水資源綜合評價中的信息管理系統(tǒng)

尹紅美

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（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊，新鄉(xiāng)，453002）

摘要　目前，GIS技術(shù)在我國水資源評價、規(guī)劃和管理中的應用處于起步階段，其應用的深度和廣度還有待進一步拓展。GIS因其技術(shù)上的特點，在區(qū)域水資源評價、規(guī)劃和管理的各個環(huán)節(jié)中，分別有著各自的工作方法和特點。例如，在數(shù)據(jù)的收集階段，由于GIS支持遙感、站點、社會調(diào)研等調(diào)查手段，還可以利用所提供的技術(shù)能力，完成數(shù)據(jù)格式的相互轉(zhuǎn)換，從而使各種水資源及其開發(fā)利用的原始數(shù)據(jù)得以完善使用。因此，GIS技術(shù)應用的重點在于拓展數(shù)據(jù)調(diào)查的廣度和深度，為開展水資源評價、規(guī)劃和管理等工作提供條件和強大的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞　GIS信息　管理　水資源

1　GIS的概念及特點

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS），產(chǎn)生于20世紀60年代，最初的定義是“用來存儲、提取、分析地理信息的軟件系統(tǒng)”。在幾十年的發(fā)展中，地理信息系統(tǒng)的能力不斷提高，應用不斷擴大，定義也隨之不斷拓展。1996年美國國家地理信息與分析中心（NCGIA）的Michael G在“地理信息系統(tǒng)與環(huán)境模擬”會議上給出的GIS定義為：“在世紀化地理信息這個大題目下的廣泛的行為活動。”地理信息系統(tǒng)（GIS）是綜合處理和分析空間數(shù)據(jù)的技術(shù)，它的發(fā)展為科研和管理決策人員提供了有關(guān)區(qū)域綜合、方案優(yōu)選和戰(zhàn)略決策等方面可靠的地理和空間信息。主要內(nèi)容的特點是：

1.1　空間模型

它可以將現(xiàn)實世界抽象為相互聯(lián)結(jié)不同特征的層面（layer）組合，進行空間的查詢和分析。

1.2　地理參考系

空間數(shù)據(jù)包括絕對位置信息（經(jīng)緯度坐標）以及相對位置信息（統(tǒng)計調(diào)查值等），GIS的地理坐標系可有效幫助用戶在地球表面任意空間定位。

1.3　矢量和柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

GIS數(shù)據(jù)包括矢量和柵格兩種基本模式。矢量數(shù)據(jù)以點、線、面方式儲存管理，是表現(xiàn)離散空間、特征的最佳方式；柵格數(shù)據(jù)是通過一系列網(wǎng)格單元表達連續(xù)地理特征。

2　GIS的應用前景

近年來隨著GIS技術(shù)從外圍到內(nèi)核上的進展，使得GIS的能力不斷增強，應用范圍也不斷擴大。GIS自身同時具備了解決水資源問題的能力，在水資源領域的應用條件逐漸成熟起來，其技術(shù)上的拓展使區(qū)域水資源評價、規(guī)劃和管理中的應用成為可能，具體表現(xiàn)在以下三個方面：

2.1　計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展

GIS受益于計算機硬件近年來令人驚嘆的長足進步，大量數(shù)據(jù)的高速處理能力使GIS的實際應用范圍急劇擴大，并且硬件的性能提高和GIS軟件價格的下降為GIS的推廣、普及提供了基礎。另外，網(wǎng)絡系統(tǒng)是GIS軟件采用分布式結(jié)構(gòu)的基礎，高性能數(shù)據(jù)處理機服務器和人機交互與客戶機配合使用（client/sever），有效地處理了效率和成本之間的矛盾。GIS同時跟進采用了這些技術(shù)。

2.2　大規(guī)模數(shù)字化地理信息的出版

隨著GIS的普及，對數(shù)字化信息的需求越來越迫切。一個明顯的趨勢是大型的數(shù)字化地理信息產(chǎn)品不斷推向市場，另外開始把數(shù)據(jù)庫和常用必需的GIS功能整合成產(chǎn)品，客戶可以直接使用，發(fā)布的信息種類也由初期的基本地形圖擴大到專業(yè)數(shù)據(jù)上。1998年ESRI發(fā)行的“First Dtreet—With Tiger 94 files”。

就是一個完整的覆蓋了全美國的GIS數(shù)據(jù)庫。在萬維網(wǎng)上也已經(jīng)有大量的免費數(shù)據(jù)提供使用。這些數(shù)據(jù)有的是樣品，有的是各類公司和組織的服務。例如美國聯(lián)邦政府緊急災害處理中心FEMA的河流數(shù)據(jù)庫在萬維網(wǎng)上免費提供各地區(qū)水災風險的水文信息供民眾參考。中國測繪局與ESRI合作發(fā)行的“中國數(shù)字地圖”是中國政府出版的第一個全國1∶100萬的數(shù)字地圖，包括了道路、河流、居民、行政邊界等基本要素，是中國出版大型GIS數(shù)據(jù)庫的開端。

2.3　地理學的發(fā)展

地理學是GIS的科學基礎，為信息科學提供了空間定位檢索分析的規(guī)律和技術(shù)，也提供了整合地理信息特征的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的構(gòu)架和依據(jù)。地理學的迅速發(fā)展極快地改變著GIS的面貌。在GIS成功地描述大量的地理現(xiàn)象后，已經(jīng)開始進一步用于模擬地理的變化過程。例如圖論網(wǎng)絡功能在GIS的成功實現(xiàn)，為模擬水文、交通、管網(wǎng)等地理過程創(chuàng)造了條件；又如Arc/Infor Grid對擴散現(xiàn)象的描述，為模擬運動過程提供了條件。三維模型表達的實現(xiàn)，也同時增強了真實地理現(xiàn)象的能力。Arc/INGO Tin和ArcView 3D Analyst的廣泛應用是很好的實例。ArcView和Map Object和GPS的結(jié)合也提供了條件。

3　GIS在水資源綜合評價中信息管理系統(tǒng)的功能

3.1　直觀、理性的可視化功能

常用的CAD軟件如AUTOCAD等，往往圖形能力強而相對屬性數(shù)據(jù)的管理能力弱，所以一般只能作繪圖使用。而地理信息系統(tǒng)由于其對空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的綜合分析能力，彌補了其他工具純圖形、純數(shù)字的缺陷，而使空間數(shù)據(jù)的圖形表現(xiàn)和屬性數(shù)據(jù)的空間分析有了很大程度的提高，因而可以提供一個直觀、理性的可視化工具。可視化可促進建立概念及提高對事物的觀察力。

3.2　大量空間數(shù)據(jù)的儲存和管理功能

與人們早期對數(shù)據(jù)的掌握不同，今天是數(shù)據(jù)爆炸的時代。正如Naibitt所說：“我們第一次擁有如此眾多的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)不僅僅是自新的，而且是再生的。問題的關(guān)鍵不在于他們是否夠用，而在于我們將會被他們所淹沒”。這些空間的、非空間的數(shù)據(jù)，靜態(tài)的、動態(tài)的表示在GIS中可以實現(xiàn)。以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為支持之一的GIS，開發(fā)了對大型數(shù)據(jù)庫儲存、管理的能力，并提供了對數(shù)據(jù)快速查詢的功能。ARC/INFOR開發(fā)的SDE（Special Database Engine），作為一個高性能的空間數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，提供了用戶對超大型地理數(shù)據(jù)庫的訪問能力。通過SDE對以百萬個數(shù)據(jù)查詢的響應時間小于0.03s，從1500萬個點中選擇8000個點中的響應時間小于0.04s。使用者可以獲得快速和適時的結(jié)果。在管理容量越來越復雜的情況下，建立超大型的數(shù)據(jù)庫是必要的。必須有一個綜合統(tǒng)一的系統(tǒng)來管理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的已知性和完整性才能得到保證。GIS為大量的區(qū)域水環(huán)境的空間數(shù)據(jù)提供了儲存和管理的能力。

在水資源綜合評價管理系統(tǒng)中，可以完成各種地圖信息的輸入編輯，建立地圖數(shù)據(jù)文件，主要有矢量和柵格兩種數(shù)據(jù)類型。在系統(tǒng)的支持下，還可以對與水資源相關(guān)的所有圖形按圖幅范圍、圖幅表示內(nèi)容、圖幅比例尺以文件方式逐級管理。

GIS支持多種形式的空間數(shù)據(jù)方式，并可通過數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換使之為區(qū)域水資源管理服務。傳統(tǒng)的現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)一般是將地圖數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫，而隨著GIS和相關(guān)的CPS的發(fā)展，使GPS獲得的數(shù)據(jù)可以直接提供給GIS使用，遙感的結(jié)果經(jīng)過人工解譯或計算機解譯也可直接納入GIS的數(shù)據(jù)庫中。GIS對空間數(shù)據(jù)多種表現(xiàn)形式的支持使空間信息可以直接為區(qū)域水資源管理服務，并使水資源管理工作得到全面、多層次地體現(xiàn)。

3.3　提供良好的數(shù)據(jù)維護和更新功能

GIS提供了圖幅變形矯正、接邊、核對等空間數(shù)據(jù)維護技術(shù)，空間數(shù)據(jù)的增加、刪除和更改在數(shù)據(jù)庫中可以很快得到實現(xiàn)。另外，通過網(wǎng)絡分布式管理，可以使更新的數(shù)據(jù)迅速地體現(xiàn)在相應的模塊并傳遞給相應的應用客戶。GIS這種良好、快速的數(shù)據(jù)維護和更新能力，從長遠來看，提高了水資源管理的時間效益。

3.4　基于空間的數(shù)據(jù)分析功能

基于GIS的水資源綜合評價信息管理系統(tǒng)提供了查詢、疊加、分類、網(wǎng)絡、鄰近、數(shù)字高程模型等空間數(shù)據(jù)的分析功能。

3.4.1　查詢和量算

GIS提供的查詢和量算功能可以進行空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的相互量算。通過地理信息系統(tǒng)查詢和量算的功能，可以實現(xiàn)圖文互查，首先，可以按屬性信息的要求來查詢空間信息的位置（即“文查圖”）和按空間位置來查詢屬性信息（即“圖查文”）。其次，可以實現(xiàn)系統(tǒng)中點、線、面元素的相互查詢。例如，從線到點的查詢可以實現(xiàn)對某一線性元素如河流上點元素（排污口）的信息查詢（位置、特征等）。

3.4.2　疊加

疊加的基本思路是：在利用地圖進行資源評價和土地利用規(guī)劃過程中，人們認為地球表面的各個要素不是彼此獨立地進行作用，而是相互影響、綜合地進行作用的。因此，有必要進行綜合的、多學科的評價。進行這類綜合評價工作的一個簡單方法是在一個透明的正面上復合（疊加）各種資源地圖的透明拷貝，然后在疊加的地圖上尋找各種屬性恰好適宜的地點。這種方法與計算機技術(shù)結(jié)合，在網(wǎng)格紙上打印出需要值來制作單因素地圖，疊加這些網(wǎng)絡值，用行式打印機字符疊加的方式產(chǎn)生適宜的灰度來表示綜合評價的值，這就是基于網(wǎng)格的GIS。最終獨立信息系統(tǒng)中的疊加是把分散到不同層上的空間和屬性信息按相同的空間位置疊加在一起，成為新的一層。疊加的過程主要是對空間信息及其相應屬性信息進行集合的交、并、補的運算，也可以進一步對屬性做其他運算。

3.4.3　分類

分類的目的是為了把復雜的事物進行簡化，從而便于進一步地思考和分析。人類正是借助分類的方法來揭示自然界的內(nèi)在規(guī)律。實質(zhì)上，對空間數(shù)據(jù)的分類，就是對空間信息的分析過程。GIS對區(qū)域水環(huán)境管理提供了從單元素到多元素的分類方法，并提供了自動分類的有效功能。

3.4.4　網(wǎng)絡分析

網(wǎng)絡分析功能的涵義是借助線性要素的組合來描述某種資源或物質(zhì)在空間上的運動，借助網(wǎng)絡分析，通過線性阻抗等方法的計算，可以實現(xiàn)路徑選擇、負荷估算、職員分配、時間和距離的統(tǒng)計等。在基礎設施的布點分析等方面，網(wǎng)絡分析都有很好的應用價值。

3.5　數(shù)字高程模型

與一般的點、線、面不同，自然地形是一個連續(xù)起伏變化的表面，往往沒有明確的邊界。傳統(tǒng)的地圖制圖，常常用等高線來表示地形、地貌。從二維的角度，等高線便于視覺觀察和分析，也可做手工的量算。但把等高線作為數(shù)據(jù)存儲起來，不便于計算機進行分析，而且手工方式產(chǎn)生等高線費時費力，為此，產(chǎn)生了以計算機為基礎的數(shù)字高程模型（DEM）或數(shù)字地形模型（DTM）。通過對數(shù)字高程模型的點、線、面賦予特殊的屬性、高程，可以使其變成三維的表面模型。數(shù)字高程模型提供了對空間屬性數(shù)據(jù)的直觀分析，可以用于代表分析、匯流路徑分析。

水資源綜合評價的目的在于了解水源的數(shù)據(jù)、質(zhì)量及其時空分布、水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀等，以達到調(diào)控人類自身活動，合理開發(fā)和高效利用水資源，防止水資源的污染和再生環(huán)境的破壞，從而保護人類生存和經(jīng)濟社會的穩(wěn)定發(fā)展。水資源管理是一種克服人類經(jīng)濟社會生活的盲目性和主觀隨意性的科學管理與決策活動。近年來隨著計算機的發(fā)展和GIS技術(shù)的進步，帶來了這種科學決策和管理信息的新方法，改進了以往水資源管理的工作方法，因而基于GIS的信息管理技術(shù)是當前最先進的科學管理方法。在水資源評價、規(guī)劃和管理方面，很強的圖形顯示功能和帶有時間的三維GIS，有利于水文水資源工作者研究流域或區(qū)域的水文空間分布，并有助于了解降雨、地表水和地下水等在時間和空間上的變化情況。地理信息系統(tǒng)以管理大量的空間屬性見長，可以作為空間屬性數(shù)據(jù)的有效管理工具。應用地理信息系統(tǒng)，可以管理、分析、處理大容量的空間屬性數(shù)據(jù)，特別是水文水資源各要素中的應用，解決了水文、氣象和水文地質(zhì)等分析工作中長期以來存在的數(shù)據(jù)量不足和信息量不豐富的問題。同時，當前地理信息系統(tǒng)的低成本趨勢、具有實時預報的特點和數(shù)據(jù)的可持續(xù)利用，在水資源評價、規(guī)劃和管理領域中具有廣泛的應用前景。

水政水資源管理專業(yè)就業(yè)方向與就業(yè)崗位有哪些

高考 填報志愿 時，水政水資源管理專業(yè) 就業(yè)方向 與 就業(yè) 崗位有哪些是廣大考生和家長朋友們十分關(guān)心的問題，以下是相關(guān)介紹，希望對大家有所幫助。

一、就業(yè)方向與就業(yè)崗位

面向水資源工程技術(shù)人員、水生態(tài)和江河治 理工 程技術(shù)人員、水利工程管理工程技術(shù)人員等職業(yè)，水資源管理、水環(huán)境監(jiān)測、水文服務、水土保持等崗位(群)。

二、主要專業(yè)能力要求

1.具有運用各種通用辦公軟件、智能物聯(lián)基礎設施的能力；

2.具有水文水資源GIS技術(shù)應用與處理的能力；

3.具有水文信息采集、分析、處理及系統(tǒng)運維的能力；

4.具有在河湖管理中應用水政監(jiān)察、水政執(zhí)法、河(湖)長制的能力；

5.具有參與工程水文水利計算、小流域水資源規(guī)劃設計 工作 的初步能力；

6.具有編制水資源技術(shù)經(jīng)濟評價、水資源論證報告的能力；

7.具有河流水環(huán)境智能監(jiān)測、分析、處理的能力；

8.具有利用現(xiàn)代信息技術(shù)對水資源工程進行智慧運行維護的能力；

9.具有探究 學習 、終身學習和可持續(xù)發(fā)展的能力。

三、職業(yè)類 證書 舉例

職業(yè)技能等級證 書 ：地表水(河湖庫灣)水質(zhì)監(jiān)測

gis在環(huán)境科學中的應用

gis環(huán)境科學；應用研究

環(huán)境科學主要是對大氣、土壤、生物、水的研究，詮釋人們在自然環(huán)境中對自然環(huán)境的影響與自然萬物生存規(guī)律。GIS技術(shù)和環(huán)境科學在研究目標與方法上具有一定相通性。現(xiàn)階段，將GIS技術(shù)應用在環(huán)境科學中能夠更好的挖掘潛力，為環(huán)境的檢測、評估、規(guī)劃、管理等方面創(chuàng)造更廣闊發(fā)展空間。

GIS技術(shù)環(huán)境監(jiān)測

1、大氣環(huán)境監(jiān)測

現(xiàn)如今，城市化進程的加快，人口逐漸增加、交通加壓較大，工業(yè)生產(chǎn)成為社會經(jīng)濟發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)。但工業(yè)生產(chǎn)中排放大量化學物質(zhì)和汽車尾氣，造成城市空氣環(huán)境受到?jīng)_擊而逐漸降低質(zhì)量。對此，凈化空氣、提高空氣質(zhì)量成為現(xiàn)階段城市發(fā)展的當務之急。大氣環(huán)境有一定的空間性特點，空氣流動較快，地面是自然環(huán)境中空氣不可穿越的固體界限。GIS技術(shù)的出現(xiàn)，能夠有效進行信息環(huán)境監(jiān)測，通過地理信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫管理搜集、整合存在的污染物質(zhì)、規(guī)模、工廠位置信息等，構(gòu)建完整的地理信息數(shù)據(jù)庫。隨后，利用GIS技術(shù)空間研究與數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)得出污染物質(zhì)在大氣中的分布形式。最后，獲得污染空間與標準狀況。現(xiàn)階段，GIS技術(shù)已經(jīng)在一些項目監(jiān)測中得到了推廣與應用，效果顯著。

2、GIS技術(shù)水資源環(huán)境監(jiān)測

水資源是我們生活的重要組成部分，是維持生命的主要物質(zhì)具有重要作用。但是現(xiàn)階段水資源緊缺并且水污染問題嚴重，使得大量水源不可作為生活用水。現(xiàn)階段，GIS技術(shù)應用在水資源監(jiān)測中也較為常見。GIS技術(shù)中的空間信息與分析系統(tǒng)能夠?qū)λY源環(huán)境空間信息進行深入研究分析，達到科學有效的組織與監(jiān)測，便于管理人員進行空間信息搜集、查找等。另一方面，GIS技術(shù)中的圖形分析與空間研究功能，能夠幫助進行空間與數(shù)據(jù)檢測，生成圖表以便有關(guān)單位制定有效解決方法。

當前文章：水資源gis技術(shù) arcgis水資源評價
文章轉(zhuǎn)載：http://vcdvsql.cn/article46/dopeeeg.html

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