基于GIS的水資源管理信息系統(tǒng)探究

【摘要】闡述了我國(guó)水資源管理信息系統(tǒng)的建立，在此基礎(chǔ)上探討了基于GIS的水資源管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用理論和總體結(jié)構(gòu)，并提出了建立水資源管理信息系統(tǒng)的作用，旨在為不斷提高水資源管理水平，確保水資源得到合理的使用。

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng)；水資源管理；數(shù)據(jù)庫(kù)

水資源管理工作是重點(diǎn)在于獲取可靠而全面的水資源信息。近年來(lái)，在水資源管理過(guò)程中，地理信息系統(tǒng)（GIS）由于具有高效的空間數(shù)據(jù)的維護(hù)能力、強(qiáng)大的檢索功能等優(yōu)勢(shì)，從而在水資源管理工作得到了廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅可以使水資源管理人員及時(shí)獲取相關(guān)信息，做出準(zhǔn)確的決策，而且為水資源管理工作提供一個(gè)可靠的工作平臺(tái)。下面結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，就GIS的水資源管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行了論述。

1、水資源管理信息系統(tǒng)的建立

所謂的水資源管理信息系統(tǒng)，主要是指以計(jì)算機(jī)硬件及地理信息系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，應(yīng)用遙感，攝影測(cè)量等技術(shù)手段對(duì)水資源信息進(jìn)行采集，并通過(guò)圖像處理等手段，結(jié)合水資源的空間與數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建水資源規(guī)劃與管理的一種信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有以下幾個(gè)方面的功能：

（1）水資源信息采集、存儲(chǔ)、處理；

（2）建立模型庫(kù)，實(shí)施對(duì)信息的查詢(xún)、檢索、分析評(píng)價(jià)、輸出等，從而實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用目標(biāo)，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)久發(fā)展。

1.1 水資源管理信息系統(tǒng)目標(biāo)的建立

水資源管理信息系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)水利信息化的重要手段。其總體目標(biāo)如下：根據(jù)水資源管理的技術(shù)路線，以可持續(xù)發(fā)展為基本指導(dǎo)思想，體現(xiàn)和反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源的需求，分析水資源開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)、通信、3S、遙測(cè)、數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體等技術(shù)，以及決策支持理論、系統(tǒng)工程理論、信息工程理論，建立一個(gè)能為政府主要工作環(huán)節(jié)提供多方位、全過(guò)程管理信息系統(tǒng)。

1.2 水資源管理信息系統(tǒng)模式的建立

水資源管理信息系統(tǒng)是屬于地理信息系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用研究領(lǐng)域，它具有地理信息系統(tǒng)的一般屬性，其建立的方法和過(guò)程具有一般地理信息系統(tǒng)的共性，總體可分為系統(tǒng)的分析、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)三大步驟。當(dāng)然，水資源管理信息系統(tǒng)的建立除了具有一般GIS應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)，也有其自身的許多特點(diǎn)。

水資源管理信息系統(tǒng)的建立模式：以GIS軟硬件作為基礎(chǔ)，利用遙感圖像或水資源分布圖等各種圖件進(jìn)行掃描或數(shù)字化， 建立幾何數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)水資源管理的各種信息進(jìn)行整理， 輸入水資源管理相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)建立屬性數(shù)據(jù)庫(kù)；從水資源利用與管理的實(shí)際出發(fā)，確立二次開(kāi)發(fā)建立的應(yīng)用模型；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體調(diào)整與完善，實(shí)現(xiàn)水資源管理信息系統(tǒng)的建立。

1.3 計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)的選擇

GIS在硬件方面以工作站PC機(jī)占主導(dǎo)。目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)市場(chǎng)常見(jiàn)的軟件大約有300多種，功能較為齊全的也有十幾種，市場(chǎng)中常見(jiàn)的GIS軟件產(chǎn)品主要有以下類(lèi)型：ARC/INFO、MapInfo、MapGIS、Genamap、Geo/SQL等。以上軟件基本上都能夠滿(mǎn)足水資源管理信息系統(tǒng)的實(shí)際需要。

2、基于GIS的水資源管理信息系統(tǒng)分析

GIS的水資源管理信息系統(tǒng)主要由輸入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、功能系統(tǒng)以及輸出系統(tǒng)等部分組成，這此系統(tǒng)的應(yīng)用理論和總體結(jié)構(gòu)如下

2.1 輸入系統(tǒng)

基于GIS的水資源管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入有多種形式： 掃描儀掃描圖件， 遙感影像， 數(shù)字化圖件，測(cè)繪數(shù)據(jù)，文獻(xiàn)資料等。對(duì)于掃描儀和遙感圖像輸入需進(jìn)行圖像的校正和配準(zhǔn)。

在輸入系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是建立水資源管理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其可靠性程度是建立水資源管理信息系統(tǒng)成敗的關(guān)鍵。在對(duì)水資源管理過(guò)程中，所涉及到的信息有環(huán)境、地質(zhì)、測(cè)量、經(jīng)濟(jì)、管理等各領(lǐng)域的數(shù)據(jù)資料，其來(lái)源有水文、地質(zhì)、地形地貌圖，利用遙感獲取的影像圖， 當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)提供數(shù)據(jù)，實(shí)地觀測(cè)的數(shù)據(jù)，調(diào)查數(shù)據(jù)等。統(tǒng)計(jì)資料以圖形、圖像、表格文本等形式保存，是一多源、多尺度的數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)在形成與積累的過(guò)程中時(shí)間較長(zhǎng)，格式不一，因此在建立水資源管理信息系統(tǒng)的過(guò)程中，對(duì)于數(shù)據(jù)的質(zhì)量要嚴(yán)格把關(guān)。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理是水資源管理信息系統(tǒng)的核心部分，數(shù)據(jù)庫(kù)包括空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)， 二者通過(guò)相互匹配建立對(duì)應(yīng)關(guān)系。除此之個(gè)，我們要根據(jù)水資源管理的特點(diǎn)，建立適合本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的模型庫(kù)和GIS的圖形編輯等。

GIS雖然具有空間分析功能， 但一般都是一些通用的， 側(cè)重于圖形操作方面的模塊（復(fù)合分析、緩沖區(qū)分析等）。要使GIS在特殊的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，就必須開(kāi)發(fā)適合本專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用模型，來(lái)彌補(bǔ)GIS在這一方面的不足。模型的建立一般有兩種思想：一是是利用已有的GIS軟件的二次開(kāi)發(fā)功能，在GIS軟件的基礎(chǔ)上建立專(zhuān)業(yè)應(yīng)用模型。二是以現(xiàn)代面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)，以GIS軟件為技術(shù)指導(dǎo)，建立面向?qū)ο蟮乃Y源管理信息系統(tǒng)，此種方法主要是面向水資源管理的要求建立起來(lái)的系統(tǒng)，但所需時(shí)間長(zhǎng)，工作量大， 難度較大。從綜合比較來(lái)看，建立水資源管理信息系統(tǒng)，以GIS現(xiàn)有軟件為基礎(chǔ)，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)建立模型庫(kù)為較優(yōu)。隨著組件化GIS和構(gòu)件化GIS的發(fā)展日趨成熟，為GIS模型庫(kù)的應(yīng)用及推廣提供了技術(shù)支持。

2.3 功能系統(tǒng)

水資源管理信息系統(tǒng)的建立具有以下功能：信息處理，水資源系統(tǒng)特性分析，社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)變化分析，生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)變化分析，可持續(xù)水資源管理優(yōu)化模型，方案擬定與仿真模型， 可以自動(dòng)生成流域自然地理和社會(huì)要素底圖，以及以這些底圖為基礎(chǔ)的流域水資源供需圖、灌溉規(guī)劃圖、水污染分布圖、洪水來(lái)源以及洪水影響圖等，可以完成流域內(nèi)水資源蓄量、分布、水資源與人口分布關(guān)系的分析、水資源與區(qū)域社會(huì)關(guān)系的分析、預(yù)測(cè)信息等地理分布上的查詢(xún)和管理，其中包括單一對(duì)象相關(guān)信息的查詢(xún)，以及剖面顯示、補(bǔ)給和開(kāi)采模擬，同時(shí)還可建立地下水資源管理空間輔助決策支持系統(tǒng)，預(yù)測(cè)地下水動(dòng)態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)等等。

2.4 輸出系統(tǒng)

經(jīng)過(guò)水資源管理信息系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的分析，為用戶(hù)提供專(zhuān)題地圖， 以及分析結(jié)果數(shù)據(jù)， 根據(jù)圖形和結(jié)果數(shù)據(jù)，最終形成課題研究報(bào)告，為有關(guān)部門(mén)和領(lǐng)導(dǎo)提供參考和決策依據(jù)。

3、建立水資源管理信息系統(tǒng)的作用

通過(guò)建立水資源管理信息系統(tǒng)，大大提高了水資源管理水平，實(shí)現(xiàn)了水資源的利用率，進(jìn)而達(dá)到提升人們的生活水平和質(zhì)量。具體來(lái)說(shuō)，建立水資源管理信息系統(tǒng)具有以下幾個(gè)方面的作用。

（1）通過(guò)水資源管理信息系統(tǒng)圖形顯示，可以反映出水資源的分布狀況及其污染程度。（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）

（上接第頁(yè)）便于進(jìn)行水資源的宏觀管理。同時(shí)，系統(tǒng)收集錄入了城市各降雨站點(diǎn)的歷年降雨資料、地表水、地下水的歷史資料信息，以更好地掌握和了解城市的水資源總量、地理分布等。

（2）能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和管理，更好地掌握了用戶(hù)的供用水情況。通過(guò)設(shè)置在線監(jiān)控裝置，及時(shí)掌握各地區(qū)的工業(yè)用水情況，并通過(guò)系統(tǒng)對(duì)比分析，對(duì)企業(yè)的用水提出指導(dǎo)意見(jiàn)，督促企業(yè)加大節(jié)水力度，以提高水資源的重復(fù)利用率。

（3）制定水資源管理預(yù)警信息系統(tǒng)，為水污染事故應(yīng)急求救援方案提供輔助決策依據(jù)。同時(shí)，提高了水利執(zhí)法效率。通過(guò)在飲用水源地安全監(jiān)控裝置，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理危害水源地安全的行為，提高了執(zhí)法效率，這樣有利于飲用水源地的安全保障。

（4）提高辦公效率。通過(guò)GIS的水資源管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上辦公系統(tǒng)，對(duì)于內(nèi)部文件流轉(zhuǎn)、取水審批，管理程序提供了方便快捷的操作平臺(tái)，從而大大提高了內(nèi)部管理效率。

4、結(jié)束語(yǔ)

基于GIS的水資源管理信息系統(tǒng)是一個(gè)嶄新的研究課題，是水資源管理工作在利用高新技術(shù)方面的一項(xiàng)重要舉措。隨著現(xiàn)代GIS技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用推廣，必將使得我國(guó)水資源管理工作能順利、有效的實(shí)施，從而確保水資源管理的可持續(xù)發(fā)展。建立水資源管理信息系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到諸多方面的因素，還有許多大量的工作需開(kāi)展。

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