水利工程学科前沿讲座前沿讲座_土木工程学科前沿讲座
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遥感科学与技术
1.遥感：从远处探测、感知物体或事物的技术。泛指通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特性，而又不直接接触物体的技术。2.遥感的特点：①宏观性 ②综合性 ③多波段性 ④多时相性 ⑤重复探测，有利于进行动态分析 ⑥快速
3.遥感器：接收从目标中反射或辐射过来的电磁波的装置。其组成：传感器由收集、探测、信号、记录系统组成。
4.遥感平台：搭载遥感器的平台。5.遥感技术系统的组成：遥感试验、遥感信息获取、处理、应用。
6.遥感的分类：按遥感工作平台分：地面遥感、航空遥感、航天遥感。按电磁波分：紫外遥感、可见光遥感、红外遥感、微波遥感。按目的分：环境遥感、农业遥感、林业遥感、地质遥感、海洋遥感、水利遥感。
7.遥感技术研究的必要性：
① 人类及其生存的地球正面临着严峻的挑战。
（灾害频繁、资源耗失、环境污染、生态破坏。遥感是解决上述问题的基础：环境变化、灾害预报、资源预报）
② 国防建设与国家安全的需要。③ 经济和社会可持续发展的的需要：用于国土资
源规划与管理，城市的发展，精准农业，智能化交通等领域。
④ 国家科技发展战略的需要。
1、遥感卫星：⑪气象卫星 ：①地轨和高轨卫星
②成像面积大，有利于获得宏观同步信息，减少数据处理③短周期重复观测④ 资料来源连续、实时性强、成本低。⑫陆地卫星（资源卫星）⑬海洋卫星
2、遥感在水利中的应用： ① 原理：水体的光谱特性，不同水体的水面特性，悬浮物的性质和数量、水深和水底特性不同。② 在近红外图像上，水体成黑色 ③ 在雷达图像上，水体成黑色
④白天水体为暗色调，夜晚为浅色调
3、遥感在水利中的应用：
① 在洪涝灾害遥感监测与评估方面的应用 ② 遥感在旱情监测方面的应用和研究 ③ 水土流失调查与动态监测方面的应用 ④ 应用遥感技术进行有效灌溉面积调查 ⑤ 在大型水库区环境容量方面的遥感应用
水利遥感在干旱沙漠区地下水资源的调查、古河道的变迁、河床及河口、三角洲的演变，大型水库坝址的地质调查，水利工程的前期规划以及水资源水环境污染的监测与调查等方面也都有不少的应用。
11、效益分析
1、洪涝灾害的监测与评估 ：①社会效益 ②经济效益
2、在水土流失遥感调查方面
3、遥感在水利工程的前期规划、大型水库工程的地质调查、环境容量调查
12、遥感在水利应用中存在的问题
1、遥感应用单位性质和机制问题
2、遥感数据源问题
13、未来的方向与需求： ① 开展遥感在险情、隐情快速探测方面的实验与研究
② 建立精度较高的基于灾情的评估和风险管理的地理信息系统
③ 发展我国自己的地球卫星
⑤ 继续开展大面积快速探测地表土壤前期含水
量并与水文气象等进行洪涝灾害监测 ⑥ 建立快速传输系统，全球定位系统
14、GPS(24卫星)
⑪GPS定义：利用人造地球卫星进行点位测量导航技术的一种（①空间部分 ②地面控制部分 ③用户设备部分
GPS信号接收机任务：捕捉GPS卫星发射的信号并进行处理
GPS的定位基本原理利用测距交汇确定点位 GPS点位的特点：
① 全球地面连续覆盖24颗均匀分布卫星保证地
面任何地点
② 功能多、精度高、操作简单
③ 实地定位速度快，可在1s内完成 ④ 抗干扰性强、保密性强 ⑤ 两观测点间不需要通视
14、GIS
① GIS信息：用文字、数字、符号、语言、图像、图形等介质来表达事件、事物或现象等内容、数量和特征，从而向人们提供的关于现实世界新的事实和知识。
信息特征：客观性、适用性、可传输性、共享性 ② 数据：一种未加工的原始资料，用文字、数字、符号、语言、图像、图形等都是数据。
③ 数据是信息表示载体，信息是数据的表示的内容。
④地理信息：关于地理信息实体、现象或关系的本质、特征及其运动状态、规律的表征和一切有用的知识。⑤ 地理数据：各种地理特征、现象和关系的符号化表示。包括空间位置及关系，周期性特征和时域特征的部分称为空间数据的基本特征。
⑥ 地理信息特征：
1、空间分不性
2、属性特征
3、数据量大
4、信息载体多样性
5、时序性
⑦ 信息系统：具有采集、管理、分析和表达数据能力的系统。
⑧ 地理信息系统：在计算机软硬件支持下是以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）空间和地理分布有关的数据的计算机空间信息系统（整个地球或部分区域的资源，环境在计算机内的缩影）
⑨ GIS发展阶段：
1、起始
2、发展巩固
3、推广应用
4、蓬勃发展
⑩ GIS构成：硬件、计算机、外设、网络设备、GIS平台软件、数据库软件、系统软件、地理信息系统软件、应用分析程序。
⑾、结构：知识维、逻辑维、时间维
⑿、GIS软件平台的功能组成：数据输入模块，图形与属性编辑块，数据存储与管理模块、数据分析与处理模块、数据输出与表示模块、用户接口模块 ⒀、5个方面的问题：位置问题、条件问题、变化趋势、模式
11、GIS可以做什么？
管理海量数据、浏览查询、叠加分析、缓冲区分析、生成数字地面模型（地形分析、网络分析、路径分析GIS应用构成）
12、空间数据结构类型
A、矢量数据概念（代表地图、图形的各离散）b、栅格数据
16、GIS的现状：基础空间数据建设部门、市政设施部门、公众服务部门、金融服务部门、社会经济部门、能源部门
水利信息化系统
1、系统组成：信息采集、洪水预报、防洪调度、灾情评估、信息服务、汛情监测、会商信息气象系统
2、防汛系统→水资源管理→水土保持系统
3、技术在水利中的应用：防汛抗旱、水资源利用、水环境保护、水土保持、水文监测、流域规划、农田水利
4、水资源利用：
① 水资源对生态影响分析
② 地下水流系统化学组成时空变化分析 ③ 高光谱对地下水分析 ④ 降雨后河流蓄水动态分析 ⑤ 水资源污染评估
⑥ 子象元分类用于水质分析 ⑦ 水体演变遥感动态分析 ⑧水政管理
⑨水资源水文地质图 ⑩水资源规划
⑾水资源对人类影响分析
⑿地下水质与土壤及水文化状况分析 ⒀区域水资源综合分析 ⒁水利设施分析
⒂水利制图，水土流失分析
5、水土保持：水评价、流域三维生态景观
6、水环境监测：a、高光谱、光谱分析 b、淹没地理分类 c、变化检测 d、基于专家系统的水资源分类
7、水利工程规划：a、南水北调水利工程规划 b、城市泄洪系统示意图 c、GIS与水利模型集成应用d、水利工程规划评估
远程自动化监控技术
1、设计原则：
①全面规划、分级段结合工程建设逐步设施 ②采用技术先进，稳定性好，抗干扰性强 ③灵活、方便，功能及扩充性强 ④愤青项目的主次
2、基本功能：数据采集、数据通信、管理、系统检测、系统显示、优秀的监控管理系统软件、防雷、抗干扰性功能、监控数据外部接口 水文自动检测系统：
⑪、a水情自动采集系统：数据采集、遥测站、中继站和中心站组成超短波通讯水情自动测报系统b流程：
⑫ 水质监测系统：a、设置水质检测站 b、对未实现，自动采集的重要水质参数、人工检测后输入c、建立水质数据库d、建立预测分析模型，水质评价等模型
⑬闸门监控系统功能：a、自动监测上、下游水位及各扇门的开度和运行状态信息b、可实现近地控制、远程测控c、根据设定模型自动监控启闭闸门d、故障传警，越线告警功能 ⑭泵站监控系统
1.“数字都江堰工程”五个方面的基本特征？①空间化：高精度的定点、定位。②数字化：对信息的数字化以便量化处理。③网络化：实现信息资源的共享与合理利用，实现互操作。
④智能化：应用3S技术和模拟方法进行分析研究，提供决策支持。
⑤可视化：在信息资源的输入、分析过程、输出
等方面实现虚拟现实的仿真。
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