曲佳音 張亮

【摘 要】從分析GIS的基本概念及內(nèi)涵入手，簡要回顧了GIS在我國的發(fā)展歷程，論述了GIS在防災(zāi)減災(zāi)，水資源管理，水環(huán)境管理，大型水利工程建設(shè)管理等方面的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】GIS；水利

1.GIS的基本概念與特征

（1）GIS被譽(yù)為地理科學(xué)的第三代語言——用數(shù)字形式來描述空間實(shí)體，地理信息系統(tǒng)處理，管理的對象是多種地理空間實(shí)體數(shù)據(jù)及其關(guān)系，包括空間定位數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)，遙感圖像數(shù)據(jù)，屬性數(shù)據(jù)等，用于分析和處理在一定地理區(qū)域內(nèi)分布的各種現(xiàn)象和過程，解決復(fù)雜的規(guī)劃，決策和管理問題。

通過上述的分析和定義可提出GIS的如下基本概念：GIS的物理外殼是計算機(jī)化的技術(shù)系統(tǒng)，它又由若干個相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)構(gòu)成，如數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理和分析子系統(tǒng)，圖像處理子系統(tǒng)，數(shù)據(jù)產(chǎn)品輸出子系統(tǒng)等，這些子系統(tǒng)的優(yōu)劣，結(jié)構(gòu)直接影響著GIS的硬件平臺，功能，效率，數(shù)據(jù)處理的方式和產(chǎn)品輸出的類型。

（2）GIS的操作對象是空間數(shù)據(jù)，即點(diǎn)，線，面，體這類有三維要素的地理實(shí)體?？臻g數(shù)據(jù)的最根本特點(diǎn)是每一個數(shù)據(jù)都按統(tǒng)一的地理坐標(biāo)進(jìn)行編碼，實(shí)現(xiàn)對其定位，定性和定量的描述，這是GIS區(qū)別于其它類型信息系統(tǒng)的根本標(biāo)志，也是其技術(shù)難點(diǎn)之所在。

（3）GIS的優(yōu)勢在于它的數(shù)據(jù)綜合，模擬與分析評價能力，可以得到常規(guī)方法或普通信息系統(tǒng)難以得到的重要信息，實(shí)現(xiàn)地理空間過程演化的模擬和預(yù)測。

（4）GIS與測繪學(xué)和地理學(xué)有著密切的關(guān)系。大地測量，工程測量，礦山測量，地籍測量，航空攝影遙感技術(shù)為GIS中的空間實(shí)體提供各種不同比例尺和精度的定位數(shù)。

（5）應(yīng)用系統(tǒng)具有以下特征。1）AM/FM/GIS系統(tǒng)的主要功能是對PUI設(shè)施網(wǎng)絡(luò)管理和控制，側(cè)重于對線狀設(shè)施拓?fù)涿枋觥?）地理圖形數(shù)據(jù)僅是系統(tǒng)中一種“恰當(dāng)?shù)?，直觀的”背景輔助數(shù)據(jù)，即使沒有地理圖形數(shù)據(jù)，只需主體圖形數(shù)據(jù)的支持，系統(tǒng)就能照常運(yùn)行。3）AM/FM/GIS系統(tǒng)往往需要在多個部門中墼是行維護(hù)和共享，因此數(shù)據(jù)要進(jìn)行頻繁的非線性動態(tài)更新。系統(tǒng)根據(jù)PUI的專業(yè)應(yīng)用規(guī)則，保證數(shù)據(jù)更新在整個系統(tǒng)中的一致性。因此，AM/FM/GIS應(yīng)用對“協(xié)同工作環(huán)境”有較高的要求。

（6）城市PUI部門使用AM/FM/GIS技術(shù)的基本目的是提高決策及運(yùn)行操作的響應(yīng)速度，數(shù)據(jù)更新的實(shí)時性，操作響應(yīng)的實(shí)時性是AM/FM/GIS應(yīng)用軟件必須保證的基本技術(shù)要求。

（7）AM/FM/GIS系統(tǒng)應(yīng)用對象千差萬別，因此AM/FM/GIS平臺必須具有良好的適用性和開放性。

2.GIS與測繪的關(guān)系

（1）GIS技術(shù)推動測繪的發(fā)展。測繪為GIS的數(shù)據(jù)采集和更新提供了豐富的數(shù)據(jù)源，但是常規(guī)的模擬方法是將測繪的結(jié)果表示在地形圖上，這樣就需要對地表圖進(jìn)行數(shù)字化即矢量上，以便能更好地被GIS系統(tǒng)識別，加工和存儲。因此，隨著GIS的發(fā)展就要求測繪能及時地，快速地直接提供數(shù)字化形式的數(shù)據(jù)。這樣就促使常規(guī)的光學(xué)測量儀器向數(shù)字化測量儀器發(fā)展，導(dǎo)致了數(shù)字化測繪生產(chǎn)體系的建立，并推動GIS，全站式電子速測儀和數(shù)字?jǐn)z影測量等技術(shù)的發(fā)展。

（2）測繪工程推動GIS的技術(shù)發(fā)展。自從20世紀(jì)50-60年代，解析測圖儀，機(jī)助測圖系統(tǒng)，全站式測量儀器將測量結(jié)果以數(shù)字的形式直接輸入電子計算機(jī)以為，為GIS系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)的采集和更新，創(chuàng)造了必要的條件基礎(chǔ)，世界上第一個GIS系統(tǒng)就是由加拿大政府測量機(jī)構(gòu)完成的，從理論到實(shí)踐整整研究了十年，而后，建立了專門工作組從事數(shù)字測圖和GIS工作，并用GIS系統(tǒng)為測繪工作服務(wù)，可以說，測繪的發(fā)展，也推動了GIS的發(fā)展。

3.GIS在水利行業(yè)的推廣與應(yīng)用

（1）GIS在防災(zāi)減災(zāi)方面的應(yīng)用。1）防汛決策支持系統(tǒng)或信息管理平臺。在國家防汛指揮系統(tǒng)總體設(shè)計框架下，各流域或省，自治區(qū)，直轄市和防汛決策支持系統(tǒng)或防汛信息管理系統(tǒng)都GIS為平臺。GIS在這些系統(tǒng)中的主要作用有：空間數(shù)據(jù)管理，包括查詢，檢索，更新和維護(hù)，利用空間分析能力為防汛指揮決策提供輔助支持，為各類應(yīng)用模型提供數(shù)據(jù)，優(yōu)化模型參數(shù)，預(yù)報預(yù)測，防汛信息及決策方案的可視化表達(dá)。2）災(zāi)情評估。在災(zāi)情評估中，GIS發(fā)揮的主要作用是：基礎(chǔ)背景數(shù)據(jù)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)；洪水演進(jìn)的基礎(chǔ)平臺，災(zāi)情數(shù)據(jù)的提取和分析；災(zāi)情的可視化表達(dá)，輔助決策的工具。3）洪澇 災(zāi)害風(fēng)險分析與區(qū)別。采用GIS技術(shù)，是進(jìn)行洪渾災(zāi)害風(fēng)險分析與區(qū)別的有效手段。GIS發(fā)揮的作用有：多源，多尺度數(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。4）城市防洪。GIS在城市防洪中發(fā)揮的作用更多更大，目前比較突出的有：城市積水，退水的預(yù)報預(yù)測，現(xiàn)有排水設(shè)施信息的管理，排水設(shè)施的規(guī)劃與設(shè)計，城市綠地的面積與位置的規(guī)劃，暴雨時空特征分析，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(jì)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，分辯率，多層次，多源和更新頻繁的數(shù)據(jù)的存儲，維護(hù)和管理。

（2）GIS在水資源管理方面的應(yīng)用。水利部門在地表水資源的空間分布和調(diào)配中采用GIS技術(shù)，此外還運(yùn)用GIS研究地下水資源，在水資源信息管理系統(tǒng)中GIS發(fā)揮的作用大致有：歷史數(shù)據(jù)管理和實(shí)時數(shù)據(jù)的動態(tài)加載。信息的空間與屬性雙向查詢，時空統(tǒng)計，以多種方式直觀地可視化表達(dá)各類信息的空間分布及動態(tài)變化過程。區(qū)域水資源的空間分析，區(qū)域水資源管理模式區(qū)別，如地下水禁采與限采區(qū)劃，水環(huán)境區(qū)劃等。

（3）GIS在水環(huán)境和水土保持方面的應(yīng)用。水利部門以GIS為開發(fā)平臺，全面收集，管理，存儲水環(huán)境信息，用直觀顯示，查詢，分析空間信息的方法來了解水環(huán)境狀態(tài)和背景，評價水環(huán)境質(zhì)量，模擬水污染過程，為水資源開發(fā)，社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展提供信息技術(shù)支持。

（4）GIS在大型水利水電工程建設(shè)和管理的應(yīng)用。在大型水利水電工程建設(shè)與管理中，除了利用GIS的功能，自動生成規(guī)劃所需的水利工程位置圖，土地利用圖，行政區(qū)劃圖，土地特性分類圖外，還大多發(fā)揮了GIS的分析和決策功能，如大型跨流域引水工程的選線和大型水利工程的選址以及環(huán)境效益評估。

4.面向未來測繪的GIS的發(fā)展前景

（1）GIS與GPS和RS的結(jié)合。GPS是一種利用衛(wèi)星定位技術(shù)的快速，實(shí)時確定任一地面目標(biāo)點(diǎn)空間坐的系統(tǒng)，它與GIS的結(jié)合和來更新GIS的空間數(shù)據(jù)處理。RS是GIS重要的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)更新的手段，這三者的結(jié)合是GIS發(fā)展的必然趨勢。（2）GIS與時間軸的結(jié)合。帶有時間坐標(biāo)的GIS系統(tǒng)可以對一個系統(tǒng)，特別堅一個始終變化的系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)跟蹤。而且對資源信息的動態(tài)變化進(jìn)行預(yù)測和評價，為測量工作者提供更多的信息。（3）GIS向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。由于空間某一點(diǎn)是很多信息的集合，這對于研究人員和測繪工作來說，了解更多的信息是一件非常困難的事情，這就要求GIS系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，以便實(shí)現(xiàn)資源共享，滿足不同測量工作者的需求。

5.結(jié)束語

GIS的發(fā)展，必將是面向不同層次的測量工作者更易于學(xué)習(xí)和應(yīng)用的系統(tǒng)。而且必須將促進(jìn)測繪事業(yè)的發(fā)展，適合未來數(shù)字測繪事業(yè)的發(fā)展需要。

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