趙洪利

摘要：本文介紹了地理信息系統(tǒng)（GIS）在現(xiàn)代水利也就是水利信息化中防洪減災和水利水電工程建設和管理方面起到的至關(guān)重要的作用，最后分析和展望里地理信息系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)代水利應用中的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；水利現(xiàn)代化；應用與發(fā)展

我國是一個水資源相對緊缺的國家，洪澇災害、干旱缺水和水污染等問題十分突出，即水資源短缺與洪澇災害頻繁發(fā)生并存，洪澇災害與干旱災害并存。資源性缺水與水質(zhì)性缺水并存。這一系列的現(xiàn)象嚴重制約了國民經(jīng)濟和社會發(fā)展。任何一項先進技術(shù)的應用和發(fā)展都必須依附于生產(chǎn)的需要。GIS技術(shù)在水利行業(yè)的應用也主要圍繞著上述主要問題。

1GIS在防洪減災方面的應用

我國幅員遼闊，自然地理地貌條件十分復雜，洪澇災害發(fā)生頻繁，使國家和個人都蒙受了很大的經(jīng)濟損失。隨著社會經(jīng)濟和科學技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的防洪工作將逐步從“以洪水為敵”的控制洪水向體現(xiàn)水資源特性的洪水管理轉(zhuǎn)變，全面建成覆蓋全國的水利信息網(wǎng)絡，其中防洪減災屬于重點應用系統(tǒng)。目前GIS技術(shù)在防洪減災方面的應用主要有以下四種類型。

1.1防汛決策支持系統(tǒng)或信息管理系統(tǒng)的平臺

在國家防汛指揮系統(tǒng)總體設計框架下，目前流域或省、自治區(qū)、直轄市的防汛決策支持系統(tǒng)或防汛信息管理系統(tǒng)都以GIS為平臺。GIS在這些系統(tǒng)中的作用主要有以下幾個方面：

空間數(shù)據(jù)處理、查詢、檢索、更新和維護；利用空間分析能力和可視化模擬顯示為防汛指揮決策提供輔助支持；為各類應用模型提供實時數(shù)據(jù)；優(yōu)化模型參數(shù)；預報預測和防汛信息及決策方案的可視化表達。

1.2災情評估

在災情評估中，GIS作為基礎(chǔ)平臺，它充分利用了自己的查詢和分析功能以及可視化模擬的能力，發(fā)揮了很多別的系統(tǒng)不具備的作用：

基礎(chǔ)背景數(shù)據(jù)（包括地理、社會、經(jīng)濟）的管理；空間和屬性數(shù)據(jù)查詢、檢索、統(tǒng)計和顯示的基礎(chǔ)；災情數(shù)據(jù)的提取和分析；災情的模擬和可視化表達；對決策起輔助作用的工具。

目前洪澇災害的監(jiān)測評估業(yè)務運行系統(tǒng)已在水利部遙感技術(shù)應用中心投入運行。

1.3洪澇災害風險分析與區(qū)劃

洪澇災害風險分析是分析不同強度的洪水發(fā)生概率及其可能造成的損失。它包括洪水的危險性分析，承災體的易損性和損失評估。采用GIS技術(shù)，可以將上述三方面所涉及到的諸多自然，地理和社會因子附上相應的權(quán)重進行空間疊加，是進行洪澇災害風險分析與區(qū)劃的有效手段。GIS發(fā)揮的作用有：

多源、多尺度和海量數(shù)據(jù)的管理；空間數(shù)據(jù)的疊加與綜合處理；圖形處理的特殊功能。

1.4城市防洪

由于城市社會經(jīng)濟地位和社會影響的特殊性，防洪工作尤其重要。同時由于許多城市都是依水而建和城市不透水面積大，產(chǎn)流量大等特點，防洪工作的難度比農(nóng)村地區(qū)大，所以GIS在城市防洪中發(fā)揮的作用除了一般防洪減災決策支持系統(tǒng)外，還利用其的時空特征分析和高分辨率數(shù)據(jù)的處理功能在城市防洪減災中發(fā)揮了更多更大的作用，目前比較突出的有以下幾個方面：

城市積水、退水的預報預測；現(xiàn)有排水設施（排水管網(wǎng)、泵站等）信息的管理；排水設施的規(guī)劃，設計和施工管理；暴雨時空特征分析（4DGIS）；以街道為統(tǒng)計單元和以街區(qū)為空間單元的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)空間展布；暴雨分布及積水街道分布的可視化顯示；高分辨率、多層次、多源和更新頻繁的數(shù)據(jù)的存儲、維護和管理。

由于城市防汛信息管理及決策支持系統(tǒng)的復雜性，不少方面還在繼續(xù)深入，可以肯定的是GIS技術(shù)在這進程中能發(fā)揮的作用。

2GIS在水利水電工程建設和管理方面的應用

水利水電工程建設與管理是水利水電工程的重中之重，它的選址，規(guī)劃，設計和施工管理都必須嚴格慎重，考慮到各個方面的因素，例如移民安置地環(huán)境容量調(diào)查，調(diào)水工程選線及環(huán)境影響評估，防洪規(guī)劃，大型水利水電工程物科儲運管理和蓄滯洪區(qū)規(guī)劃和建設等。此時GIS在空間分析和模擬方面的強大優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了。水利水電工程建設與管理中利用GIS功能最多的有以下幾個方面：通過進行三維可視化顯示及貫穿飛行模擬，實現(xiàn)位置或路線的優(yōu)化；空間信息的處理，疊加與分析，得出可作為決策輔導的信息；通過防真模擬淹沒分析，得到各種分析數(shù)據(jù)；利用GIS平臺實現(xiàn)交互式的工程布置方案修改。

3 GIS技術(shù)在水利行業(yè)應用的發(fā)展趨勢

GIS是一門與和計算機硬件和操作系統(tǒng)，元數(shù)據(jù)庫的建設，數(shù)據(jù)挖掘，遙感技術(shù)，網(wǎng)絡技術(shù)和數(shù)據(jù)庫管理，數(shù)字攝影與自動化成象等技術(shù)有著緊密相關(guān)的學科，而上面的那些技術(shù)又是在不斷發(fā)展的，每項技術(shù)的發(fā)展都給GIS帶來了深刻的變化。所以GIS在水利行業(yè)的應用和發(fā)展，不僅僅取決于GIS技術(shù)的發(fā)展，更取決于水利行業(yè)數(shù)字化的進程.在水利部以信息化帶動水利現(xiàn)代化的戰(zhàn)略方針指導下，GIS在水利行業(yè)的應用將會越來越廣，用途也將會越來越大.而且會迅速成為管理和決策主要支撐技術(shù)。它的發(fā)展趨勢有以下四個。

3.1網(wǎng)絡GIS（WebGIS）

網(wǎng)絡是實現(xiàn)資源共享和遠程遙控的基礎(chǔ)技術(shù)，WebGIS是Internet技術(shù)應用于GIS開發(fā)的產(chǎn)物。GIS通過WWW功能得以擴展，真正成為一種大眾使用的工具。從WWW的任意一個節(jié)點，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進入千家萬戶。它可用于除了一般數(shù)據(jù)外的特殊數(shù)據(jù)類型，尤其是矢量數(shù)據(jù)的處理，以網(wǎng)絡瀏覽器為應用工作平臺，在客戶端可以實現(xiàn)對矢量數(shù)據(jù)的操作，可以在多個客戶端實現(xiàn)原來在本機上才能實現(xiàn)的功能，并可通過網(wǎng)絡遠程調(diào)用和發(fā)布各類數(shù)據(jù)、圖形、圖像。

3.2“3S”技術(shù)集成

“3S”不是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、遙感系統(tǒng)(RS)的簡單組合，而是將其通過數(shù)據(jù)接口嚴格地、緊密地、系統(tǒng)地集合起來，使其成為一個更具有應用價值的大系統(tǒng)，在這個大系統(tǒng)中GPS主要被用于實時、快速地提供目標的空間位置；RS用于實時或準實時提供目標及其環(huán)境的語義或語義信息，發(fā)現(xiàn)地球表面的各種變化；GIS則對多源時空數(shù)據(jù)進行綜合處理、集成管理、動態(tài)存取，形成新的集成系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺。所以“3S”集成技術(shù)在水利行業(yè)中有著廣闊的應用前景。

3.3 VR-GIS技術(shù)

VR-GIS技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合，包括與WebGIS和ComGIS結(jié)合的技術(shù)，專門用于研究地學或以地球系統(tǒng)為對象的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，目前只能達到仿真的水平，可以做到：對現(xiàn)時的地理區(qū)域的非常真實的表達；可在所在地理范圍內(nèi)外自由移動；在三維數(shù)據(jù)庫中有GIS的各種功能；以可視化功能作為用戶接口的自然的整體部分。

3.4 地理信息建模系統(tǒng)(GIMS)

GIS成功應用于專門領(lǐng)域的關(guān)鍵，在于支持建立該領(lǐng)域特有的空間分析模型。GIS應當支持面向用戶的空間分析模型的定義、生成和檢驗的環(huán)境，支持與用戶交互式的基于GIS的分析、建模和決策，這種GIS系統(tǒng)又稱為地理信息建模系統(tǒng)(GIMS)。GIMS是目前GIS研究的熱點問題之一?；赗S和GIS的分布式流域水文模型成為當前研究的前沿，“3S”技術(shù)支持下的分布式或半分布式水文預報模型在中小流域尺度進行了試驗性的應用研究，取得了一些成果。

參考文獻

[1]劉勇，井文涌．地理信息系統(tǒng)技術(shù)及其在環(huán)境科學中的應用．環(huán)境科學．1997.3:62．

[2]李德仁，關(guān)澤群．空間信息系統(tǒng)的集成與實現(xiàn)．武漢測繪大學出版社．2000，3(1):224．

[3]彭盛．GIS技術(shù)在水資源和水環(huán)境領(lǐng)域中的應用．水科學進展．2001，12(2):264-269．

[4]張建云．建設水資源實時監(jiān)控管理系統(tǒng)-水利現(xiàn)代化的技術(shù)方向．中國水利．2000，8．