈。分辨率遥感卫星的研制与发射方面竞争激烈。现在民用卫星对地观测的最高分辨率可达到现在民用卫星对地观测的最高分辨率可达到1m1m，可以满足包括，可以满足包括1 1 1 1万以上比例尺的测图、万以上比例尺的测图、农业、资源、环境、交通等多方面的应用，是农业、资源、环境、交通等多方面的应用，是构成数字地球的最基本的空间数据。构成数字地球的最基本的空间数据。高分辨率卫星影像还可以作为其它非空间数据高分辨率卫星影像还可以作为其它非空间数据的载体和框架，用于实现数字
19、地球的空间定位。的载体和框架，用于实现数字地球的空间定位。在这方面，我国目前与美国、欧洲诸国存在着在这方面，我国目前与美国、欧洲诸国存在着较大差距。较大差距。武汉大学水利水电学院2222虚拟现实技术虚拟现实技术 虚拟现实虚拟现实(Virtual Reality|VR)(Virtual Reality|VR)是近年来出现的高新是近年来出现的高新技术，它综合集成了计算机图形学、人机交互技术、技术，它综合集成了计算机图形学、人机交互技术、传感与测量技术、仿真、人工智能、微电子等科学传感与测量技术、仿真、人工智能、微电子等科学技术。技术。虚拟现实技术被认为是数字地球概念提出的依据和虚拟现实技术被认为是
20、数字地球概念提出的依据和关键技术。关键技术。武汉大学水利水电学院2323虚拟现实技术虚拟现实技术虚拟现实技术通过系统生成虚拟环境，用户通过计虚拟现实技术通过系统生成虚拟环境，用户通过计算机进入虚拟的三维环境，可以运用视觉、听觉、算机进入虚拟的三维环境，可以运用视觉、听觉、嗅觉、触觉感官与人体的自然技能感受逼真的虚拟嗅觉、触觉感官与人体的自然技能感受逼真的虚拟环境，身临其境地与虚拟世界进行交互作用，乃至环境，身临其境地与虚拟世界进行交互作用，乃至操纵虚拟环境中的对象，完成用户需要的各种虚拟操纵虚拟环境中的对象，完成用户需要的各种虚拟过程。过程。虚拟现实技术主要应用于工程设计、数据可视化、虚拟现实
21、技术主要应用于工程设计、数据可视化、飞行模拟、模拟实验、多媒体远程教育、远程医疗、飞行模拟、模拟实验、多媒体远程教育、远程医疗、旅游娱乐等方面。旅游娱乐等方面。武汉大学水利水电学院2424元数据元数据 元数据元数据(Metadata)(Metadata)是是“关于数据的数据关于数据的数据”或或“关于关于信息的信息信息的信息”，被比喻为数字地球的引擎。通过元，被比喻为数字地球的引擎。通过元数据可以对数字地球中所关心的内容进行查询和浏数据可以对数字地球中所关心的内容进行查询和浏览。览。元数据在地理空间信息中用于描述地理数据集的内元数据在地理空间信息中用于描述地理数据集的内容、质量、表示方式、空间参
22、考、管理公式以及数容、质量、表示方式、空间参考、管理公式以及数据集的其它特征，是实现地理空间数据共享的核心据集的其它特征，是实现地理空间数据共享的核心标准之一。标准之一。武汉大学水利水电学院2525数字水利随着随着“数字地球数字地球”这一概念的提出，这一概念的提出，“数字水利数字水利”也应运而生。也应运而生。“数字水利数字水利”是一个以空间信息为基础，融合各是一个以空间信息为基础，融合各种水文模型和水利业务的专业化系统平台，是对种水文模型和水利业务的专业化系统平台，是对真实水文水利过程的数字化重现，它把水活动的真实水文水利过程的数字化重现，它把水活动的自然演变搬进了实验室和计算机，成为真实水利
23、自然演变搬进了实验室和计算机，成为真实水利的虚拟对照体。的虚拟对照体。“数字水利数字水利”是由各种信息的数据采集、传输、是由各种信息的数据采集、传输、存储、模拟和决策等子系统构成的庞大系统。可存储、模拟和决策等子系统构成的庞大系统。可以根据不同需要，对不同时间的数据进行检索、以根据不同需要，对不同时间的数据进行检索、分析，透视水文环境要素的变化规律，实现数字分析，透视水文环境要素的变化规律，实现数字仿真预演。仿真预演。武汉大学水利水电学院2626数字水利数字水利 水利政务、防汛减灾、水资源监控调度、水环境水利政务、防汛减灾、水资源监控调度、水环境综合治理、大型工程的设计和施工、大中型灌区的综综
24、合治理、大型工程的设计和施工、大中型灌区的综合管理等都迫切需要采用计算机技术、通讯网络技术、合管理等都迫切需要采用计算机技术、通讯网络技术、微电子技术、计算机辅助设计技术、微电子技术、计算机辅助设计技术、3S3S技术等一系列技术等一系列高新技术进行技术改造，我们把高新技术进行技术改造，我们把利用以信息技术为核利用以信息技术为核心的一系列高新技术对水利行业进行全面技术升级和心的一系列高新技术对水利行业进行全面技术升级和改造这一过程形象地称为数字水利改造这一过程形象地称为数字水利。武汉大学水利水电学院2727数字水利“数字水利数字水利”的应用不仅仅局限在防洪抗旱，的应用不仅仅局限在防洪抗旱，它还能
25、够为流域内水量调度、水土流失监测、它还能够为流域内水量调度、水土流失监测、水质评价等提供决策支持服务；水质评价等提供决策支持服务；能够为水利工程运行、水利电子政务和水利勘能够为水利工程运行、水利电子政务和水利勘测规划设计等提供信息服务；测规划设计等提供信息服务；能够为人口、资源、生态环境和社会经济的可能够为人口、资源、生态环境和社会经济的可持续发展提供决策支持；持续发展提供决策支持；能够为人居环境、社区规划、社会生活等方面能够为人居环境、社区规划、社会生活等方面提供全面的信息服务，提高人们的生活质量。提供全面的信息服务，提高人们的生活质量。武汉大学水利水电学院2828数字水利数字水利水利行业自
26、水利行业自80年代初开始应用遥感年代初开始应用遥感(RS)技术，技术，即通过对地观测获取信息。即通过对地观测获取信息。对对GIS的使用则始于的使用则始于80年代后期，在经历了认年代后期，在经历了认识了解和初步应用这两个阶段后，现已步入深识了解和初步应用这两个阶段后，现已步入深入应用的阶段，且很快就与生产实际紧密地结入应用的阶段，且很快就与生产实际紧密地结合起来。合起来。全球定位系统全球定位系统(GPS)在水利行业的应用始于在水利行业的应用始于90年代初，但发展非常迅速，在地面及水下地形年代初，但发展非常迅速，在地面及水下地形测绘中使用已很普遍。测绘中使用已很普遍。武汉大学水利水电学院29293
27、S3S技术的应用技术的应用尽管作为尽管作为“数字地球数字地球”技术基础的技术基础的3S(RS，GIS，GPS)技术在水利行业的应用还远远没有发挥它们的技术在水利行业的应用还远远没有发挥它们的潜力，但已经发挥了重大作用。利用潜力，但已经发挥了重大作用。利用RS和和GIS技术，技术，快速准确地为决策部门提供了有关灾害、资源、水快速准确地为决策部门提供了有关灾害、资源、水利规划与管理方面的调查统计数据。利规划与管理方面的调查统计数据。武汉大学水利水电学院30301.1.灾情评估灾情评估洪涝灾害淹没耕地及居民地面积、受灾人口和受淹洪涝灾害淹没耕地及居民地面积、受灾人口和受淹房屋间数房屋间数;旱情旱情;
28、大面积水体污染和赤潮的影响范围大面积水体污染和赤潮的影响范围;大大面积泥石流、滑坡等山地灾害的影响范围面积泥石流、滑坡等山地灾害的影响范围.武汉大学水利水电学院31312.2.水资源水环境调查水资源水环境调查应用遥感资料进行下垫面属性分类应用遥感资料进行下垫面属性分类,计算其分类计算其分类面积面积,选取经验参数及入渗系数选取经验参数及入渗系数.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、入渗补给计算出多年平均地表径流深、入渗补给量量.两者之和扣去重复计算的基流量即为多年平两者之和扣去重复计算的基流量即为多年平均水量均水量,对国内某些流域进行估算的相对误差小对国内某些流域进行
29、估算的相对误差小于于7%,7%,尤其适用于无水文资料地区尤其适用于无水文资料地区.此外此外,根据遥根据遥感资料提供的积雪分布感资料提供的积雪分布(三维三维)、积雪量、雪面、积雪量、雪面湿度湿度,用融雪径流流域模型估算融雪水资源和流用融雪径流流域模型估算融雪水资源和流域出流过程的相对误差在域出流过程的相对误差在10%10%左右左右.武汉大学水利水电学院32323.3.土地资源调查土地资源调查包括包括:监测水蚀、风蚀等多种类型的土壤侵蚀区的侵监测水蚀、风蚀等多种类型的土壤侵蚀区的侵蚀面积、数量和强度发展的动态变化蚀面积、数量和强度发展的动态变化;盐碱地、沼泽盐碱地、沼泽地、风沙地、山地侵蚀地等劣质
30、土退化地的面积调地、风沙地、山地侵蚀地等劣质土退化地的面积调查与动态监测查与动态监测;土地利用现状调查、耕地面积和滩涂土地利用现状调查、耕地面积和滩涂面积调查面积调查.武汉大学水利水电学院33334.4.工程规划与管理工程规划与管理大型水库淹没区实物量估算大型水库淹没区实物量估算,库区移民安置环境容量库区移民安置环境容量调查调查,灌溉区实际灌溉面积和有效灌溉面积的调查灌溉区实际灌溉面积和有效灌溉面积的调查,水水库淤积测量库淤积测量.武汉大学水利水电学院34345.5.防洪减灾及业务运行防洪减灾及业务运行星载和机载侧视合成孔径雷达星载和机载侧视合成孔径雷达()实时监实时监测特大洪水造成的灾情测特
31、大洪水造成的灾情,将信息迅速传送到指挥将信息迅速传送到指挥决策机构决策机构;对易发洪灾区和重点防洪地区建立防洪信息系对易发洪灾区和重点防洪地区建立防洪信息系统统;旱灾的实时监测旱灾的实时监测;在全球气候变暖、海平面上升以及地下水超采在全球气候变暖、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对可能造成的海水入侵的范围作出预估和进行对策研究的范围作出预估和进行对策研究.武汉大学水利水电学院35356.6.水资源开发利用研究水资源开发利用研究利用遥感资料和利用遥感资料和GISGIS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
32、在全球未来气候变化情况下区域水资计算出在全球未来气候变化情况下区域水资源的增减源的增减;采用细分光谱卫星资料、主动式微波传感器与地球采用细分光谱卫星资料、主动式微波传感器与地球物理、地球化学等多种信息源相结合物理、地球化学等多种信息源相结合,以信息系统为以信息系统为支持支持,分析研究地下储水结构分析研究地下储水结构.武汉大学水利水电学院36367.7.大型水利水电工程及跨流域调水工程对大型水利水电工程及跨流域调水工程对生态环境影响的监测与综合评价生态环境影响的监测与综合评价大型水利水电枢纽工程地质条件的遥感调查、技术经济评价及大型水利水电枢纽工程地质条件的遥感调查、技术经济评价及动态监测动态监
33、测,流域综合规划流域综合规划;灌区规划灌区规划;水库上游水土流失调查及对水库淤积的趋势预测水库上游水土流失调查及对水库淤积的趋势预测,河口泥沙监测河口泥沙监测和综合治理和综合治理;河道演变监测河道演变监测;河道、水库、湖泊等水体水质污染遥感动态监测河道、水库、湖泊等水体水质污染遥感动态监测;流域治理效益流域治理效益调查调查;海岸带综合治理海岸带综合治理;对施工过程中的坝址进行对施工过程中的坝址进行1 1 20002000的大比例尺遥感制图的大比例尺遥感制图,包括坝包括坝肩多光谱近景摄影肩多光谱近景摄影,以研究坝肩裂隙和节理的分布变化情况以研究坝肩裂隙和节理的分布变化情况.武汉大学水利水电学院3
34、737“3S3S”技术在防洪减灾中的应用技术在防洪减灾中的应用武汉大学水利水电学院3838一、防洪减灾19911991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246000km246000km2 2，损失损失800800亿元亿元19941994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16361636亿元亿元19981998年长江、松花江、嫩江洪水，损失年长江、松花江、嫩江洪水，损失27002700亿元亿元3939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4040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、
35、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。4141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15000km15000km，微波站有微波站有500500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、GISGIS、GPSGPS等高新技等高新
36、技术进行监测与评估。利用洪水预报预警系统进行洪术进行监测与评估。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。洪水特征的预报。4242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GISGIS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GISGIS作出抢险物资及居民避险迁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
37、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。都是系统能发挥的作用。4343武汉大学水利水电学院二、雨情监测二、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4444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 19911991年以后，许多专家认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
38、机载遥感监测灾害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。通过的实时传输系统。通过5 5年的努力，建成了这一系统年的努力，建成了这一系统并应用。并应用。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6m6m提高到了提高到了3m3m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数据的复合传输，在洪涝灾害监测中发挥了重大作用。用。4545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、星洪水的遥感监测在五级平台上进行：气象卫星、星载载SARSAR 、机载、机载SAR
39、SAR、中分辨率的、中分辨率的MODISMODIS卫星直升卫星直升机。地面的水文、水位站的水情信息予以配合。机。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，在校正后镶嵌成覆字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。盖全国的图像。汛期在天气状况允许条件下每天监测一次，资料接汛期在天气状况允许条件下每天监测一次，资料接收后收后2h2h提供水灾区域监测图和灾情粗评估报告。提供水灾区域监
40、测图和灾情粗评估报告。4646武汉大学水利水电学院（二）洪涝灾害灾情评估（二）洪涝灾害灾情评估从灾害发生时的遥感影像提取的现势水体与基础背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景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、受淹耕地估。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。和居民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、工情调查则包括有水库、堤岸、闸、行洪区、桥梁、铁路、公路、港口、机场、油田等。铁路、公路、港口、机场、油
41、田等。灾情评估主要基于以下数据源：洪水频发地区的地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理信息系统；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分类图、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。点以及提取行政境界线）和其他专题图。4747武汉大学水利水电学院灾前评估灾前评估根据预报的水位、流量、洪量以及调度预案，通过已有的根据预报的水位、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，再洪水风险图或水力学、水文学模拟，确定受淹范围，再通过包括社会经济信
42、息的基础背景数据库或洪灾风险图通过包括社会经济信息的基础背景数据库或洪灾风险图（带有社会经济属性的洪水风险图），对可能受灾地区（带有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耕地、房屋、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。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据。判据。从迁安能力（人口数
43、量、时间、车辆调动等）的角度为从迁安能力（人口数量、时间、车辆调动等）的角度为决策提供判据。决策提供判据。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。点保护对象的角度为决策提供判据。4848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，通过包括社会经济信息的还能分出洪、涝、渍的范围
44、。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。为后继洪水调度提供依据。例如在运用
45、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。4949武汉大学水利水电学院灾后评估根据目前的运行方式，灾情都是在灾后通过各级政根据目前的运行
46、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，府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，较长时期内还往往其客观性不足。但从国情出发，较长时期内还有必要考虑这种方式。有必要考虑这种方式。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计和分析；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。见，为上级决策部门服务。5050武汉大学水利水电学院“3S3S”技术在水资源与生态环境管技术在水资源与生态环境管理中的应用理中的应用武汉大学水利水电学
47、院5151一、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境评价的基础工作。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文站网、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，站行的，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；站网布设过于稀疏，又影响数据的代表性和精度；另外布设过于稀疏，又影响数据的代表性和精度；另外在一些人迹罕至或人迹
48、难至的地方，数据的观测几在一些人迹罕至或人迹难至的地方，数据的观测几乎不可能。尤其是在我国西北地区，由于受到自然乎不可能。尤其是在我国西北地区，由于受到自然环境状况的限制，传统的调查手段有相当大的难度环境状况的限制，传统的调查手段有相当大的难度和复杂性，必须综合采用多种技术手段和复杂性，必须综合采用多种技术手段5252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观、准确的第一手资料，这是以往传统手段所无法比拟的。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利用遥感技术进行水资源与
49、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，快克服传统手段高投人、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，提速准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，供快捷、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发利用具有重要意义。源可持续开发发利用具有重要意义。5353武汉大学水利水电学院1.1.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
50、地利用类型进行遥感调查，获取遥感影像，盖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，根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，通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、这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、土地利用类植被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。型遥感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
