GIS在现代水利工程与展望王文龙

哈尔滨师范大学

大专毕业论文GIS在现代水利工程与展望毕业生姓名：王文龙指导教师姓名：2011年9月17日目录TOC\o"1-5"\h\z摘要： 1\o"CurrentDocument"一、 GIS在防洪减灾方面的应用 1\o"CurrentDocument"二、 GIS在水资源管理方面的应用。 2\o"CurrentDocument"三、 GIS在水环境和水土保持方面的应用。 2\o"CurrentDocument"（一） GIS在水利水电工程建设和管理方面的应用。 2\o"CurrentDocument"（二） GIS技术在水利行业应用的发展趋势 3\o"CurrentDocument"（一）网络GIS（WebGIS） 3\o"CurrentDocument"（二） “3S'技术集成 3\o"CurrentDocument"（三） VR-GIS技术 3\o"CurrentDocument"参考文献 4GIS在现代水利工程与展望摘要：地理信息系统（GIS）作为一种以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术工具在许多领域中得到了越来越广泛的应用。结合近年来GIS在水利水电工程建设中的应用情况，从技术角度综述了GIS在水利工程建设中的应用现状，并展望了在防洪减灾、水资源管理、水土保持和水利水电工程建设和管理等方面。关键词地理信息系统（GIS）;现代水利工程；应用水利工程多数较为庞大而复杂。如何采用科学有效的设计方法以提高设计效率，怎样直观清晰地描述复杂工程建设的施工动态过程，是提高工程设计和管理现代化水平的关键。因此，寻求新的技术和计算机辅助设计的方法成为必然趋势°GIS是近年来迅速发展起来的一门地学空间数据与计算机相结合的新型空间信息技术，它把现实世界中对象的空间位置和相关属性有机地结合起来，满足用户对空间信息的管理，并借助其特有的空间分析功能和可视化表达，进行各种辅助决策。一、GIS在防洪减灾方面的应用GIS即地理信息系统（GeographicInformationSystem）,经过了近些年的发展，到今天已经逐渐成为一门相当成熟的技术，并且得到了极广泛的应用。尤其是近些年，洪涝灾害发生频繁，使国家和个人都蒙受了很大的经济损失。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转变,全面建成覆盖全国的水利信息网络,其中防洪减灾属于重点应用系统。目前GIS技术在防洪减灾方面的应用主要有以下四种类型。（1） 防汛决策支持系统或信息管理系统的平台。在国家防汛指挥系统总体设计框架下,目前流域或省、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：空间数据处理、查询、检索、更新和维护；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；为各类应用模型提供实时数据；优化模型参数；预报预测和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作为基础平台,它充分利用了自己的查询和分析功能以及可视化模拟的能力,发挥了很多别的系统不具备的作用：基础背景数据（包括地理、社会、经济）的管理；空间和属性数据查询、检索、统计和显示的基础；灾情数据的提取和分析；灾情的模拟和可视化表达；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。洪涝灾害风险分析是分析不同强度的洪水发生概率及其可能造成的损失。它包括洪水的危险性分析、承灾体的易损性和损失评估。采用 GIS技术,可以将上述三方面所涉及到的诸多自然、地理和社会因子附上相应的权重进行空间叠加，是进行洪涝灾害风险分析与区划的有效手段。（4）城市防洪。由于城市社会经济地位和社会影响的特殊性，防洪工作尤其重要。同时由于许多城市都是依水而建和城市不透水面积大、产流量大等特点，防洪工作的难度比农村地区大，所以GIS在城市防洪中发挥的作用除了一般防洪减灾决策支持系统外，还利用其时空特征分析和高分辨率数据的处理功能在城市防洪减灾中发挥了更多更大的作用，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。二、 GIS在水资源管理方面的应用。我国水资源短缺，而且分布极不均匀。同时由于社会经济飞速发展的过程中对环境保护不力，因此在资源性缺水的同时又加上水质性缺水，水资源严重短缺又存在有水资源浪费。面对如此严峻的形势，水资源的管理工作已经被赋上了维系社会经济可持续发展的历史性重任。由此也决定了必须用现代化的手段，实现以信息化为基础的技术来对水资源进行监控管理，才能解决好资源水利中的诸多复杂问题，这也为GIS提供了大显身手的机会。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采集和加载；（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模拟动态变化过程。三、 GIS在水环境和水土保持方面的应用。由于社会经济高速发展中过多的人类活动影响，我国水系的污染已经十分严重了，土壤侵蚀面积达国土面积的20%以上，而土壤侵蚀本身也是造成水系污染的主要因素之一。为了近一步了解和监测水环境和水土保持的情况，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统。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，同时也是提取数据和显示数据的平台。在水土保持方面，GIS也发挥着十分重要的作用。在水土保持中的GIS的应用是一种全过程的应用。从土壤侵蚀发生与否的判断开始，一直到土壤侵蚀过程的模拟与预测，GIS始终在技术上起着支撑作用。所以与其他领域比较，水土保持中一些应用模型大多采用与 GIS紧密结合的方式，也就是直接用GIS为建模平台和决策依据，这是一个比较鲜明的特点，而且用途将越来越大。（一）GIS在水利水电工程建设和管理方面的应用。水利水电工程建设与管理是水利水电工程的重中之重，它的选址、规划、设计和施工管理都必须严格慎重，考虑到各个方面的因素，例如移民安置的环境容量调查，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科储运管理和蓄滞洪区规划和建设等。此时 GIS在空间分析和模拟方面的强大优势就显现出来了。水利水电工程建设与管理中利用GIS功能最多的有以下几个方面：（1）通过进行三维可视化显示及贯穿飞行模拟，实现位置或路线的优化；（2）空间信息的处理、叠加与分析，得出可作为决策辅导的信息；（3）通过仿真模拟淹没分析，得到各种分析数据；（4）利用GIS平台实现交互式的工程布置方案修改。（二）GIS技术在水利行业应用的发展趋势GIS是一门与计算机硬件和操作系统、元数据库的建设、数据挖掘、遥感技术、网络技术和数据库管理、数字摄影与自动化成象等技术有着紧密相关的学科，而上面的那些技术又是在不断发展的，每项技术的发展都给GIS带来了深刻的变化.所以GIS在水利行业的应用和发展，不仅仅取决于 GIS技术的发展，更取决于水利行业数字化的进程。在水利部以信息化带动水利现代化的战略方针指导下，GIS在水利行业的应用将会越来越广，用途也将会越来越大。 而且会迅速成为管理和决策主要支撑技术。它的发展趋势有以下三个：（一）网络GIS（WebGIS）网络是实现资源共享和远程遥控的基础技术， WebGIS是Internet技术应用于GIS开发的产物。GIS通过WW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具。从 WW的任意一个节点，Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析， 从而使GIS进入千家万户。它可用于除了一般数据外的特殊数据类型，尤其是矢量数据的处理，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，可以在多个客户端实现原来在本机上才能实现的功能，并可通过网络远程调用和发布各类数据、图形、图像。（二） “3S'技术集成“3S'不是全球卫星定位系统（ GPS、地理信息系统（GIS）、遥感系统（RS的简单组合，而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。（三） VR-GIS技术VR-GIS技术是虚拟现实技术与GIS技术的结合，包括与WebGIS和ComGlS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，目前只能达到仿真的水平，可以做到：（1）对现时的地理区域的非常真实的表达；（2）可在所在地理范围内外自由移动；（3）在三维数据库中有GIS的各种功能；（4）以可视化功能作为用户接口的自然的整体部分。参考文献[1]刘勇，井文涌