目前 3S技术已经在水文多个方面应用，包括河流地貌过程、三角洲演化过程、天气过程、湖与沼泽演化过程、调水工程、水资源调控、河道整治、大型水利工程的环境评价、水质污染过程、区域可持续发展、生态系统的恶化与恢复、洪涝灾害的发生与救灾、防洪规划、河口与港口整治、垮坝溃堤、土壤侵蚀、水土保持效果、荒漠化过程、大型水利水电工程规划以及替代传统的水工模型等。水文水资源是 3S 技术应用最为活跃的领域之一，了解 3s技术在水文应用情况，对水文工作者非常必要。

1 、冰川、融雪监测和计算

冰川监测主要以冰川面积分布计算为主。融雪监测，包括积雪厚度、密度，水的成分，雪层形状，云量和气温。为分布式融雪径流模型提供地域积雪空间分布参数，通过融雪数学模型，进行山地雪水（ snow water equivalent）分布估算和短期融雪径流预测。

2 、降水量计算与预报

降雨量是与水资源有关问题研究的一个重要参数。目前，在一个地区内，对降雨量精度的计算研究很少，其主要原因是降雨量具有空间、时间上的差异性，缺乏考虑雨量站网的优化设计。而 RS 能迅速提供一个区域范围内降雨空间分布情况，监测大气水汽含量，因此，建立集地形雨模型和科学可视化系统（ scientific visualization systems— SVS）于一体的降水预报系统，进行降水实时监测和预报，可以大大提高人们对山区水文气候变化规律的认识。

3 、陆地蒸发计算与预报

利用飞机、卫星或雷达收集地球上的信息，在大面积范围内进行流域覆盖、土壤特性调查，结合 GIS建立土地表面能量平衡模型，进行陆地蒸发计算。

4 、径流分布式水文模型

空间变异性对水文效应具有很大的影响，分布式降雨径流模型的主要优点之一在于它能够解决空间变异性。 GIS 可方便地编辑空间数据和为降水径流分布式模型提供数字高程，绘制土壤分布图、土地利用图等，建立数字高程模型，还可以用其作为计算网格，结合三维水力模型和各种产汇流模型，进行各种水文过程模拟、径流的实时模拟和预报。任立良、刘新仁、郭生练、熊立华等对分布式水文模型进行了大量的研究，集中地代表了我国在这一领域的方向。

5 、水资源管理

20 世纪末，新疆塔里木河流域水利委员会管理局同有关科研单位合作开发了“塔里木河流域水资源管理决策支持信息系统” 。该系统以维护和改善生态环境为出发点，以节水和增加下游输水量为中心任务，在水资源分配上以生态用水为主， 兼顾农牧业和石油用水，同时加大综合治理力度，实现向塔里木河下游输水的目标，以挽救绿色走廊和保护人工绿洲。

在水资源系统规划、设计、运行管理应用中，确定水循环陆地表面基本参数，集水区特性，评价水库供水量、地表水量，流域水量测量，估算水力发电潜力，估算区域地表水、地下水的开发潜力，进行综合管理决策，为地下水空间模型提供植被参数，地形图和水文地质参数监测，进行地下水开发管理。

6 、水灾旱情的监测与评估

     国内外先后建立了重大自然灾害（洪水、林火、干旱、地震、雪灾等）遥感监测评估系统。目前主要包括洪、涝、旱灾害监测评估及其预报、预警；冰雹灾害的大气重力波遥感。

（ 1）洪、涝灾害的监测、预报与评估

1983 年，水利部遥感中心成功地利用陆地卫星对三江平原挠力河洪水进行了监测。 1984 年、 1985 年，利用极轨气象卫星资料调查了安徽合肥和辽宁辽河地区洪水，并首次利用机载合成孔径雷达图像监测了盘锦地区洪水，利用彩红外遥感调查了永定新河行洪障碍物的分布及东辽河三江口堤防决口的位置和原因。

1998 年，长江发生了建国以来仅次于 1954 年的全流域型大洪水。嫩江、松花江干流发生了超过历史记录的特大洪水。在两个多月的抗洪中，接收加拿大、欧空局、日本、美国等国 6 颗卫星，并调用“机—星—地”系统飞行 20 多架次，共监测面积近 48万 km2，对长江干流、鄱阳湖、洞庭湖、嫩江、松花江及大庆油田连续进行了监测，获取了大量的灾情现场图像，并对灾情进行了损失评估，有关人员编制了大量的遥感灾情专题图和分析报告，将灾情监测和评估结果及时送往国家防办、国办、大庆市政府和大庆油田，在防洪指挥决策和灾情调查中发挥了重要作用。

（ 2）旱情监测的应用与研究

1992 年，水利部遥感中心曾利用美国诺阿气象卫星（ AVHRR） ，通过表冠热惯量的方法对山东、河南两省及吉林省白城地区进行了旱情监测方面的试验与研究。 1993 年又用星载 SAR、机载 SAR 在河南省进行了遥感监测旱情方面的试验与研究。 土壤湿度在农业、气象、生态、水文和地质工程等许多领域具有重要的意义。 RS遥测土壤湿度资料具有很好的湿度空间变异性，与此同时，结合 GIS技术、地质统计技术—克立格法（ kriging）进行土壤湿度空间变异性计算，监测计算根区土壤湿度，建立土壤水力参数（饱和土壤水力传导率和土壤表面糙率）空间分布模型，可根据土壤物理与水势平衡原理，进行土壤剖面含水量估算和旱情预测。并根据 RS 提供实时、精确的土地演化和土地条件信息，进行作物生长和水资源管理中的土壤—植被—大气循环过程中的水分模拟。

（ 3）渍害遥感识别

渍涝和次生盐碱化是干旱、半干旱地区灌溉农田土地退化的主要原因， RS 可用来获得土地退化数量和空间分布、退化程度、种类，依此在不同尺度水平下，进行土壤类别分析，结合 GIS通过土壤热惯量、土壤含水量及土壤温度等渍害相关因子遥感，建立渍害判别模型，进行现有土地利用和土地退化的评价计算以及渍涝和盐碱化的评价。

（ 4）地质环境灾害调查

主要监测与滑坡、泥石流有关的环境因素（如构造部位、地层岩性、断裂、含水带、植被覆盖、土地利用等） ，推测滑坡、泥石流发育环境因素及产生条件，进行区域危险性分区及预测，为防治地质灾害提供依据。

7 、水土流失监测

20 世纪 80 年代和 90 年代，我国就开始利用ＴＭ卫星影像进行黄土高原不同尺度的水土流失监测、评价与统计分析，为黄土高原严重水土流失区的治理、生态环境建设提供决策依据。

1984 ～ 1986 年，水利部遥感中心主持并参加了用美国陆地卫星 MSS 进行的“全国土壤侵蚀遥感调查” 。按水蚀、风蚀、冻融侵蚀三种土壤侵蚀类型，微度、轻度、中度、强度、极强度、剧烈六种侵蚀强度分级标准，无险、较险、危险、极险、毁坏五种土壤侵蚀危险程度，以省、市、自治区为界和以流域为界提供了 1:500 000 比例尺精度的“全国土壤侵蚀遥感调查图”和“全国土壤侵蚀遥感调查统计数据集” ，并于 1992年经国务院发布，

作为首次用科学的手段查清我国水地流失现状的数据在全国使用。

1992 年，水利部遥感中心在完成全国土壤侵蚀遥感调查的基础上，与 GIS技术相结合，完成了“全国水土保持信息系统” 。受水利部松辽委水文局的委托，水利部遥感中心承担并完成了西藏无水文资料区“用遥感的方法调查并估算西藏满拉设计水利枢纽—雅鲁藏布河及龙马河的泥沙量”的工作，成功地开创了我国无水文资料区用遥感的方法调查河流泥沙量的先例。 1997 年，受水利部松辽委水文局的委托，水利部遥感中心承担并完成了“应用遥感技术调查云南省盘龙河流域土壤侵蚀并推算河流泥沙量”的项目。分析并计算了 1981 年和 1995 年水土流失和河流泥沙量及其动态变化。 1997～ 2000 年，水利部遥感中心又承担了“应用 3S 技术建立三峡水库上游嘉陵江流域重点产沙区水土流失动态监测信息系统与水保减沙遥感分析评判研究” 。目前建成的“黄河中游水土保持动态监测与业务运行系统” 、“长江上中游水土保持及水旱灾情动态监测系统” ，大大提高了水土保持工作的科技含量，取得了显著的社会效益、经济效益和环境效益。

土壤侵蚀的评价与预测则是利用 RS、 GIS技术提供地形、土壤、土地利用、土地覆盖等空间分布参数，建立数字高程模型，应用土壤流失通用方程（ the Universal Soil Loss Equation— USLE）、土壤侵蚀模型、贝叶斯概率理论（ Bayesian Probability Theory） ，结合分类数学模型进行流域土壤分类，绘制土壤侵蚀概率图，利用数字高程模型、主题地形图进行土壤侵蚀过程计算和预测。

8 、环境保护

（ 1）大气污染监测

监测大气污染的主要污染物、颗粒大小及空间区域的分布，依据航空遥感监测资料所编绘的各类大气污染源的分布图，进行城市大气生态与环境污染的评价。监测大气中气溶胶类型及其含量分布、大气微量气体的铅垂分布，研究大气污染物扩散规律。

（ 2）水体污染监测

监测水体污染源的类型、位置分布以及水体污染的分布范围和分布式水质模型的建立等。 水质模型的研究已经经历了大约 80 年，仅局限于水质趋势研究，对短期的水质预测则研究较少。水质预测的主要障碍在于缺乏有效的、系统的水质监测资料，传统的水质样本获得不仅耗时、费用高，而且限于范围较小的区域。因此，遥感技术为大面积范围的水质样本获取得提供了一个新的技术手段，水质实时变化可按图展现，其资料可作为水质模型的初始条件。

（ 3）生态与环境污染监测

监测区域植被覆盖率、叶面积指数、植被类型，大气层中具有辐射和化学重要性的微量气体，特别是 CO₂， CO， CH₄， O₃， N₂O， NO₂， NH₃， (CH₃)₂S， H₂S 和 SO₂ 的时空分布和变化趋势以及土地沙漠化、森林砍伐、城市化等环境变化进程。

1998 年，江西省气象局在我国首次利用“ 3S”技术，对鄱阳湖区生态环境中存在的主要问题进行了综合调查研究，主要内容包括鄱阳湖区泥沙淤积现状，湖体水域面积变化，湖区特大洪涝灾害动态监测，湖区圩堤分布及防洪能力评价；湖区血吸虫疫区分布及孳生环境，湖区土地利用现状，湖区湿地生态及生物多样性分布，湖体水质及湖区地质结构评价等。

1995 年，我国开始采用 3S技术和现代通信手段进行土地荒漠化定期预报和趋势预测，并依此提出荒漠化防治的各种对策。进行区域环境监测和评价，包括河流基流 pH 值、碱度同流域地质、土壤、地貌的关系分析，流域地下硝酸盐运移模型，土壤特性图进行土地污染评价分析，生态协调和可持续发展，在人类活动影响下的各种信息的综合管理和分析评价，农田、排水网农药污染评价分析， GIS 和点源污染模型组合进行水污染监测、评价。

（ 4）监测人为活动对环境影响中的作用

基于数字高程模型，评价人类活动，如耕作、水利工程的修建对径流、生态可协调性的影响问题。 1986 年底，我国遥感卫星地面站投入使用之后，航天遥感在我国已广泛用于监测城镇扩展、城市热岛、城市污染治理、土地利用变化，干旱区、低湿地、盐渍化区的开发治理、水土流失、沙漠化、三北防护林、湖泊萎缩、水库淤积、三角洲变迂和河道演变与泥沙监测等众多领域。如南京、北京城市热岛监测；白洋淀水域演变的监测与分析；黄河三角洲的演变监测等。