地理信息系统在水利中的应用

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1、地理信息系统在水利中的应用李纪人　　摘要GIS具有数据存储、查询、统计、图形显示、分析、模拟、决策和预测等功能，在水利中得到越来越广泛的应用，可谓水利现代化的“火车头”。　　关键词GIS水利应用　　地理信息系统GIS通常泛指用于获取、储存、查询、综合、处理、分析、显示和应用地理空间数据及其与之相关信息的计算机系统。它把空间的逻辑思维延伸到了形象思维。水利部提出了“以信息化带动水利现代化”。它在水利行业中有着广泛的应用，GIS在水利信息化也就是水利现代化中起着并将继续起到至关重要的作用。　　一、GIS在防洪减灾方面的应用　　1.防汛决策支持系统或信息管理系统的平台　　在国家防汛指挥

2、系统总体设计框架下，各流域或省、自治区、直辖市的防汛决策支持系统或防汛信息管理系统都以GIS为平台。GIS在这些系统中的作用主要有以下几个方面：　　（1）空间数据管理，包括查询、检索、更新和维护；　　（2）利用空间分析能力为防汛指挥决策提供辅助支持；　　（3）为各类应用模型提供数据；　　（4）优化模型参数；　　（5）预报预测；　　（6）防汛信息及决策方案的可视化表达。　　2.灾情评估　　在灾情评估中，GIS是主角，它发挥的主要作用是：　　（1）基础背景数据（包括地理、社会、经济）的管理；　　（2）空间和属性数据查询、检索、统计和显示的基础；　　（3）洪水演进的基础平台；　　（4）

3、灾情数据的提取和分析；　　（5）灾情的可视化表达；　　（6）辅助决策的工具（行蓄洪区应用、抢险救灾物资储运、避险、迁安等）。　　目前洪涝灾害的监测评估业务运行系统已在水利部遥感技术应用中心投入运行。　　3.洪涝灾害风险分析与区划　　采用GIS技术，是进行洪涝灾害风险分析与区划的有效手段。GIS发挥的作用有：　　（1）多源、多尺度数据的管理；　　（2）空间数据的叠加与综合处理；　　（3）图形处理的特殊功能。　　4.城市防洪　　GIS在城市防洪中发挥的作用更多更大，目前比较突出的有以下几个方面：　　（1）城市积水、退水的预报预测；　　（2）现有排水设施（排水管网、泵站等）信息的管理；

4、　　（3）排水设施的规划与设计；　　（4）城市绿地（透水面积）的面积与位置的规划；　　（5）暴雨时空特征分析（4DGIS）；　　（6）以街道为统计单元和以街区为空间单元的社会经济数据空间展布；　　（7）暴雨分布及积水街道分布的可视化显示；　　（8）高分辨率、多层次、多源和更新频繁的数据的存储、维护和管理。　　由于城市防汛信息管理及决策支持系统的复杂性，不少方面还在继续深入，可以肯定的是GIS技术在这进程中能发挥的作用将越来越大。　　二、GIS在水资源管理方面的应用　　上海、广东、山西等省、直辖市已建设了一批以GIS技术为支撑的水资源信息管理系统，有的已在此基础上向水资源管理决策支

5、持系统迈开了新的步伐，形式上大多是空间决策支持系统（SDSS）。　　在水资源信息管理系统中GIS发挥的作用大致有以下几个方面：　　（1）历史数据管理和实时数据的动态加载；　　（2）信息的空间与属性双向查询；　　（3）时空统计；　　（4）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；　　（5）区域水资源的空间分析；　　（6）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。　　三、GIS在水环境和水土保持方面的应用　　水利部门已有包括170多个主要测站的全国水环境信息管理系统，有如广东那样的省级系统，有如三峡库区那样的区域性系统，也有如九州江那样的江河级系

6、统。这些以GIS技术为支撑的信息管理系统和SDSS的功能主要有以下几个方面：　　（1）数据管理，包括自然、地理、社会经济等基础背景数据，水利工程与设施，监测站点，水质与水量的历史与实时数据，水环境评价等级，水质标准及法规和条例，决策项目和边界条件数据，水污染预测数据，等等。　　（2）水质参数的双向查询，即点出站点位置查询该站的基本信息、水质参数、水质等级、超标物名称、以月或年为单位的水质等级过程线；也可由水质等级或某物质超标来查（显示）测站位置，或河段。　　（3）统计某流域或区域各等级水质的测站占的比例或各等级水质的河段长，等等。　　（4）区域或上下游水质的空间分析，找出某水质参

7、数严重超标的污染源。　　（5）各类可视化表达。　　（6）水质水量模拟与预测。　　（7）污染排放管理与控制。　　（8）取水口位置优化。　　（9）突发污染事件的处理方案及优化。　　（10）改善水质现状的对策及优化。　　水环境信息管理系统是空间决策支持系统的基础或者是组成部分，而GIS是其基础。GIS与空间决策支持的各类模型有三种结合方式：　　（1）以GIS为平台建模；　　（2）松散结合，从GIS提取数据，又回到GIS上显示结果；　　（3）用GIS软件本身的建模功能建立一些数值分析模型