防汛減災(zāi)應(yīng)用

      我國是自然災(zāi)害頻發(fā)的國家，僅洪澇災(zāi)害在近幾年所造成的損失就高達(dá)數(shù)千億元。國家和各級(jí)政府對防洪減災(zāi)十分重視，各生產(chǎn)和科研部門也投入了大量人力和物力研究防洪減災(zāi)的各種措施，其中包括水利信息化在防洪減災(zāi)中的作用。

根據(jù)防汛減災(zāi)的各個(gè)環(huán)節(jié)，GIS 支持下的信息系統(tǒng)在工作中的應(yīng)用主要包括：

      1、災(zāi)害工作預(yù)測

      DEM數(shù)據(jù)與流域地區(qū)的水情、雨情和所在地區(qū)的人文和經(jīng)濟(jì)信息相結(jié)合，用于預(yù)測流域的洪水發(fā)展趨勢、洪水淹沒范圍、淹沒損失。這些預(yù)測可以幫助我們在物資貯備，人員配置和救災(zāi)措施等方面預(yù)先做好準(zhǔn)備，以縮短救援時(shí)間，減少災(zāi)害損失。

       2、災(zāi)害現(xiàn)場指揮

將各種有關(guān)和即時(shí)的空間和文字信息在GIS 支持下的系統(tǒng)中通過圖形的方式迅速和直觀地表現(xiàn)出來，及時(shí)、準(zhǔn)確地為現(xiàn)場指揮人員提供輔助決策信息。

      3、災(zāi)情評估，災(zāi)后重建

      將各種數(shù)據(jù)集成在GIS 系統(tǒng)之中，再利用GIS 系統(tǒng)中的統(tǒng)計(jì)和分析功能快速和準(zhǔn)確地計(jì)算出災(zāi)區(qū)面積，災(zāi)區(qū)人口，災(zāi)區(qū)損失等信息。為了災(zāi)后重建，保險(xiǎn)賠償，救災(zāi)款發(fā)放提供科學(xué)依據(jù)。

      水資源管理

      水資源管理是“水資源開發(fā)利用的組織、協(xié)調(diào)、監(jiān)督和調(diào)度。運(yùn)用行政、法律、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、和教育等手段，組織各種社會(huì)力量開發(fā)水利和防治水害；協(xié)調(diào)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水資源開發(fā)利用的關(guān)系，處理各地區(qū)之間的用水矛盾；監(jiān)督、限制不合理的開發(fā)水資源，破壞水源的行為；制定供水系統(tǒng)和水庫工程的優(yōu)化調(diào)度方案，科學(xué)合理的分配水源。GIS 技術(shù)在水資源管理中扮演重要角色。

      1、GIS 技術(shù)在水資源管理中的應(yīng)用

       1）建立水資源管理的空間數(shù)字模型

      通過空間數(shù)字模型我們可以預(yù)先模擬各種水資源管理的情況，減少項(xiàng)目實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)。

      2）建立水資源管理的空間數(shù)據(jù)庫

      單純的數(shù)據(jù)庫只能對屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，空間數(shù)據(jù)庫可以將屬性數(shù)據(jù)很直觀的用空間圖形的方式表現(xiàn)出來，空間數(shù)據(jù)庫還可以同時(shí)對屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的統(tǒng)一管理。

      3）在水資源管理和決策系統(tǒng)中的應(yīng)用

      GIS的可視化功能將用戶的屬性信息更加直觀的表達(dá)出來并加以分析?？臻g分析功能是通過矢量圖層的疊加生成新的特性信息。

      2、重點(diǎn)功能

      1）數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用

在水資源綜合數(shù)據(jù)庫和GIS技術(shù)的支持下，為水利管理部門和相關(guān)單位提供水量、水質(zhì)、水壓等各類相關(guān)信息服務(wù),用地圖和圖表展示出來。

      2）水資源評價(jià)分析

      根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)采集各類水文、氣象、水質(zhì)、供用水信息等各類水資源信息對上一年度、上一時(shí)段的水資源數(shù)量、質(zhì)量、時(shí)空分布規(guī)律，以及水資源開發(fā)利用狀況進(jìn)行分析和評價(jià)，確定水資源及其開發(fā)利用形勢和存在的問題。

      3） 水源地預(yù)警和保護(hù)

      通過對水源地水文、水質(zhì)、水利工程設(shè)施信息的監(jiān)測，分析并評價(jià)水源地水量、水質(zhì)狀況，對可能發(fā)生的水資源短缺問題、災(zāi)害天氣問題、水質(zhì)污染問題進(jìn)行預(yù)測，并編制水源地保護(hù)應(yīng)急預(yù)案，在問題發(fā)生時(shí)，及時(shí)提供各類預(yù)警或警報(bào)信息，并提供相應(yīng)的處理措施。水源地預(yù)警和保護(hù)包括水源地實(shí)時(shí)運(yùn)行信息監(jiān)視、突發(fā)事件預(yù)警、突發(fā)事件上報(bào)功能。

      4）突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案管理

      突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案地圖顯示是采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)對與突發(fā)事件應(yīng)急管理有關(guān)的各類信息進(jìn)行統(tǒng)一的管理，并對信息進(jìn)行地圖定位顯示，為決策指揮提供支持，是提高突發(fā)事件應(yīng)急系統(tǒng)的響應(yīng)速度和決策準(zhǔn)確性的重要技術(shù)手段。

       水土保持

       我國七大江河流域的水土流失和土壤侵蝕是關(guān)系到流域生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，甚至是七大流域?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的大問題。利用GIS 強(qiáng)大的信息管理和分析功能結(jié)合RS技術(shù) 的周期性和視域廣的特點(diǎn)以及全球定位（GPS）的精度定位特點(diǎn)，使流域內(nèi)有關(guān)水土流失的大量信息得到統(tǒng)一管理，并應(yīng)用GIS技術(shù)來管理動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、進(jìn)行水土流失預(yù)測、生態(tài)環(huán)境效益分析，從而提供及時(shí)可靠的決策依據(jù)。

      1、GIS在水土保持中的應(yīng)用

       1）GIS 的查詢功能在水土保持中的作用

       GIS可以使用戶在查詢空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)時(shí)將數(shù)據(jù)疊加，使屬性信息直接在載有空間信息的圖形中展示。

       2）GIS 的統(tǒng)計(jì)分析功能在水土保持的作用

       水土保持系統(tǒng)通過GIS的統(tǒng)計(jì)分析功能可以快速了解土地結(jié)構(gòu)、利用狀況及區(qū)域分布特征，為水土保持的統(tǒng)一規(guī)劃提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

       3）GIS 的數(shù)據(jù)編輯功能在水土保持中的作用

       GIS的強(qiáng)大空間數(shù)據(jù)編輯功能使用戶可以直接在數(shù)據(jù)庫中編輯空間數(shù)據(jù)并直接用圖形數(shù)據(jù)反映出來。另外，GIS中強(qiáng)大的拓?fù)涔δ芸梢噪S時(shí)驗(yàn)證空間數(shù)據(jù)中所存在的沖突，減少人為失誤。

       4）GIS 的制圖顯示和輸出功能在水土保持中的作用

       GIS將空間信息以分層的形式管理，用戶可以根據(jù)需要來顯示所需的圖層數(shù)據(jù)，縮短系統(tǒng)的查詢時(shí)間，提高系統(tǒng)效率。

      水環(huán)境和資源監(jiān)測

      水資源和水環(huán)境監(jiān)測在水利信息化的工作中是非常重要的一環(huán)，因?yàn)橹挥姓莆樟斯┧托杷挠嘘P(guān)信息，才能科學(xué)、準(zhǔn)確地進(jìn)行水資源有效的配置和調(diào)度。水質(zhì)變化的信息對環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)評價(jià)和有效監(jiān)督也是非常重要的，有了準(zhǔn)確的水質(zhì)變化信息，我們就可以在水污染事件突發(fā)時(shí)，盡快找到污染源避免影響的擴(kuò)大。3S 技術(shù)特別是GIS 和RS 的發(fā)展為我們提供了快捷有效的監(jiān)測手段，監(jiān)測的內(nèi)容不僅包括水質(zhì)和水量等信息，還包括水資源配置的相關(guān)信息。

      GIS在水資源和資源監(jiān)測中的應(yīng)用

      1）運(yùn)用GIS 對水質(zhì)信息進(jìn)行管理，可以幫助規(guī)劃部門合理地選擇出能代表具體各流域和各地區(qū)的地表和地下水水質(zhì)總體狀況的監(jiān)測站點(diǎn)位置，以便進(jìn)行水質(zhì)水量連續(xù)自動(dòng)實(shí)時(shí)的監(jiān)測、水量調(diào)度和水污染控制。

      2）利用RS 技術(shù)的光譜分析技術(shù)可以辨別水污染的類型，再通過處理過的遙感影像圖和GIS 數(shù)據(jù)庫中基本地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加可以迅速找到受水污染的位置和其污染范圍，利用對污染物的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控可以得到水污染的擴(kuò)散過程情況。通過GIS 強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)和分析功能，可以幫助我們預(yù)測未來污染的擴(kuò)散可能范圍和路徑，為應(yīng)急指揮的決策提供依據(jù)。

      3）GIS不只具有強(qiáng)大的圖形展示和統(tǒng)計(jì)分析功能，還具有很強(qiáng)大的建模功能。通過用GIS 建立的水流演進(jìn)和調(diào)度系統(tǒng)模型，直觀演示過程，模擬不同的水量調(diào)度方案，為水利水資源開發(fā)利用和調(diào)度管理提供科學(xué)的決策依據(jù)。

      水資源規(guī)劃

      GIS 在工程規(guī)劃中的應(yīng)用，除了利用GIS 的功能，自動(dòng)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、土地特征分類圖外，還充分發(fā)揮了GIS 的分析和決策功能。如南水北調(diào)選線，水庫選址規(guī)劃，庫區(qū)建設(shè)評估，和工程設(shè)施監(jiān)測等。

      GIS在水資源規(guī)劃中的應(yīng)用

      1）水庫選址是利用GIS 中有關(guān)3D 和Spatial 的功能，根據(jù)備選地區(qū)的專題數(shù)據(jù)建立有效的淹沒模型，進(jìn)行大型水庫淹沒區(qū)和灌溉區(qū)灌溉面積的有效估算，模擬水庫水位高度和淹沒范圍，并自動(dòng)進(jìn)行容積和面積量算為規(guī)劃部門提供科學(xué)數(shù)據(jù)。

      2）在庫區(qū)建設(shè)評估中，利用GIS 建立的庫區(qū)DEM,可以直觀、快速、準(zhǔn)確地計(jì)算出各種庫容和淹沒面積及開挖土石方量，為施工方提供預(yù)算依據(jù)，提高工作效率，節(jié)省大量人力物力，提高了施工設(shè)計(jì)和管理的科學(xué)性和合理性。

      3）GIS 與RS 和GPS 結(jié)合還可以對大壩和堤防等水利工程進(jìn)行變形監(jiān)測。科學(xué)準(zhǔn)確的監(jiān)測有利于水利工程的維護(hù)管理，并建立與DEM 密切結(jié)合的水利工程管理系統(tǒng)，有助于工程管理，決策和工程效益評估等。