GIS技术在水利信息化管理中的应用

GIS技术在水利信息化管理中的应用

杨斌

深圳市深水水务咨询有限公司   广东.深圳 518000

摘要：随着水利事业的不断发展，GIS技术在我国的应用也日益广泛。水利信息化建设涉及大量的信息和资料，GIS技术是一种新型的、能够处理大量的、多源的空间数据的技术。本文着重阐述了GIS技术在水利管理、水利设备管理、水利设备管理、水利管理等领域的应用。

关键词：GIS技术；水利信息化管理；应用

引言：随着信息化时代的来临，水利建设也逐步走向信息化管理，各种现代化技术在实际中得到了广泛的运用。GIS技术在水利信息化建设中起到了很好的推动作用，它对水利建设的勘察、选址、地形图的编制、施工等都起到了很好的辅助作用。水利信息化管理是一个很复杂的工作，涉及很多方面，需要综合考虑，必须要有很强的数据收集和分析能力。

1、水利信息化管理

1.1水利信息化简介

我国水资源比较短缺，在全国范围内修建了许多水利工程。随着信息技术飞速发展，水利系统的管理工作也在不断地进行着。水利信息化管理包括三个方面：一是利用现代信息技术，利用遥测技术，实现对水资源的自动采集；实现了水资源的实时调度和实时监控；利用虚拟现实技术和利用计算机可视化技术模拟洪水演化，虚拟水利工程模拟和水资源调度。二是利用计算机、网络、自动化等技术，实现了对水利工程的智能控制，从而实现了对水利工程的远程监控。三是为了方便信息的处理和使用，确保信息的安全、高效的使用，使信息的管理标准化。

1.2水利信息化管理的特点

水利信息化是以信息化推动水利管理现代化的一种手段，它的重点是对工程水利的管理，同时，还可以进行水资源的管理。水资源的合理配置、节约和保护，是我国水资源的重要组成部分。执行这些内容需要更多的信息、功能点较多，因此必须对其进行全面的数据处理和分析。水利信息化管理系统的特点是：(1)水利信息化管理工作中存在着许多管理项目，信息量大；(2)在水利工程中，有大量的设备有待监控，其通信协议和运行模式也各不相同；（3）水利建设规模不断扩大，它与自然地理环境，社会经济发展，人口资源分布有很大关系。因此，在应对防洪、水质污染等突发事件时，必须将整个流域的有关资料进行全面的整合；（4）为了使水资源利用得到最优的利用，水资源的优化调度必须能够为虚拟环境提供仿真推理和决策支持。传统的技术手段在水利信息化方面存在着不足，GIS技术的兴起与发展为水利信息化建设提供了有力的支持。

2、信息化管理中的GIS技术

2.1GIS技术应用简介

GIS系统所分析和处理的数据对象都具有一定的空间性质，在同一空间坐标体系中，在不同的数据类型中，可以根据需求使用不同的数据结构，其中包含了水文、水质等，并对其进行实时监控。同时，利用空间数据的统一构造，形成了一套完整的信息数据体系，能够将信息进行分类，并将各种数据之间的关系建立起来。当前，利用 GIS技术对海量的空间数据进行存储和分析，是一项重要的信息化技术。利用GIS技术构建的一个统一的平台，可以将多个来源的数据进行整合和归类，同时还提供了图形化的操作与展示，以及空间上的综合信息，是一个通用的信息处理平台。

2.2GIS 技术在水利信息化管理中的优势

水利信息化管理是一种综合性的信息资源，其中的各个要素对其进行调度和决策具有重要的作用。由于不同的信息类型往往位于不同的子系统中，而信息的查询往往是在子系统中进行，因而很容易出现“信息孤岛”现象。因此，各种信息在综合监测和决策过程中彼此独立，难以对其进行全面的综合分析，已成为制约水利信息化发展的瓶颈。

GIS技术可以有效地解决以上问题，它可以对各种类型的数据进行分类，将不同的信息资源划分为不同的源级，并进行统一的管理；单个数据源的信息是相互独立的，并且基于其自身的空间相关性，大部分的据源层都能对其进行综合分析，从而得到所需要的结果。GIS技术在水利信息化管理中的应用具有以下优点：（1）在一个集成平台上，可以对各种数据进行分类、管理，使其彼此独立；（2）将不同的资料进行合并，并依据其空间关联度，统一查询、分析等处理；（3）支持地理、人文地理等常规地理信息资料的整合；（4）能够提取、分析、统计各种数据源信息，从而获得所需的信息；(5)空间分析的作用是指能够为综合决策提供辅助依据的综合信息。

3、GIS 技术在水利信息化管理中的应用

通过 GIS技术，可以达到下列目的：（1）建立统一的信息系统管理平台；通过建立一个统一的数据格式标准，可以把安全监测、水资源调度、水质监测、设备管理等系统有机地结合起来，从而达到信息共享的目的；（2）建设一个统一的设备监测平台；为各类监测设备建立统一的通信接口及运行指示，并为其提供一个统一的设备监测平台；（3）构建一个将地理环境与各种人文资讯相结合的数字化综合平台。通过对不同类型的用户需求，建立一个完整的数据集成平台与虚拟环境，并在此基础上形成一个完整的信息循环，实现对各种数据的可视化管理与调度；（4）能够为决策提供最大程度的智力支持。水资源管理要因势利导，针对不同的地域、人文特征制定不同的计划，构建符合实际情况的虚拟场景，并利用电脑技术进行建模，以达到最佳的决策效果（如图1）。

图1 GIS 水资源调度分析

3.1建立统一的信息平台

水利项目的信息化管理是一项十分复杂的工作，涉及的领域很多，涉及各种建设项目的安全监控、水闸的监控、水情的监控、各部门的设备管理、水资源的管理、人力资源的管理。所以，必须在管理系统中建立一个统一的数据规范，把多个数据融合到一起，实现多源信息的共享、互动和显示。在 GIS技术的运用下，可以在 GIS中对不同类型的数据源进行统一的规范，并根据 GIS的不同格式和扩展特性，对不同的数据源进行虚拟定义，并在此基础上对不同的数据源进行相应的划分（如图2）。

图2 水利监管平台

3.2通过 GIS 技术实现大范围流域的安全监控

目前，国内很多水利工程都是跨流域工程，涉及的涉及范围达几百公里，从客观上讲，从长远来看，要尽可能地减少运管人员。常规监测系统仅能在平面上显示监测数据，而不能真实地反映真实的地理环境。利用 GIS构建的地理地图能帮助使用者在地图上进行安全监测。

3.3通过 GIS 技术实现空间分布上的水质监控和数据分析

然而，由于社会经济的发展，水资源的污染日益严重，人们对其日益关心，因此，对其进行实时监测与分析已经成为一项日常工作。通过对水质瞬时变化的监测，可以对环境质量进行动态评估，并对其进行有效的监测，从而达到应对突发水污染的目的。传统的水质监测方法仅限于对水质进行简单的监测，数据以数字形式呈现，对水质的分析与预报形成了一座信息孤岛，不能与其他相关的地理信息等进行关联。尤其是涉及城市供水的水利项目，一旦出现污染，必须掌握城市人口分布、用水分布、供水管网分布等地理信息，必须掌握城市水质污染的空间分布情况。

3.4通过 GIS 模拟和监控水资源调度

水资源调度中存在着许多空间特性信息， GIS作为一种具有良好的空间特性的空间信息系统，它可以有效地对各种空间特性信息进行有效的分析，并运用遥感技术对地表水、地下水资源进行预测、监测、统计降雨分布，并将 GIS与水资源调度模型相结合，对调水过程进行了直观地显示，并对各类水调方案进行了模拟，实现了对调度的可视化，并充分发挥了辅助决策的作用。

在调水前，用 GIS地图显示目前流域的工程安全，并将其异常情况标记在地图上，并可查看区域内的监控设施和维护记录。利用GIS技术地图来显示目前的水量分布，并根据各供水单位的需求，对不同的调水模式进行仿真，最后得出最优的调水方案。

3.5通过 GIS 技术促进农田水利现代化

“精准农业”概念的提出和研究，是把 GIS技术用于农业（包括农田水利）在内的一次很好的尝试和实践。利用 GIS技术，将土壤类型、地形、作物覆盖等数据综合叠加，并在一定程度上构建了三种数据的空间关联，从而方便地对这三种数据进行分析；通过对不同主题元素地图的重叠，研究结果表明，不同因素与作物之间的交互作用及相互影响，并能反映出土壤pH值与产量之间的关系。通过GIS，可以实现灌溉区域的统计和分布、灌溉区域划分、河道管理、区域排水管理等功能，并能实现土壤类型的统计和分布、水文资料的管理和查询。将 GIS技术与流域水资源的地理信息相结合，对农业项目的建设具有重要的指导意义。如开挖渠道、铺设管道、治理河道等，以适应农业生产的需求。

结束语

GIS技术在我国得到了广泛的应用和认可，在基础测绘、城市建设、国防建设等领域得到了广泛的应用。在水利信息化建设中引入 GIS技术，可以有效地推动水利信息化建设，充分发挥技术优势，实现水利信息化建设中独特的空间信息收集与分析，是水利信息化建设中必不可少的一环。

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