一、前言

　　水利行業(yè)是關(guān)系到我國國計民生的重要基礎(chǔ)行業(yè)，我國政府對其的發(fā)展極其重視。為了實現(xiàn)水利信息化，在水利行業(yè)中推廣GIS技術(shù)。地理信息系統(tǒng)（GIS）通常泛指用于獲取、儲存、查詢、綜合、處理、分析、顯示和應(yīng)用地理空間數(shù)據(jù)及其與之相關(guān)信息的計算機系統(tǒng)。它把空間的邏輯思維延伸到了形象思維。在水利信息化系統(tǒng)建設(shè)中，地理信息系統(tǒng)（GIS）是系統(tǒng)構(gòu)建的框架，是輔助決策的工具，是成果展示的平臺。國內(nèi)水利行業(yè)應(yīng)用GIS技術(shù)始于90年代初期，大致經(jīng)歷了認識了解、初步應(yīng)用和結(jié)合GIS技術(shù)進行深入研究三個階段。最早接觸GIS技術(shù)的主要是一些科研院所和高等院校，當時的應(yīng)用只注重數(shù)據(jù)的可視化，主要發(fā)揮它的查詢、檢索和空間顯示功能，即只發(fā)揮了GIS的最低層次的功能。近年來，隨著GIS在水利領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷擴大，應(yīng)用層次也逐漸深入，一些部門將它作為分析、決策、模擬甚至預(yù)測的工具，其社會經(jīng)濟效益也比較明顯地顯示了出來。水利部提出了“以信息化帶動水利現(xiàn)代化”并在2001年，水利部專門召開了“GIS技術(shù)在水利中的應(yīng)用”研討會，在會的各級領(lǐng)導(dǎo)和各級專家對在水利中推廣應(yīng)用GIS技術(shù)提出了許多有建設(shè)性的意見和觀點，這必將推動GIS在水利行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展進入更高更深的層次。

　　二、GIS技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用

　　我國是一個水資源相對緊缺的國家，洪澇災(zāi)害、干旱缺水和水污染等問題十分突出，即水資源短缺與洪澇災(zāi)害頻繁發(fā)生并存，洪澇災(zāi)害與干旱災(zāi)害并存。資源性缺水與水質(zhì)性缺水并存。這一系列的現(xiàn)象嚴重制約了國民經(jīng)濟和社會發(fā)展。

　　任何一項先進技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展都必須依附于生產(chǎn)的需要。GIS技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用也主要圍繞著上述主要問題。

　　1.GIS在防洪減災(zāi)方面的應(yīng)用

　　我國幅員遼闊，自然地理地貌條件十分復(fù)雜，洪澇災(zāi)害發(fā)生頻繁，使國家和個人都蒙受了很大的經(jīng)濟損失。隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的防洪工作將逐步從“以洪水為敵”的控制洪水向體現(xiàn)水資源特性的洪水管理轉(zhuǎn)變，全面建成覆蓋全國的水利信息網(wǎng)絡(luò)，其中防洪減災(zāi)屬于重點應(yīng)用系統(tǒng)。

　　目前GIS技術(shù)在防洪減災(zāi)方面的應(yīng)用主要有以下四種類型。

　　（1）防汛決策支持系統(tǒng)或信息管理系統(tǒng)的平臺

　　在國家防汛指揮系統(tǒng)總體設(shè)計框架下，目前流域或省、自治區(qū)、直轄市的防汛決策支持系統(tǒng)或防汛信息管理系統(tǒng)都以GIS為平臺。GIS在這些系統(tǒng)中的作用主要有以下幾個方面：

　　空間數(shù)據(jù)處理、查詢、檢索、更新和維護；

　　利用空間分析能力和可視化模擬顯示為防汛指揮決策提供輔助支持；

　　為各類應(yīng)用模型提供實時數(shù)據(jù)；

　　優(yōu)化模型參數(shù)；

　　預(yù)報預(yù)測和防汛信息及決策方案的可視化表達。

　　（2）災(zāi)情評估

　　在災(zāi)情評估中，GIS作為基礎(chǔ)平臺，它充分利用了自己的查詢和分析功能以及可視化模擬的能力，發(fā)揮了很多別的系統(tǒng)不具備的作用：

　　基礎(chǔ)背景數(shù)據(jù)（包括地理、社會、經(jīng)濟）的管理；

　　空間和屬性數(shù)據(jù)查詢、檢索、統(tǒng)計和顯示的基礎(chǔ)；

　　災(zāi)情數(shù)據(jù)的提取和分析；

　　災(zāi)情的模擬和可視化表達；

　　對決策起輔助作用的工具。

　　目前洪澇災(zāi)害的監(jiān)測評估業(yè)務(wù)運行系統(tǒng)已在水利部遙感技術(shù)應(yīng)用中心投入運行。

　　（3）洪澇災(zāi)害風(fēng)險分析與區(qū)劃

　　洪澇災(zāi)害風(fēng)險分析是分析不同強度的洪水發(fā)生概率及其可能造成的損失。它包括洪水的危險性分析，承災(zāi)體的易損性和損失評估。采用GIS技術(shù)，可以將上述三方面所涉及到的諸多自然，地理和社會因子附上相應(yīng)的權(quán)重進行空間疊加，是進行洪澇災(zāi)害風(fēng)險分析與區(qū)劃的有效手段。GIS發(fā)揮的作用有：

　　多源、多尺度和海量數(shù)據(jù)的管理；

　　空間數(shù)據(jù)的疊加與綜合處理；

　　圖形處理的特殊功能。

　　（4）城市防洪

　　由于城市社會經(jīng)濟地位和社會影響的特殊性，防洪工作尤其重要。同時由于許多城市都是依水而建和城市不透水面積大，產(chǎn)流量大等特點，防洪工作的難度比農(nóng)村地區(qū)大，所以GIS在城市防洪中發(fā)揮的作用除了一般防洪減災(zāi)決策支持系統(tǒng)外，還利用其的時空特征分析和高分辨率數(shù)據(jù)的處理功能在城市防洪減災(zāi)中發(fā)揮了更多更大的作用，目前比較突出的有以下幾個方面：

　　城市積水、退水的預(yù)報預(yù)測；

　　現(xiàn)有排水設(shè)施（排水管網(wǎng)、泵站等）信息的管理；

　　排水設(shè)施的規(guī)劃，設(shè)計和施工管理；

　　暴雨時空特征分析（4DGIS）；

　　以街道為統(tǒng)計單元和以街區(qū)為空間單元的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)空間展布；

　　暴雨分布及積水街道分布的可視化顯示；

　　高分辨率、多層次、多源和更新頻繁的數(shù)據(jù)的存儲、維護和管理。

　　由于城市防汛信息管理及決策支持系統(tǒng)的復(fù)雜性，不少方面還在繼續(xù)深入，可以肯定的是GIS技術(shù)在這進程中能發(fā)揮的作用。

　　2.GIS在水資源管理方面的應(yīng)用

　　我國水資源短缺，而且分布極不均勻。同時由于社會經(jīng)濟飛速發(fā)展的過程中對環(huán)境保護不力，因此在資源性缺水的同時又加上水質(zhì)性缺水，水資源嚴重短缺又存在有水資源浪費。面對如此嚴峻的形勢，水資源的管理工作已經(jīng)被賦上了維系社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的歷史性重任。由此也決定了必須用現(xiàn)代化的手段，實現(xiàn)以信息化為基礎(chǔ)的技術(shù)來對水資源進行監(jiān)控管理，才能解決好資源水利中的諸多復(fù)雜問題，這也為GIS提供了大顯身手的機會。

　　水資源信息的面非常廣，如上圖所示，有水文氣象，地理，地質(zhì)，水質(zhì)，水利工程，水處理工程，各行各業(yè)與生活需水量等等。所以這些數(shù)據(jù)既有歷史的，又有實時或現(xiàn)狀的，從性質(zhì)上決定了其多源，多時相，多種類和動態(tài)這幾個基本特征。水資源信息管理系統(tǒng)發(fā)揮了從時間，空間上了解水資源的現(xiàn)狀與變化，通過模擬可視化直觀地表示水資源狀況，有助于讓研究人員和決策人員了解水資源的變化規(guī)律，通過信息處理和分析，提供管理的基礎(chǔ)信息與手段，完善水資源信息的管理與更新，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。