水資源管理方面gis技術(shù) 水資源管理技術(shù)措施有哪些

水資源綜合評價(jià)中的信息管理系統(tǒng)

尹紅美

創(chuàng)新互聯(lián)建站是一家企業(yè)級云計(jì)算解決方案提供商,超15年IDC數(shù)據(jù)中心運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。主營GPU顯卡服務(wù)器，站群服務(wù)器，成都二樞服務(wù)器租用托管，海外高防服務(wù)器，機(jī)柜大帶寬，動態(tài)撥號VPS，海外云手機(jī)，海外云服務(wù)器，海外服務(wù)器租用托管等。

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，新鄉(xiāng)，453002）

摘要　目前，GIS技術(shù)在我國水資源評價(jià)、規(guī)劃和管理中的應(yīng)用處于起步階段，其應(yīng)用的深度和廣度還有待進(jìn)一步拓展。GIS因其技術(shù)上的特點(diǎn)，在區(qū)域水資源評價(jià)、規(guī)劃和管理的各個(gè)環(huán)節(jié)中，分別有著各自的工作方法和特點(diǎn)。例如，在數(shù)據(jù)的收集階段，由于GIS支持遙感、站點(diǎn)、社會調(diào)研等調(diào)查手段，還可以利用所提供的技術(shù)能力，完成數(shù)據(jù)格式的相互轉(zhuǎn)換，從而使各種水資源及其開發(fā)利用的原始數(shù)據(jù)得以完善使用。因此，GIS技術(shù)應(yīng)用的重點(diǎn)在于拓展數(shù)據(jù)調(diào)查的廣度和深度，為開展水資源評價(jià)、規(guī)劃和管理等工作提供條件和強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞　GIS信息　管理　水資源

1　GIS的概念及特點(diǎn)

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS），產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代，最初的定義是“用來存儲、提取、分析地理信息的軟件系統(tǒng)”。在幾十年的發(fā)展中，地理信息系統(tǒng)的能力不斷提高，應(yīng)用不斷擴(kuò)大，定義也隨之不斷拓展。1996年美國國家地理信息與分析中心（NCGIA）的Michael G在“地理信息系統(tǒng)與環(huán)境模擬”會議上給出的GIS定義為：“在世紀(jì)化地理信息這個(gè)大題目下的廣泛的行為活動?！钡乩硇畔⑾到y(tǒng)（GIS）是綜合處理和分析空間數(shù)據(jù)的技術(shù)，它的發(fā)展為科研和管理決策人員提供了有關(guān)區(qū)域綜合、方案優(yōu)選和戰(zhàn)略決策等方面可靠的地理和空間信息。主要內(nèi)容的特點(diǎn)是：

1.1　空間模型

它可以將現(xiàn)實(shí)世界抽象為相互聯(lián)結(jié)不同特征的層面（layer）組合，進(jìn)行空間的查詢和分析。

1.2　地理參考系

空間數(shù)據(jù)包括絕對位置信息（經(jīng)緯度坐標(biāo)）以及相對位置信息（統(tǒng)計(jì)調(diào)查值等），GIS的地理坐標(biāo)系可有效幫助用戶在地球表面任意空間定位。

1.3　矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

GIS數(shù)據(jù)包括矢量和柵格兩種基本模式。矢量數(shù)據(jù)以點(diǎn)、線、面方式儲存管理，是表現(xiàn)離散空間、特征的最佳方式；柵格數(shù)據(jù)是通過一系列網(wǎng)格單元表達(dá)連續(xù)地理特征。

2　GIS的應(yīng)用前景

近年來隨著GIS技術(shù)從外圍到內(nèi)核上的進(jìn)展，使得GIS的能力不斷增強(qiáng)，應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。GIS自身同時(shí)具備了解決水資源問題的能力，在水資源領(lǐng)域的應(yīng)用條件逐漸成熟起來，其技術(shù)上的拓展使區(qū)域水資源評價(jià)、規(guī)劃和管理中的應(yīng)用成為可能，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

2.1　計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展

GIS受益于計(jì)算機(jī)硬件近年來令人驚嘆的長足進(jìn)步，大量數(shù)據(jù)的高速處理能力使GIS的實(shí)際應(yīng)用范圍急劇擴(kuò)大，并且硬件的性能提高和GIS軟件價(jià)格的下降為GIS的推廣、普及提供了基礎(chǔ)。另外，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是GIS軟件采用分布式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，高性能數(shù)據(jù)處理機(jī)服務(wù)器和人機(jī)交互與客戶機(jī)配合使用（client/sever），有效地處理了效率和成本之間的矛盾。GIS同時(shí)跟進(jìn)采用了這些技術(shù)。

2.2　大規(guī)模數(shù)字化地理信息的出版

隨著GIS的普及，對數(shù)字化信息的需求越來越迫切。一個(gè)明顯的趨勢是大型的數(shù)字化地理信息產(chǎn)品不斷推向市場，另外開始把數(shù)據(jù)庫和常用必需的GIS功能整合成產(chǎn)品，客戶可以直接使用，發(fā)布的信息種類也由初期的基本地形圖擴(kuò)大到專業(yè)數(shù)據(jù)上。1998年ESRI發(fā)行的“First Dtreet—With Tiger 94 files”。

就是一個(gè)完整的覆蓋了全美國的GIS數(shù)據(jù)庫。在萬維網(wǎng)上也已經(jīng)有大量的免費(fèi)數(shù)據(jù)提供使用。這些數(shù)據(jù)有的是樣品，有的是各類公司和組織的服務(wù)。例如美國聯(lián)邦政府緊急災(zāi)害處理中心FEMA的河流數(shù)據(jù)庫在萬維網(wǎng)上免費(fèi)提供各地區(qū)水災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的水文信息供民眾參考。中國測繪局與ESRI合作發(fā)行的“中國數(shù)字地圖”是中國政府出版的第一個(gè)全國1∶100萬的數(shù)字地圖，包括了道路、河流、居民、行政邊界等基本要素，是中國出版大型GIS數(shù)據(jù)庫的開端。

2.3　地理學(xué)的發(fā)展

地理學(xué)是GIS的科學(xué)基礎(chǔ)，為信息科學(xué)提供了空間定位檢索分析的規(guī)律和技術(shù)，也提供了整合地理信息特征的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的構(gòu)架和依據(jù)。地理學(xué)的迅速發(fā)展極快地改變著GIS的面貌。在GIS成功地描述大量的地理現(xiàn)象后，已經(jīng)開始進(jìn)一步用于模擬地理的變化過程。例如圖論網(wǎng)絡(luò)功能在GIS的成功實(shí)現(xiàn)，為模擬水文、交通、管網(wǎng)等地理過程創(chuàng)造了條件；又如Arc/Infor Grid對擴(kuò)散現(xiàn)象的描述，為模擬運(yùn)動過程提供了條件。三維模型表達(dá)的實(shí)現(xiàn)，也同時(shí)增強(qiáng)了真實(shí)地理現(xiàn)象的能力。Arc/INGO Tin和ArcView 3D Analyst的廣泛應(yīng)用是很好的實(shí)例。ArcView和Map Object和GPS的結(jié)合也提供了條件。

3　GIS在水資源綜合評價(jià)中信息管理系統(tǒng)的功能

3.1　直觀、理性的可視化功能

常用的CAD軟件如AUTOCAD等，往往圖形能力強(qiáng)而相對屬性數(shù)據(jù)的管理能力弱，所以一般只能作繪圖使用。而地理信息系統(tǒng)由于其對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的綜合分析能力，彌補(bǔ)了其他工具純圖形、純數(shù)字的缺陷，而使空間數(shù)據(jù)的圖形表現(xiàn)和屬性數(shù)據(jù)的空間分析有了很大程度的提高，因而可以提供一個(gè)直觀、理性的可視化工具?？梢暬纱龠M(jìn)建立概念及提高對事物的觀察力。

3.2　大量空間數(shù)據(jù)的儲存和管理功能

與人們早期對數(shù)據(jù)的掌握不同，今天是數(shù)據(jù)爆炸的時(shí)代。正如Naibitt所說：“我們第一次擁有如此眾多的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不僅僅是自新的，而且是再生的。問題的關(guān)鍵不在于他們是否夠用，而在于我們將會被他們所淹沒”。這些空間的、非空間的數(shù)據(jù)，靜態(tài)的、動態(tài)的表示在GIS中可以實(shí)現(xiàn)。以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為支持之一的GIS，開發(fā)了對大型數(shù)據(jù)庫儲存、管理的能力，并提供了對數(shù)據(jù)快速查詢的功能。ARC/INFOR開發(fā)的SDE（Special Database Engine），作為一個(gè)高性能的空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，提供了用戶對超大型地理數(shù)據(jù)庫的訪問能力。通過SDE對以百萬個(gè)數(shù)據(jù)查詢的響應(yīng)時(shí)間小于0.03s，從1500萬個(gè)點(diǎn)中選擇8000個(gè)點(diǎn)中的響應(yīng)時(shí)間小于0.04s。使用者可以獲得快速和適時(shí)的結(jié)果。在管理容量越來越復(fù)雜的情況下，建立超大型的數(shù)據(jù)庫是必要的。必須有一個(gè)綜合統(tǒng)一的系統(tǒng)來管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的已知性和完整性才能得到保證。GIS為大量的區(qū)域水環(huán)境的空間數(shù)據(jù)提供了儲存和管理的能力。

在水資源綜合評價(jià)管理系統(tǒng)中，可以完成各種地圖信息的輸入編輯，建立地圖數(shù)據(jù)文件，主要有矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)類型。在系統(tǒng)的支持下，還可以對與水資源相關(guān)的所有圖形按圖幅范圍、圖幅表示內(nèi)容、圖幅比例尺以文件方式逐級管理。

GIS支持多種形式的空間數(shù)據(jù)方式，并可通過數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換使之為區(qū)域水資源管理服務(wù)。傳統(tǒng)的現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)一般是將地圖數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫，而隨著GIS和相關(guān)的CPS的發(fā)展，使GPS獲得的數(shù)據(jù)可以直接提供給GIS使用，遙感的結(jié)果經(jīng)過人工解譯或計(jì)算機(jī)解譯也可直接納入GIS的數(shù)據(jù)庫中。GIS對空間數(shù)據(jù)多種表現(xiàn)形式的支持使空間信息可以直接為區(qū)域水資源管理服務(wù)，并使水資源管理工作得到全面、多層次地體現(xiàn)。

3.3　提供良好的數(shù)據(jù)維護(hù)和更新功能

GIS提供了圖幅變形矯正、接邊、核對等空間數(shù)據(jù)維護(hù)技術(shù)，空間數(shù)據(jù)的增加、刪除和更改在數(shù)據(jù)庫中可以很快得到實(shí)現(xiàn)。另外，通過網(wǎng)絡(luò)分布式管理，可以使更新的數(shù)據(jù)迅速地體現(xiàn)在相應(yīng)的模塊并傳遞給相應(yīng)的應(yīng)用客戶。GIS這種良好、快速的數(shù)據(jù)維護(hù)和更新能力，從長遠(yuǎn)來看，提高了水資源管理的時(shí)間效益。

3.4　基于空間的數(shù)據(jù)分析功能

基于GIS的水資源綜合評價(jià)信息管理系統(tǒng)提供了查詢、疊加、分類、網(wǎng)絡(luò)、鄰近、數(shù)字高程模型等空間數(shù)據(jù)的分析功能。

3.4.1　查詢和量算

GIS提供的查詢和量算功能可以進(jìn)行空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的相互量算。通過地理信息系統(tǒng)查詢和量算的功能，可以實(shí)現(xiàn)圖文互查，首先，可以按屬性信息的要求來查詢空間信息的位置（即“文查圖”）和按空間位置來查詢屬性信息（即“圖查文”）。其次，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中點(diǎn)、線、面元素的相互查詢。例如，從線到點(diǎn)的查詢可以實(shí)現(xiàn)對某一線性元素如河流上點(diǎn)元素（排污口）的信息查詢（位置、特征等）。

3.4.2　疊加

疊加的基本思路是：在利用地圖進(jìn)行資源評價(jià)和土地利用規(guī)劃過程中，人們認(rèn)為地球表面的各個(gè)要素不是彼此獨(dú)立地進(jìn)行作用，而是相互影響、綜合地進(jìn)行作用的。因此，有必要進(jìn)行綜合的、多學(xué)科的評價(jià)。進(jìn)行這類綜合評價(jià)工作的一個(gè)簡單方法是在一個(gè)透明的正面上復(fù)合（疊加）各種資源地圖的透明拷貝，然后在疊加的地圖上尋找各種屬性恰好適宜的地點(diǎn)。這種方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合，在網(wǎng)格紙上打印出需要值來制作單因素地圖，疊加這些網(wǎng)絡(luò)值，用行式打印機(jī)字符疊加的方式產(chǎn)生適宜的灰度來表示綜合評價(jià)的值，這就是基于網(wǎng)格的GIS。最終獨(dú)立信息系統(tǒng)中的疊加是把分散到不同層上的空間和屬性信息按相同的空間位置疊加在一起，成為新的一層。疊加的過程主要是對空間信息及其相應(yīng)屬性信息進(jìn)行集合的交、并、補(bǔ)的運(yùn)算，也可以進(jìn)一步對屬性做其他運(yùn)算。

3.4.3　分類

分類的目的是為了把復(fù)雜的事物進(jìn)行簡化，從而便于進(jìn)一步地思考和分析。人類正是借助分類的方法來揭示自然界的內(nèi)在規(guī)律。實(shí)質(zhì)上，對空間數(shù)據(jù)的分類，就是對空間信息的分析過程。GIS對區(qū)域水環(huán)境管理提供了從單元素到多元素的分類方法，并提供了自動分類的有效功能。

3.4.4　網(wǎng)絡(luò)分析

網(wǎng)絡(luò)分析功能的涵義是借助線性要素的組合來描述某種資源或物質(zhì)在空間上的運(yùn)動，借助網(wǎng)絡(luò)分析，通過線性阻抗等方法的計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)路徑選擇、負(fù)荷估算、職員分配、時(shí)間和距離的統(tǒng)計(jì)等。在基礎(chǔ)設(shè)施的布點(diǎn)分析等方面，網(wǎng)絡(luò)分析都有很好的應(yīng)用價(jià)值。

3.5　數(shù)字高程模型

與一般的點(diǎn)、線、面不同，自然地形是一個(gè)連續(xù)起伏變化的表面，往往沒有明確的邊界。傳統(tǒng)的地圖制圖，常常用等高線來表示地形、地貌。從二維的角度，等高線便于視覺觀察和分析，也可做手工的量算。但把等高線作為數(shù)據(jù)存儲起來，不便于計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，而且手工方式產(chǎn)生等高線費(fèi)時(shí)費(fèi)力，為此，產(chǎn)生了以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字高程模型（DEM）或數(shù)字地形模型（DTM）。通過對數(shù)字高程模型的點(diǎn)、線、面賦予特殊的屬性、高程，可以使其變成三維的表面模型。數(shù)字高程模型提供了對空間屬性數(shù)據(jù)的直觀分析，可以用于代表分析、匯流路徑分析。

水資源綜合評價(jià)的目的在于了解水源的數(shù)據(jù)、質(zhì)量及其時(shí)空分布、水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀等，以達(dá)到調(diào)控人類自身活動，合理開發(fā)和高效利用水資源，防止水資源的污染和再生環(huán)境的破壞，從而保護(hù)人類生存和經(jīng)濟(jì)社會的穩(wěn)定發(fā)展。水資源管理是一種克服人類經(jīng)濟(jì)社會生活的盲目性和主觀隨意性的科學(xué)管理與決策活動。近年來隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和GIS技術(shù)的進(jìn)步，帶來了這種科學(xué)決策和管理信息的新方法，改進(jìn)了以往水資源管理的工作方法，因而基于GIS的信息管理技術(shù)是當(dāng)前最先進(jìn)的科學(xué)管理方法。在水資源評價(jià)、規(guī)劃和管理方面，很強(qiáng)的圖形顯示功能和帶有時(shí)間的三維GIS，有利于水文水資源工作者研究流域或區(qū)域的水文空間分布，并有助于了解降雨、地表水和地下水等在時(shí)間和空間上的變化情況。地理信息系統(tǒng)以管理大量的空間屬性見長，可以作為空間屬性數(shù)據(jù)的有效管理工具。應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，可以管理、分析、處理大容量的空間屬性數(shù)據(jù)，特別是水文水資源各要素中的應(yīng)用，解決了水文、氣象和水文地質(zhì)等分析工作中長期以來存在的數(shù)據(jù)量不足和信息量不豐富的問題。同時(shí)，當(dāng)前地理信息系統(tǒng)的低成本趨勢、具有實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)的特點(diǎn)和數(shù)據(jù)的可持續(xù)利用，在水資源評價(jià)、規(guī)劃和管理領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。

　資源與環(huán)境研究中的GIS

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）是20世紀(jì)60年代以來隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其廣泛應(yīng)用，在地理學(xué)中發(fā)展起來的一種新的工作手段和方法。該學(xué)科是介于信息科學(xué)、空間科學(xué)和地球科學(xué)之間的交叉學(xué)科，它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、遙感技術(shù)、信息工程和現(xiàn)代化地理學(xué)理論與方法的有機(jī)結(jié)合，是它們應(yīng)用的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，是地理學(xué)的又一新進(jìn)展。

一、地理信息與地理信息系統(tǒng)

地理信息是指表征地理系統(tǒng)諸要素的數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、相互聯(lián)系和變化規(guī)律的數(shù)字、文字、圖像和圖形等的總稱。從地理數(shù)據(jù)到地理信息的發(fā)展，是人類認(rèn)識地理事物的一次飛躍。地球表面的巖石圈、水圈、大氣圈和人類活動等是最大的地理信息源。地理科學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)就是迅速地采集到地理空間的幾何信息、物理信息和人為信息，并適時(shí)地識別、轉(zhuǎn)換、存儲、傳輸、再生成、顯示、控制和應(yīng)用這些信息。

地理信息屬于空間信息，其位置的識別是與數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起的，這是地理信息區(qū)別于其他類型信息的最顯著的標(biāo)志。地理信息的這種定位特征，是通過經(jīng)緯網(wǎng)或公路網(wǎng)建立的地理坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)空間位置的識別；地理信息還具有多維結(jié)構(gòu)的特征，即在二維空間的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)多專題的第三維結(jié)構(gòu)，而各個(gè)專題型實(shí)體型之間的聯(lián)系是通過屬性碼進(jìn)行的，這就為地理系統(tǒng)各圈層之間的綜合研究提供了可能，也為地理系統(tǒng)多層次的分析和信息的傳輸與篩選提供了方便。地理信息的時(shí)序特征十分明顯，因此可以按照時(shí)間尺度將地理信息劃分為超短期的（如臺風(fēng)、地震）、短期的（如江河洪水、秋季低溫）、中期的（如土地利用、作物估產(chǎn)）、長期的（如城市化、水土流失）、超長期的（如地殼變動、氣候變化）等。地理信息的這種動態(tài)變化的特征，一方面要求地理信息的獲取要及時(shí)，并定期更新；另一方面要從其自然的變化過程中研究其變化規(guī)律，從而作出地理事物的預(yù)測與預(yù)報(bào)，為科學(xué)決策提供依據(jù)。認(rèn)識地理信息的這種區(qū)域性、多層次性和動態(tài)性變化的特征對建立地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人口、資源、環(huán)境等的綜合具有重要意義。

地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)軟硬件的支持下，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。因此，地理信息系統(tǒng)具有以下三個(gè)方面的特征：

（1）具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力。

（2）以地理研究和地理決策為目的，以地理模型方法為手段，具有空間分析、多要素綜合分析和動態(tài)預(yù)測的能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息。

（3）由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理，并由計(jì)算機(jī)程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法，作用于空間數(shù)據(jù)，產(chǎn)生有用信息，完成人類難以完成的任務(wù)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持是GlS的重要特征，它能使GIS得到快速、精確、綜合地對復(fù)雜的地理系統(tǒng)進(jìn)行空間定位和動態(tài)分析。

二、GIS的組成部分

地理信息系統(tǒng)是一種計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)，它由信息輸入、存儲、數(shù)據(jù)的分析處理和信息的輸出等基本部分組成，并在計(jì)算機(jī)軟、硬件支持下運(yùn)行工作。各種組成在GIS中所起的作用不同，可以分為五個(gè)組成部分：

（1）計(jì)算機(jī)硬件：指GIS所需要的基本設(shè)備。這些設(shè)備用來存儲、處理和顯示。對象主要是數(shù)字地圖或數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。

（2）計(jì)算機(jī)軟件：包括機(jī)器運(yùn)行所需的各種程序及有關(guān)資料，如操作系統(tǒng)、編譯程序、匯編程序、專用程序、GIS數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、各種分析程序及使用分冊、說明等。主要作用是完成各種GIS應(yīng)有的操作。

（3）數(shù)據(jù)：GIS研究所需要的各種地理空間數(shù)據(jù)，包括數(shù)字化了的地圖數(shù)據(jù)、經(jīng)過數(shù)字轉(zhuǎn)換的圖像數(shù)據(jù)、分析用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等等。

（4）過程：GIS工作時(shí)，為了得到問題的解答而執(zhí)行的一步一步的動作。不少系統(tǒng)在執(zhí)行時(shí)，為了方便用戶使用目錄選擇方式，又稱作點(diǎn)“菜單”方式，作哪個(gè)動作就點(diǎn)哪項(xiàng)；也有的系統(tǒng)使用命令方式，根據(jù)用戶需要打入命令，由系統(tǒng)完成，可以一個(gè)命令做一個(gè)動作，也可以一個(gè)命令完成一系列動作，也就是命令過程。

（5）專家：了解GIS，知道怎樣使用系統(tǒng)，這是最重要的。有些系統(tǒng)不能被人完全了解，因而不能發(fā)揮出全部作用，更不能進(jìn)一步發(fā)展系統(tǒng)。創(chuàng)造GIS的工作量很大，常以“人年”作為計(jì)量工作的單位。

三、GIS的類型

（1）專題地理信息系統(tǒng)：是具有有限目標(biāo)和專業(yè)特點(diǎn)的地理信息系統(tǒng)。為特定的專門的目的服務(wù)，如水資源管理信息系統(tǒng)、礦產(chǎn)資源信息系統(tǒng)、農(nóng)作物估產(chǎn)信息系統(tǒng)、草場資源管理信息系統(tǒng)、水土流失信息系統(tǒng)、環(huán)境管理信息系統(tǒng)等。

（2）區(qū)域地理信息系統(tǒng)：主要以區(qū)域綜合研究和全面信息服務(wù)為目標(biāo)?？梢杂胁煌?guī)模，如國家級的、地區(qū)或省級的、市級或縣級等為各不同級別行政區(qū)服務(wù)的區(qū)域信息系統(tǒng)，也可以按自然分區(qū)或流域?yàn)閱挝唤^(qū)域信息系統(tǒng)。區(qū)域信息系統(tǒng)如加拿大國家信息系統(tǒng)、美國橡樹嶺地區(qū)信息系統(tǒng)、圣地亞哥縣信息系統(tǒng)、中國黃河流域信息系統(tǒng)等。

（3）地理信息系統(tǒng)工具：它是一組具有圖形圖像數(shù)字化、存儲管理、查詢檢索、分析運(yùn)算和多種輸出等地理信息系統(tǒng)基本功能的軟件包。它們或者是專門研究的，或者是在完成實(shí)用地理信息系統(tǒng)后抽去具體的區(qū)域或?qū)ｎ}的地理空間數(shù)據(jù)后得到的。這些軟件適于用來作為地理信息系統(tǒng)支撐軟件，以建立專題或區(qū)域性的實(shí)用性地理信息系統(tǒng)，也可以作教學(xué)軟件。由于地理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)較高，而且重復(fù)編輯比較復(fù)雜的基礎(chǔ)軟件也造成人力的極大浪費(fèi)，因此采用地理信息系統(tǒng)工具，無疑是建立實(shí)用地理信息系統(tǒng)的一條捷徑。

四、資源與環(huán)境研究中的GIS

進(jìn)入21世紀(jì)，中國的GIS事業(yè)發(fā)展迅速，GIS的作用日益被大眾所認(rèn)識，并蓬勃應(yīng)用到各種領(lǐng)域中。人類正在進(jìn)入以信息技術(shù)和空間技術(shù)應(yīng)用為特征的新型信息時(shí)代。作為新興技術(shù)科學(xué)的地理信息系統(tǒng)，從20世紀(jì)80年代末期以來已成為最活躍的信息產(chǎn)業(yè)之一。它涉及到GIS軟件、硬件、數(shù)據(jù)、遙感與航空攝影、制圖、野外數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換、系統(tǒng)集成和咨詢等內(nèi)容。其中，軟件是GIS的技術(shù)核心，而從事軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成的公司或機(jī)構(gòu)則往往成為GIS產(chǎn)業(yè)的主體。

早期GIS主要應(yīng)用于自動制圖、設(shè)施管理和土地信息系統(tǒng)（LIS），后來逐步擴(kuò)展到資源與環(huán)境管理、森林清查、城市規(guī)劃、市政管理、災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)測、科學(xué)研究和軍事戰(zhàn)略等眾多領(lǐng)域。隨著GIS技術(shù)的成熟，數(shù)據(jù)積累和應(yīng)用環(huán)境的改善，它的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，應(yīng)用程度不斷深化。GIS在資源與環(huán)境研究中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.資源清查與管理

資源的清查、管理和分析是GIS應(yīng)用中趨于成熟而重要的領(lǐng)域，包括土地資源、森林資源和礦產(chǎn)資源的清查、管理，土地利用規(guī)劃，野生動植物的保護(hù)等。資源清查是地理信息系統(tǒng)最基本的職能，這時(shí)系統(tǒng)的主要任務(wù)是將各種來源的數(shù)據(jù)匯集在一起，并通過系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)和覆蓋分析功能，按多種邊界和屬性條件，提供區(qū)域多種條件組合形式的資源統(tǒng)計(jì)和資源狀況分析，為資源的合理開發(fā)、利用和科學(xué)管理提供依據(jù)。

以土地利用類型為例，可以輸出不同土地類型的分布和面積，按不同高程帶劃分的土地利用類型、不同坡度區(qū)內(nèi)的土地利用現(xiàn)狀、不同巖性引起的土地利用差異以及不同時(shí)期的土地利用變化等，為資源的合理利用、開發(fā)和科學(xué)管理提供依據(jù)。又如中國西南地區(qū)國土資源信息系統(tǒng)，設(shè)置了三個(gè)功能子系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、輔助決策系統(tǒng)、圖形系統(tǒng)。資源數(shù)據(jù)存儲了1500多項(xiàng)300多萬個(gè)。該系統(tǒng)提供了一系列資源分析與評價(jià)模型、資源預(yù)測預(yù)報(bào)及西南地區(qū)資源合理開發(fā)配置的資料?？衫L制草場資源分布圖、礦產(chǎn)資源分布圖、各地縣產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)圖、農(nóng)作物產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)圖、交通規(guī)劃圖、重大項(xiàng)目規(guī)劃圖等不同內(nèi)容的專業(yè)圖件。

2.區(qū)域與城鎮(zhèn)規(guī)劃

城市與區(qū)域規(guī)劃中要處理許多不同性質(zhì)和不同特點(diǎn)的問題，它涉及資源、環(huán)境、人口、交通、經(jīng)濟(jì)、教育、文化和金融等多個(gè)地理變量和大量數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理有利于將這些數(shù)據(jù)信息歸并到統(tǒng)一系統(tǒng)中，最后進(jìn)行城市與區(qū)域多目標(biāo)的開發(fā)和規(guī)劃，包括城鎮(zhèn)總體規(guī)劃、城市建設(shè)用地適宜性評價(jià)、環(huán)境質(zhì)量評價(jià)、道路交通規(guī)劃、公共設(shè)施配置以及城市環(huán)境動態(tài)監(jiān)測等。這些規(guī)劃功能的實(shí)現(xiàn)，是以地理信息系統(tǒng)的空間搜索方法、多元信息的疊加處理、空間分析方法和網(wǎng)絡(luò)分析功能等作為保證的。中國大、中型城市很多，根據(jù)加快中心城市的規(guī)劃建設(shè)，加強(qiáng)城市建設(shè)決策科學(xué)化、現(xiàn)代化的要求，利用地理信息系統(tǒng)作為城市規(guī)劃、管理和分析的工具，具有十分重要的意義。

3.環(huán)境災(zāi)害監(jiān)測

利用GIS方法和多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)，可以有效地用于森林火災(zāi)的預(yù)測預(yù)報(bào)、洪水災(zāi)情監(jiān)測和災(zāi)情損失的估算，為救災(zāi)搶險(xiǎn)和防洪決策提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息，例如據(jù)中國大興安嶺地區(qū)的研究，通過普查分析森林火災(zāi)實(shí)況，統(tǒng)計(jì)分析十幾萬個(gè)氣象數(shù)據(jù)，從中篩選出氣溫、風(fēng)速、降水、溫度等氣象要素、春秋兩季植被生長情況和積雪覆蓋程度等14個(gè)因子，用模糊數(shù)學(xué)方法建立數(shù)學(xué)模型，建立微機(jī)信息系統(tǒng)的多因子的綜合指標(biāo)森林火險(xiǎn)預(yù)報(bào)方法，對預(yù)報(bào)火險(xiǎn)等級的準(zhǔn)確率可達(dá)73%以上。又如黃河三角洲地區(qū)防洪減災(zāi)信息系統(tǒng)，在ARC/INFO地理信息系統(tǒng)軟件支持下，借助于大比例尺數(shù)字高程模型，加上各種專題地圖，如土地利用、水系、居民點(diǎn)、油井、工廠排放工程設(shè)施及社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)信息等，通過各種圖形疊加、操作、分析等功能，可以計(jì)算出若干個(gè)泄洪區(qū)域及其面積，比較不同泄洪區(qū)域內(nèi)的土地利用、房屋、財(cái)產(chǎn)損失等，最后得出最佳的泄洪區(qū)域，并制定整個(gè)泄洪區(qū)域內(nèi)的人員撤退、財(cái)產(chǎn)轉(zhuǎn)移和救災(zāi)物資供應(yīng)等的最佳運(yùn)輸線路。

4.環(huán)境保護(hù)及管理

GIS技術(shù)也是進(jìn)行環(huán)境評價(jià)、環(huán)境規(guī)劃管理的有力工具。其內(nèi)容包括：環(huán)境監(jiān)測和數(shù)據(jù)收集，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫和環(huán)境動態(tài)數(shù)據(jù)庫，建立環(huán)境污染的有關(guān)模型，提供環(huán)境管理的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和報(bào)表輸出，環(huán)境作用分析和環(huán)境質(zhì)量評價(jià)，環(huán)境信息傳輸和制圖等。

環(huán)境管理涉及人類社會活動和經(jīng)濟(jì)活動的一切領(lǐng)域，一個(gè)大中型城市每年收集和監(jiān)測的環(huán)境數(shù)據(jù)可能多達(dá)100萬個(gè)，對如此大量的數(shù)據(jù)，應(yīng)使其有效地為環(huán)境管理決策及其他用途服務(wù)。一個(gè)地方環(huán)境管理信息系統(tǒng)的功能有：為環(huán)境管理部門提供數(shù)據(jù)和信息系統(tǒng)存儲方法——基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；提供環(huán)境管理的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表和圖形編輯方法；建立環(huán)境污染的若干模型，為環(huán)境管理決策提供支持；提供環(huán)保部門辦公軟件；提供信息傳輸?shù)姆椒ê褪侄巍?/p>

例如，上海市環(huán)境管理雅息系統(tǒng)具有如下主要特征：①建立了動態(tài)數(shù)據(jù)庫，可存儲環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)（如包括污染源和環(huán)境質(zhì)量）和其他有關(guān)數(shù)據(jù)（如環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、水文、氣象等），對大多數(shù)環(huán)境管理功能來說，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享；②面向環(huán)境質(zhì)量管理，可以對環(huán)境質(zhì)量狀況的統(tǒng)計(jì)、評價(jià)、預(yù)測、規(guī)劃以及其他管理提供支持；③為實(shí)現(xiàn)面向污染源的污染控制管理提供支持，可以實(shí)現(xiàn)排污收費(fèi)、排污許可證制度的管理；④為便于用戶使用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)界面友好的窗口菜單系統(tǒng)，使用方便，可以提供不同形式的輸出，包括屏幕顯示、表格打印、圖形繪制、磁盤輸出等，還預(yù)留了遠(yuǎn)程通訊接口。

5.宏觀決策

GIS利用有效的數(shù)據(jù)庫，通過一系列決策模型的構(gòu)建和比較分析，可為國家或區(qū)域的宏觀決策提供科學(xué)依據(jù)。例如GIS支持下的土地承載力的研究，可以解決土地資源與人口容量的規(guī)劃。中國在三峽地區(qū)研究中，通過利用地理信息系統(tǒng)和機(jī)助制圖的方法等多種功能建立了環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，為三峽宏觀決策提供了建庫前后環(huán)境變化的數(shù)量、速度和演變趨勢等可靠依據(jù)。又如，通過水土流失監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的水土流失強(qiáng)度、地質(zhì)巖性、坡度及其他資源與環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，利用圖形疊置等功能和變化的規(guī)律模型，可以進(jìn)行水土流失的預(yù)測，為水土保持方案的編制及實(shí)施生態(tài)環(huán)境治理等提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為宏觀決策提供依據(jù)。

GIS技術(shù)在工程建設(shè)應(yīng)用？

1GIS在水利水電工程建設(shè)中的應(yīng)用

1.1GIS在防洪工作中的應(yīng)用GIS可以在洪澇災(zāi)害、雨情和險(xiǎn)情時(shí)提供及時(shí)的信息，并及時(shí)對信息進(jìn)行儲存和管理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后發(fā)出預(yù)警，提供防災(zāi)的決策和支持，進(jìn)行災(zāi)情的數(shù)據(jù)評估，擬定出救災(zāi)的線路，對災(zāi)區(qū)的降雨量進(jìn)行預(yù)測和分析。

1.2GIS在水資源環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用在水資源的保護(hù)方面，GIS首先可以對水資源和周圍的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，對周圍生態(tài)環(huán)境的變化進(jìn)行分析，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)總結(jié)，對水資源進(jìn)行管理，對已經(jīng)污染的水資源發(fā)出預(yù)警。

1.3GIS促進(jìn)水土的保持GIS進(jìn)行土壤侵蝕程度的分析，對土壤的侵蝕狀況進(jìn)行調(diào)查和分析，對侵蝕的程度進(jìn)行評估，便于對侵蝕嚴(yán)重的土壤進(jìn)行保護(hù)。

1.4GIS在對河道口的監(jiān)測作用GIS實(shí)現(xiàn)對河道口的泥沙淤積狀況進(jìn)行監(jiān)測的功能，實(shí)現(xiàn)對淤積的位置定位，有助于施工人員及時(shí)地進(jìn)行淤泥的清除，保障了河道的通暢。

1.5GIS對水環(huán)境的檢測作用GIS可以對水的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，對水環(huán)境進(jìn)行有效管理，有效地防止了水體的污染。

1.6GIS對水電水利工程的監(jiān)測和管理作用GIS在水利水電工程的選址方面起到重要的作用，其定位作用可以進(jìn)行地環(huán)境容量調(diào)查，對梯級開發(fā)的淹沒程度進(jìn)行調(diào)查，對大型水利工程的防洪進(jìn)行規(guī)劃和管理。

1.7GIS在水利水電的動態(tài)演示系統(tǒng)的應(yīng)用

1.7.1實(shí)現(xiàn)對工程環(huán)境進(jìn)行虛擬設(shè)定GIS應(yīng)用立體的動畫技術(shù)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)虛擬繪制整個(gè)水利水電工程的框架，這個(gè)框架在各個(gè)角度都可以進(jìn)行觀察，可以觀察到工程的整個(gè)面貌，也可以對工程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。在動畫中，施工者可以看到引水洞、母線洞等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，幫助施工者進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，便于對整個(gè)施工過程進(jìn)行掌控。GIS還可以將工程周圍的地形進(jìn)行勘測，施工人員掌握周圍的地形，在施工過程中因地制宜。

1.7.2地下洞室的形象進(jìn)度在施工過程中，地下洞室的施工在GIS的運(yùn)作下，可以呈現(xiàn)動態(tài)的展示，并且GIS對施工的過程記錄得非常詳細(xì)，施工人員可以看到任何時(shí)間段的施工，可以看到施工的細(xì)節(jié)，也可以看到施工的全貌。

1.7.3GIS可以監(jiān)測到單向洞的開挖過程和開挖順序等在施工過程中，GIS利用導(dǎo)航和定位作用，可以進(jìn)行單向洞開挖順序的設(shè)計(jì)，并準(zhǔn)確記錄單向洞開挖的過程。

2GPS技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用

2.1GPS技術(shù)可以探究區(qū)域構(gòu)造的穩(wěn)定性由于遙感技術(shù)可以提供大量的地質(zhì)構(gòu)造信息，因此，我們通過遙感就可以觀察到一個(gè)區(qū)域的地貌特征、濕度狀況和地形形態(tài)特征，可以探究區(qū)域的構(gòu)造，對判斷周圍地區(qū)的構(gòu)造是否穩(wěn)定有著極大的作用。

2.2GPS技術(shù)可以對泥石流、滑坡進(jìn)行預(yù)防在大型的水利水電工程區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)泥石流、滑坡等嚴(yán)重災(zāi)害，遙感技術(shù)可以利用航衛(wèi)片或彩虹出片對地質(zhì)進(jìn)行勘測，當(dāng)泥石流要發(fā)生時(shí)，可以及時(shí)的發(fā)出預(yù)警，避免人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失。

2.3遙感技術(shù)可以進(jìn)行巖溶分析在水利水電工程施工過程中，可以利用紅外影像進(jìn)行巖溶和水文地質(zhì)的監(jiān)測，紅外影像可以很好的判斷各種地貌的現(xiàn)象，判斷施工區(qū)域內(nèi)有沒有地下水。

2.4GPS技術(shù)可以促進(jìn)水土的保持在水利水電工程施工區(qū)域，水土的保持是很重要的，施工地區(qū)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生水土流失和泥石流等災(zāi)害，因此，遙感技術(shù)利用其定位和監(jiān)測技術(shù)劃定出生態(tài)脆弱的區(qū)域，然后發(fā)出預(yù)警，呼吁人們進(jìn)行區(qū)域內(nèi)的水土保持工作。

3結(jié)束語

現(xiàn)在，水利水電工程正在蓬勃發(fā)展，信息自動化技術(shù)廣泛應(yīng)用于水利水電工程的施工中，提高了施工效率，增強(qiáng)了施工的安全性。隨著大型的水利水電工程的實(shí)施，信息自動化裝置系統(tǒng)的應(yīng)用將是大勢所趨，符合水利水電系統(tǒng)管理的實(shí)時(shí)、快速化特點(diǎn)。信息自動化技術(shù)為水利水電工程的施工提供了技術(shù)上的支持，促進(jìn)工程的實(shí)施和發(fā)展。

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本文名稱：水資源管理方面gis技術(shù) 水資源管理技術(shù)措施有哪些
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