GIS在水利现代化中的应用和发展趋势
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摘 要： 探讨gis在防洪减灾、水资源管理、水土保持和水利水电工程建设和管理等现代水利信息化中的重要作用；阐述利用GIS数据的空间管理、处理、分析能力和实时数据的动态加载功能在实现为各类应用模型提供数据，优化模型数参数，提供决策支持系统，信息空间与属性双向查询功能、空间数据叠加与综合处理功能。在此基础上，分析GIS技术在水利行业应用的发展趋势，为加快提高GIS的应用水平，充分发挥GIS现有的和潜在的功能提供参考方向。
关键词： 地理信息系统；现代化；水利行业；应用；发展趋势
中图分类号：TD634 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2012）1220043-01
0 前言
水利是关系到我国国计民生的重要基础行业。在水利信息化系统建设中， GIS系统是系统构建的框架，是辅助决策的工具，是成果展示的平台。国内水利行业应用GIS技术始于90年代初期，经历了认识了解、初步应用和结合GIS技术进行深入研究三个阶段[1]。随着作为分析、决策、模拟甚至预测工具的GIS在水利领域的应用范围不断扩大，应用层次逐渐深入。加之政府政策引导，必将推动GIS在水利行业的应用向更高更深层次发展。
我国是一个水资源相对紧缺的国家，洪涝灾害、干旱缺水和水污染等问题十分突出，水资源短缺、洪涝灾害频繁发生，洪涝干旱灾害并存的现状，严重制约了国民经济和社会发展。GIS技术的应用和发展正是顺应于水利发展的需要。
1.1 GIS在防洪减灾方面的应用
我国地大物博，自然地理地貌条件十分复杂，洪涝灾害发生频繁。随着社会经济和科学技术的飞速发展，我国的防洪工作将逐步从“以洪水为敌”的控制洪水向“体现水资源特性”的洪水管理模式转变[3]，全面建成覆盖全国的水利信息网络，以及时高效监控防洪减灾的应用系统。
1.1.1 防汛决策支持系统
在国家防汛指挥系统总体设计框架下，目前省、自治区、直辖市都采用以GIS为平台的流域防汛决策支持系统和防汛信息管理系统。其作用主要有空间数据处理、查询、检索、更新和维护，并为各类应用模型提供实时数据护；预报预测和防汛信息及决策方案的可视化表达、优化模型参数；利用空间分析能力和可视化模拟显示为防汛指挥决策提供辅助支持。
1.1.2 防洪灾情评估系统
在灾情评估中，GIS作为基础平台，充分利用查询、分析及可视化模拟功能，并将洪涝灾害的监测评估运行系统投入水利遥感技术应用的运行中，发挥了巨大而独特的作用，实现了基础地理、社会、经济管理等领域背景数据的处理；空间和属性数据查询、检索、统计和显示的功能；灾情数据的提取、分析模拟和可视化表达。
1.2 GIS在水资源管理方面的应用
随着社会经济飞速发展而引发的环境破坏、水资源短缺浪费、分布极不均匀等诸多问题。水资源信息管理系统从时间、空间上了解水资源的现状与变化，通过模拟可视化、信息处理和分析，直观地表示水资源状况，提供管理的基础信息与手段，完善水资源信息的管理与更新，实现数据共享。其作用有历史数据管理和实时数据的动态采集和加载；信息空间、属性双向查询、分析和时空统计；以多种方式直观可视化表达各类信息的空间分布及模拟动态变化过程；实现区域水资源的空间分析、管理模式区划。
1.3 GIS在水土环境保持方面的应用
过多人类活动的影响，导致水系污染十分严重，土壤侵蚀面积达国土面积的20%以上。水环境信息管理系统是空间决策支持系统的基础和重要组成部分，GIS技术为支撑信息管理、空间决策支持系统的功能有采集管理水污染预测数据；建立数据的空间和属性特征的拓扑关系，以进行数据的双向查询；通过对区域上下游水质的空间分析，找出其参数严重超标的污染源；实现取水口位置最优化选择和优化各类突发事件的处理方案；水质水量模拟与预测及污染排放管理与控制；各类数据的可视化表达和可视化共享。
1.4 GIS在工程建设管理方面的应用
建设与管理是水利水电工程的重要方面，在选址、规划、设计、施工管理等方面 GIS发挥着其强大的优势，如移民安置地环境容量调查、调水工程选线及环境影响评估、防洪规划、大型水利水电工程物料储运管理和蓄滞洪区规划和建设等。
GIS强大的数据管理和图形显示输出能力在GIS软件系统与其他平台结合的集成模式中得到充分利用，通过系统分解，对各子系统分别进行仿真计算和图形建模，并以主题地图形式分层存放，使图形、属性具有一一对应的联系，保证系统开发的协调统一。
2 GIS在水利行业应用的发展趋势
2.1 网络GISWebGIS
网络是实现资源共享和远程遥控的基础，WebGIS是Inter技术应用于GIS开发的产物。通过WWW功能，Inter用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，进行各种空间检索和空间分析。以网络浏览器为应用工作平台，在客户端可以实现对矢量数据的操作，并通过网络远程调用和各类数据、图形、图像。
2.2 “3S”技术集成
“3S”是将其通过数据接口严格地、紧密地、系统地集合起来，使其成为一个更具有应用价值的大系统，在这个大系统中GPS主要被用于实时、快速地提供目标的空间位置；RS用于实时或准实时提供目标及其环境的语义或语义信息，发现地球表面的各种变化；GIS则对多源时空数据进行综合处理、集成管理、动态存取，形成新的集成系统的基础平台。所以"3S"集成技术在水利行业中有着广阔的应用前景。
2.3 VR-GIS技术
VR-GIS是以WebGIS和ComGIS相结合、虚拟现实技术与GIS技术相结合的技术，专门用于研究地学或以地球系统为对象的虚拟现实技术，其技术指标可达到：对地理区域真实表达并在范围内外自由移动；在三维数据库中有GIS的各种功能；以可视化功能作为用户接口的自然整体部分。
2.4 地理信息建模系统（GIMS）
地理信息建模系统（GIMS）支持建立该领域特有的空间分析模型，支持面向用户的空间分析模型的定义、生成和检验的环境，支持与用户交互式的基于GIS的分析、建模和决策。基于RS和GIS的分布式流域水文模型成为当前研究的前沿，“3S”技术支持下的分布式或半分布式水文预报模型在中小流域尺度进行了试验性的应用研究，取得了一些成果。
3 结语
如今的GIS正在蓬勃发展，GIS在推进水利信息化、现代化建设的工作中必将会起到至关重要的作用，发展水利事业关键在于更好地应用和发展GIS技术，进一步加强标准化、规范化，大力开展基础数据库的建设，加快提高GIS的应用水平，充分发挥GIS现有的和潜在的功能，尤其是富有水利行业特色的数据库，如蓄滞洪区空间展布式社会经济数据库、雨情和水情数据库、水旱灾情数据库等，切实实施“以信息化带动水利现代化”的战略方针，为水利领域的发展提供多层次和多功能的信息服务。
参考文献：
[1]王静，基于GIS的区域洪水风险图研究[D].河海大学，2007（1）：12-14.
[2]周奕君，基于ArcEngine的洪水风险管理信息系统及三维分析研究[D].同济大学，2008（3）：15-18.
[3]周游，洪水风险图编制中的洪水演进数值模拟研究[D].大连理工大学，2010（3）：56-58.
[4]马卫东、刘士忠，地理信息系统的应用及发展趋势[J].西部探矿工程，2009（12）：119-120.
作者简介：
刘丹（1989-），女，汉族，山西太原人，本科，研究方向：水利水电工程；刘萍（1976-），女，汉族，山西太原人，太原理工大学水利科学与工程学院在读博士，中级职称；研究方向：水文学与水资源；樊耔均（1990-），男，汉族，山西太原人，本科，研究方向：水利水电工程。