[摘要] 水利信息化是水利现代化的基础和重要标志。“3S”技术是实现水利信息化的重要技术手段。本文综合介绍了目前RS、GIS、GPS在水利信息化中的应用现状以及将来的应用前景。“3S”是遥感技术、地理信息技术、以及全球定位技术的统称。“3S” 技术在水利行业中广泛地应用于水资源调查、水环境评估、防洪减灾、水土保持、河口演变、水利工程选址、水库移民等方面的工作。随着计算机技术的飞速发展，“3S”在水利信息化中的应用越来越广泛和深入，将来的发展方向一定是具有海量数据存储功能、网络功能、地理信息建模功能和无线通讯功能的3S集成系统。
[关键字] 3S 水利信息化 应用
一、概述
随着人类社会的发展，信息化、全球化已成为一种世界性的大趋势。信息技术的革新深刻地改变了人们传统的生活方式。《中共中央关于制定国民经济和社会发展的第十个五年计划的建议》中明确指出：“信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国产业化升级和实现工业化、现代化的关键环节。要把推进国民经济和社会信息化放在优先位置”。
水利部十五规划中明确指出：“利用水利信息化推动水利现代化”。汪恕诚部长在2001年全国水利厅局长会议上明确指出：“要充分利用科学技术发展创造的有力条件，坚持用高新技术对水利传统行业进行技术改造，特别要注意采用计算机技术、微电子技术、现代通信技术、遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）及自动化技术等，实现水利信息化。”RS（遥感技术）是60年代发展起来的，主要是指从远距离高空及外层空间的各种平台上利用电磁波探测仪器，通过摄影或扫描、信息响应、传输和处理，研究地面物体的形状、大小、位置及其与环境的相关关系等宏观规律的现代科学技术。在水利中的应用开始于七十年代。
GIS（地理信息系统）是近年发展起来的对地理环境有关问题进行分析和研究的一种空间信息管理信息系统。在计算机软硬件技术支持下对 信息进行采集、存贮、查询、综合分析和输出，并为用户提供决策支持的综合性技术。GISS技术在水利行业的应用相对滞后，八十年代后期才有一些科研院所和高等院校开始接触和应用。
GPS是一种可以定时与测距的空间交汇的导航系统，通过接收卫星信息来给出（记录）地球上任意地点的三维坐标以及载体的运行速度，同时它还可给出准确的时间信息，具有记录地物属性的功能。90年代以后，GPS技术开始应用在水利行业中。
RS是数据获取与更新基础；坐标定位、局部监测是GPS的主要功能；数据存储、管理、分析、可视化是GIS的基本功能；计算机技术是3S技术的根基；网络是3S的翅膀；水利应用科学技术是3S发展的动力。3S技术在水利行业中广泛地应用于调查、监测、管理、评估等方面。具体地应用在水资源调查、水环境评估、防洪防汛、水土保持、河口演变、水利工程选址、水库移民等方面的工作。
二、3S技术在水利信息化中的应用现状
3S技术在水利行业的应用相对滞后，但由于该项技术的实用性和普及性特别强，尤其是生产上广泛和迫切的要求，生产部门也很快开始了应用。先是与科研院所及高等院校合作，随后是自己都有一班人马，掌握了这项技术的应用。较长一段时间内，大多数部门的应用水平仅限于对数据的管理，主要是发挥它的数据存储、查询、统计和图形显示的功能，也就是说只发挥了3S技术最低层次的功能。直到九十年代后期，才在某些领域和少数单位，开始将它作为分析、模拟、决策和预测的强有力工具。二十一世纪是信息时代，信息资源是重要的战略资源。信息中空间信息占80%。而水利行业，这一比例还要更高一些。3S技术就像一座多功能水库，对信息起着集中、调节和净化的作用，它兼容并蓄各种来源的信息，按地理空间坐标进行数据管理、查询和检索，通过地学分析、空间分析、相关分析、模拟和预测等手段进行科学加工与决策，提供多层次和多功能的信息服务。因此3S技术在水利信息化也就是水利现代化中起着并将继续起着至关重要的作用。
虽然3S技术在国内水利行业的应用起步较晚，但是由于国家政策上的引导，并且国内水利用户技术储备和技术都达到了一定的层次，同时又借助世界上最先进和成熟的3S技术，所以发展势头迅猛，速度很快。3S技术主要应用在以下一些方面：
1、防洪减灾方面的应用
(1) 防汛决策支持系统，主要功能包括：
空间数据管理，包括查询、检索、更新、和维护；
利用空间分析能力为防汛指挥决策提供辅助支持；
为各类应用模型提供数据；优化模型参数；
预报预测；
防汛信息及决策方案的可视化表达。
（2） 灾情评估，主要包括以下几方面的内容：
a) 灾前评估：可能造成的经济损失；可能的受灾人口（涉及社会因素）；迁安能力（人数、道路、车辆调度）；重点保护区（交通大动脉、重要工业基地、军事要地）； 抢险物资储运。
b) 灾中评估：确定灾情及发展趋势；救灾物数量与运输路线；为后继洪水调度方案决策提供依据；迁安人员的安置；灾后重建的准备。
c) 灾后评估：上报损失的核实；为防洪规划提供信息；为灾后重建提供方案。
2、水资源管理
在水资源管理系统中3S发挥的作用大致有以下几个方面：
历史数据管理和实时数据的动态管理；
信息的空间与属性双向查询；
时空统计；
以多种方式直观地可视化表达各类信息的空间分布及动态变化过程；
区域水资源的空间分析；
区域水资源管理模式区划，如地下水禁采与限采区划、水环境区划等。
3、水土保持
3S在水土保持中的的应用是比较全面的，是全过程的应用。从土壤侵蚀发生与否的判断、侵蚀强度划分、侵蚀量的计算、流域泥沙输移，水保措施的效益评价，一直到土壤侵蚀过程的模拟与预测，3S始终在技术上起着支撑作用。所以与其它领域比较，水土保持中一些应用模型大多与3S紧密结合。
4、水利水电工程建设和管理
3S是水利水电工程选址、规划、乃至设计、施工管理中十分重要的工具，例如移民安置地环境容量调查、调水工程选线及环境影响评价、梯级开发的淹没调查、水库高水位运行的淹没调查、大中型水利工程的环境影响评价、防洪规划、大型水利水电工程抗震安全、河道管理、大型水利水电工程物科贮运管理、蓄滞洪区规划与建设等等。
三、应用前景与展望
3S技术在水利信息化中的发展不仅与计算机硬件和操作系统、元数据库的建设、数据仓库、数据挖掘、网络、数据库管理与自动成像等技术的发展是紧密相关的，而且与水利行业信息化的进程，尤其是数字化的进程紧密相关。
在以信息化带动水利现代化的战略方针指导下，3S在水利行业的应用将“无孔不入”，而且迅速地占领管理和决策层面，并且势必作为基础技术支撑，进入数字流域或数字水利的框架。在技术上已经发展并逐步成熟，而且在水利行业开始应用的主要有以下几个趋势:
1、网络化
在网络技术和环境日趋成熟和完善的时代，水利部门要借助网络技术，充分利用网络资源，实现资源共享，这就要求3S系统支持B/S、C/S模式，支持Internet/Intranet技术，实现网络化。
2、集成性
水利信息化进程中的3S技术在实际应用中不仅要通过数据接口将RS、GIS、GPS严格地、紧密地、系统地集合起来，使其成为一个更具有应用价值的大系统，往往还要跟其他的诸如MIS或OA等系统紧密结合，方可满足需求。因此， 3S技术与外部系统无缝集成是必然的发展趋势。
3、以数学模型和决策分析为支撑
对于水利工作者来说，仅对图形进行简单的浏览、查询是没有太大意义的。如何要让3S在水利行业发挥出更大的作用，就要利用3S软件特有的专业分析功能。水利行业要求3S系统平台提供专业的分析算法和专业模型，以便对各种水利数据进行深层次的分析，使系统具有辅助决策支持功能，为有关部门提供科学的计算结果和决策依据。
4、实时三维和虚拟现实技术
水利上很多问题是时间序列问题、动态监测及过程问题。因此，加上时间维的3S技术应用需求很广。三维尤其是实时的三维3S系统为各种水利信息提供了更为直观的表现方式。在调水线路沿线贯穿飞行、城市及蓄滞区洪水演进、水利工程布置、大坝及堤防等工情信息的表达、地面与地下结合的地质构造描述、水流流动的三维表现、厂房或结构内部的描述、库区的描述、宏观地形地貌表现、通视性分析等等方面使用得特别多或者是特别有前景，而且它也是虚拟或仿真的基础。
VR-GIS技术是虚拟现实技术与3S技术的结合，专门用于研究地学或以地球系统为对象的虚拟现实技术。应用VR-GIS技术进行模拟试验时必须要了解对象的机制，并建立模型（数理或概念模型）或采用人工智能及可视化技术，此外还必须进行实验分析和验证。
总之，要在水利行业更好地应用和发展3S技术，必须在进一步加强标准化、规范化的基础上，大力开展基础数据库的建设、尤其是富有水利行业特色的数据库，如蓄滞洪区空间展布式社会经济数据库、雨情和水情数据库、水旱灾情数据库等等。此外还要加快提高3S技术的应用水平，充分发挥3S现有的和潜在的功能，并且与网络计算机等高新技术以及水利行业本身的技术紧密地结合在一起。为水利信息化和现代化作出它应有的贡献。
