地理信息系統(tǒng)在水文水資源中的應用

1、地理信息系統(tǒng)在水文水資源中的應用.txt如果你同時愛幾個人，說明你年輕；如果你只愛一個人，那么，你已經(jīng)老了；如果你誰也不愛，你已獲得重生。積極的人一定有一個堅持的習慣。地理信息系統(tǒng)在水文水資源中的應用章啟兵，王式成（安徽省水利科學研究院，安徽蚌埠233001）摘要：本文首先介紹了地理信息系統(tǒng)的基本概念及原理，然后分析了水文水資源對地理信息系統(tǒng)的要求，最后分析了地理信息系統(tǒng)在防汛減災、水資源管理及水土保持系統(tǒng)中的應用。關鍵詞：地理信息系統(tǒng)

2、；防汛減災；水資源管理；水土保持1地理信息系統(tǒng)簡介地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種兼容存儲、管理、分析、顯示與應用地理信息的計算機系統(tǒng)，是分析和處理海量地理數(shù)據(jù)的通用技術。它在最近30多年里取得了驚人的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應用于資源調(diào)查、區(qū)域發(fā)展規(guī)劃、公共設施管理、交通管理等領域，成為一個跨學科、多方向的研究領域。GIS是一種特殊的信息系統(tǒng)，與其它一般的信息系統(tǒng)相比，GIS具有空間特性。GIS在分析和處理問題中都使用空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)

3、庫管理系統(tǒng)將兩者聯(lián)系在一起共同管理、分析和應用，從而提供了一種基于地理對象的新思維方法。而管理信息系統(tǒng)（MIS）只有屬性數(shù)據(jù)，即使存在圖形，也是以圖像的形式存放，不能進行有關空間數(shù)據(jù)的操作，如空間查詢、檢索、網(wǎng)絡拓撲分析。GIS強調(diào)空間分析，通過空間分析模型來分析空間數(shù)據(jù)，GIS的成功應用依賴于空間分析模型的研究和設計。一個完整的GIS系統(tǒng)應包括計算機系統(tǒng)（軟件和硬件）、地理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應用人員與組織結構三部分。而從軟件的數(shù)據(jù)來看，GI

4、S是由數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲和檢索系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)四個子系統(tǒng)組成。數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)負責采集、預處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)存儲和檢索系統(tǒng)負責組織和管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，以便數(shù)據(jù)查詢和編輯。數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)負責對系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行各種分析計算，如數(shù)據(jù)的集成分析、參數(shù)估計、空間拓撲、網(wǎng)絡分析。輸出系統(tǒng)負責以表格、圖形或地形的形式輸出，輸出方式有屏幕輸出和硬拷貝輸出兩種（打印和繪圖）。2水文水資源對地理信息系統(tǒng)的要求地理信息是水文

5、水資源的重要基礎信息之一，85%以上的水文信息都跟地理信息相關。傳統(tǒng)的對地理信息的手工處理方式已經(jīng)被科學技術的進步所淘汰，水文水資源需要運用先進的信息管理手段來提高工作效率，推進信息化建設進程。地理信息系統(tǒng)（GIS）技術為水文水資源信息管理的標準化、網(wǎng)絡化、空間化提供了有效的工具。水文部十五規(guī)劃中明確指出：“建設水文信息系統(tǒng)時，要以地理信息系統(tǒng)(GIS)為框架。”水文部領導也同時指出：“創(chuàng)新是科技發(fā)展的動力，對于水文系統(tǒng)的科技人員，當務

6、之急不但要迅速掌握GIS這種新技術，還要不斷追蹤GIS的新發(fā)展，高質(zhì)量地為水文各項業(yè)務服務。”由于國家政策上的引導，加上國內(nèi)水文用戶的技術儲備和技術需求都達到了一定的層次，同時又借助世界上最先進和成熟的GIS技術，所以GIS技術在國內(nèi)水文行業(yè)的應用雖然起步較晚，但是發(fā)展勢頭迅猛，應用水平甚至超過了某些傳統(tǒng)領域。由于水文水資源行業(yè)的特點，要求在開展信息化工作、建設信息化系統(tǒng)時，要著重考慮以下幾個方面：術和先進的通訊手段的支持下，進行洪水預

7、報、調(diào)度、災害損失評估、減災措施和水利工程效益分析等，并向災民避險遷安、搶險和救災物資輸送最佳路線等更進一步的應用發(fā)展。當前，全國已經(jīng)建立了很多基于地理信息系統(tǒng)的防汛減災系統(tǒng)，比如防洪規(guī)劃信息管理系統(tǒng)、長江防洪智能應急響應系統(tǒng)、黑龍江省防汛指揮系統(tǒng)、廣東省三防信息查詢系統(tǒng)、湖南省防汛會商系統(tǒng)、松遼委洪水風險評估等等。將地理信息系統(tǒng)與實時水雨情信息數(shù)據(jù)庫有機聯(lián)接，即實現(xiàn)實時水情在電子地圖上即時報警。主要包括河道水位、水庫水位、單站雨量、遙

8、測站運行故障等的報警。如：某水庫水位超過汛限水位，電子地圖上對應的水庫即變顏色，并彈出報警顯示窗口；水位超過設計防洪水位時，水庫變?yōu)榱硪活伾皬棾鱿嚓P窗口；水位低于死水位時，水庫變?yōu)榱硪活伾皬棾鱿嚓P窗口。當然報警方式還可以按需求設置，如：手機短信報警等。地理信息系統(tǒng)與圖像處理、航空攝影及遙感等技術結合，可對洪災損失及災后重建計劃進行評估。也可利用地理信息系統(tǒng)結合水文和水力學模型用于洪水淹沒范圍預測。如地理信息系統(tǒng)空間分析擴展模塊可用于

9、分析和存儲流域地貌特征，提取有關參數(shù)，作為地表徑流模型的輸入文件。將地表徑流模擬計算成果與河道斷面信息結合，輸入水力學模型中，即可預測給定位置的水深。將計算出的水面高程數(shù)據(jù)輸入到地理信息系統(tǒng)中，并覆蓋在地形表面，從而確定出洪水可能的淹沒范圍。再將此淹沒范圍圖與有關基礎設施、土地利用、人口密度等其它專題圖綜合進行分析，可以預測洪水的影響，便于采取應急措施。3.2地理信息系統(tǒng)在水資源管理中的應用水資源是國家發(fā)展中的三大戰(zhàn)略資源之一，水資源可

10、持續(xù)利用已成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略問題。因此，由水利部規(guī)劃計劃司、水資源司負責組織、由水利部水利水電規(guī)劃設計總院承擔技術負責的全國水資源綜合規(guī)劃編制工作在在全國范圍內(nèi)組織展開。水文部門在地表水資源的空間分布和調(diào)配中采用GIS技術，此外，還應用GIS研究地下水資源。這些系統(tǒng)在地下水的埋深、蘊藏量、地表水補給等大量信息的基礎上，為何處、何時在多大量級上開采地下水進行科學的分析，對保護地下水資源、合理開發(fā)地下水資源具有重大的決策支持作用。當

11、前，全國已經(jīng)建立了很多基于地理信息系統(tǒng)的水資源管理系統(tǒng)，比如全國水資源綜合規(guī)劃項目、上海市水資源普查管理GIS系統(tǒng)、遼寧省太子河流域水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)、黃河下游水資源管理空間決策支持系統(tǒng)等等?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)的水資源管理信息系統(tǒng)的建設內(nèi)容包括地理信息空間數(shù)據(jù)庫、遙感信息庫、屬性數(shù)據(jù)庫的建設以及與各類數(shù)據(jù)形式管理相應的計算機應用軟件的開發(fā)。（1）基礎電子地圖的建設：基礎電子地圖數(shù)據(jù)均采用國家現(xiàn)有的1：25萬系統(tǒng)數(shù)據(jù)。主要內(nèi)容包括行政區(qū)

12、邊界、城市、居民點、河流、湖泊、水庫、公路、鐵路等信息。（2）專業(yè)電子地圖的建設：專業(yè)電子地圖數(shù)據(jù)是在基礎電子地圖的基礎上，結合水資源信息描述的需要，將專業(yè)地理數(shù)據(jù)數(shù)字化，與基礎電子地圖相匹配并進行疊加。主要內(nèi)容包括各類水利工程的分布、各級流域分區(qū)（水資源分區(qū)）的邊界、水文站、雨量站、蒸發(fā)站、水質(zhì)監(jiān)測站、排污口、水體功能區(qū)等信息。（3）遙感信息庫的建設：遙感信息庫是利用遙感遙測得到的數(shù)據(jù)進行解譯等加工處理，形成能與基礎地理數(shù)據(jù)相匹配的數(shù)

13、據(jù)。（4）屬性數(shù)據(jù)庫的建設：水資源綜合信息屬性數(shù)據(jù)庫是本系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)庫，是查詢的對象。數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容包括社會經(jīng)濟狀況、水資源狀況、水資源利用狀況、水利工程狀況、水環(huán)境狀況以及土地利用狀況等。（5）基于GIS方式的水資源管理信息系統(tǒng)軟件系統(tǒng)的建設：結合水資源綜合信息管理的需要，基于數(shù)據(jù)庫，采用嵌入式GIS開發(fā)技術建設基于GIS方式的水資源管理軟件系統(tǒng)。主要功能包括屬性數(shù)據(jù)庫的管理、空間數(shù)據(jù)的管理以及屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)相結合的信息管理等內(nèi)容