一、前言

　　水利行業(yè)是關(guān)系到我國國計民生的重要基礎行業(yè)，我國政府對其的發(fā)展極其重視。為了實(shí)現水利信息化，在水利行業(yè)中推廣GIS技術(shù)。地理信息系統（GIS）通常泛指用于獲取、儲存、查詢(xún)、綜合、處理、分析、顯示和應用地理空間數據及其與之相關(guān)信息的計算機系統。它把空間的邏輯思維延伸到了形象思維。在水利信息化系統建設中，地理信息系統（GIS）是系統構建的框架，是輔助決策的工具，是成果展示的平臺。國內水利行業(yè)應用GIS技術(shù)始于90年代初期，大致經(jīng)歷了認識了解、初步應用和結合GIS技術(shù)進(jìn)行深入研究三個(gè)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(shí)的應用只注重數據的可視化，主要發(fā)揮它的查詢(xún)、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(lái)，隨著(zhù)GIS在水利領(lǐng)域的應用范圍不斷擴大，應用層次也逐漸深入，一些部門(mén)將它作為分析、決策、模擬甚至預測的工具，其社會(huì )經(jīng)濟效益也比較明顯地顯示了出來(lái)。水利部提出了“以信息化帶動(dòng)水利現代化”并在2001年，水利部專(zhuān)門(mén)召開(kāi)了“GIS技術(shù)在水利中的應用”研討會(huì )，在會(huì )的各級領(lǐng)導和各級專(zhuān)家對在水利中推廣應用GIS技術(shù)提出了許多有建設性的意見(jiàn)和觀(guān)點(diǎn)，這必將推動(dòng)GIS在水利行業(yè)的應用和發(fā)展進(jìn)入更高更深的層次。

　　二、GIS技術(shù)在水利行業(yè)的應用

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

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

　　1.GIS在防洪減災方面的應用

　　我國幅員遼闊，自然地理地貌條件十分復雜，洪澇災害發(fā)生頻繁，使國家和個(gè)人都蒙受了很大的經(jīng)濟損失。隨著(zhù)社會(huì )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”的控制洪水向體現水資源特性的洪水管理轉變，全面建成覆蓋全國的水利信息網(wǎng)絡(luò )，其中防洪減災屬于重點(diǎn)應用系統。

　　目前GIS技術(shù)在防洪減災方面的應用主要有以下四種類(lèi)型。

　　（1）防汛決策支持系統或信息管理系統的平臺

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

　　空間數據處理、查詢(xún)、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(lèi)應用模型提供實(shí)時(shí)數據；

　　優(yōu)化模型參數；

　　預報預測和防汛信息及決策方案的可視化表達。

　　（2）災情評估

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

　　基礎背景數據（包括地理、社會(huì )、經(jīng)濟）的管理；

　　空間和屬性數據查詢(xún)、檢索、統計和顯示的基礎；

　　災情數據的提取和分析；

　　災情的模擬和可視化表達；

　　對決策起輔助作用的工具。

　　目前洪澇災害的監測評估業(yè)務(wù)運行系統已在水利部遙感技術(shù)應用中心投入運行。

　　（3）洪澇災害風(fēng)險分析與區劃

　　洪澇災害風(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(huì )因子附上相應的權重進(jìn)行空間疊加，是進(jìn)行洪澇災害風(fēng)險分析與區劃的有效手段。GIS發(fā)揮的作用有：

　　多源、多尺度和海量數據的管理；

　　空間數據的疊加與綜合處理；

　　圖形處理的特殊功能。

　　（4）城市防洪

　　由于城市社會(huì )經(jīng)濟地位和社會(huì )影響的特殊性，防洪工作尤其重要。同時(shí)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(diǎn)，防洪工作的難度比農村地區大，所以GIS在城市防洪中發(fā)揮的作用除了一般防洪減災決策支持系統外，還利用其的時(shí)空特征分析和高分辨率數據的處理功能在城市防洪減災中發(fā)揮了更多更大的作用，目前比較突出的有以下幾個(gè)方面：

　　城市積水、退水的預報預測；

　　現有排水設施（排水管網(wǎng)、泵站等）信息的管理；

　　排水設施的規劃，設計和施工管理；

　　暴雨時(shí)空特征分析（4DGIS）；

　　以街道為統計單元和以街區為空間單元的社會(huì )經(jīng)濟數據空間展布；

　　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據的存儲、維護和管理。

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

　　2.GIS在水資源管理方面的應用

　　我國水資源短缺，而且分布極不均勻。同時(shí)由于社會(huì )經(jīng)濟飛速發(fā)展的過(guò)程中對環(huán)境保護不力，因此在資源性缺水的同時(shí)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(huì )經(jīng)濟可持續發(fā)展的歷史性重任。由此也決定了必須用現代化的手段，實(shí)現以信息化為基礎的技術(shù)來(lái)對水資源進(jìn)行監控管理，才能解決好資源水利中的諸多復雜問(wèn)題，這也為GIS提供了大顯身手的機會(huì )。

　　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。所以這些數據既有歷史的，又有實(shí)時(shí)或現狀的，從性質(zhì)上決定了其多源，多時(shí)相，多種類(lèi)和動(dòng)態(tài)這幾個(gè)基本特征。水資源信息管理系統發(fā)揮了從時(shí)間，空間上了解水資源的現狀與變化，通過(guò)模擬可視化直觀(guān)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律，通過(guò)信息處理和分析，提供管理的基礎信息與手段，完善水資源信息的管理與更新，實(shí)現數據共享。