GIS技術在灌區灌溉管理中的應用

王文浩

摘 要 隨著科技的不斷創新發展，促使GIS技術應用的領域也越來越廣泛。水資源是各行各業發展所必需的一種資源，對其進行有效的管理具有極為重要的意義。而將GIS技術應用于灌溉管理中可以使水資源的利用更為科學、合理。對我國水資源的缺乏所造成的經濟發展的制約情況有著極大的改善作用。對GIS技術在灌溉區內的應用情況加以分析，從而為今后的灌區發展起到一定的幫助作用。

關鍵詞 GIS技術；灌區灌溉管理；管理信息化

中圖分類號：S127；S274 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.21.137

對灌區實行科學管理可以提高灌區系統的運行效率，是促進水利工程發揮出更大的效益的重要措施。目前，我國大量地區存在水資源缺乏水資源供需嚴重不平衡的現狀。在推廣與運用節水措施的同時，將加強灌區用水管理是目前急需解決的問題。我國多數地區均重視水利建設，但對于相應管理卻較為缺乏，從而造成灌溉用水有著極大的浪費現象。普遍使用的依然是人工灌溉管理模式，現已成為阻礙我國農業發展主要的限制因素。

1 GIS技術介紹

1.1 GIS概念

GIS也就是電力信息系統，其是將數據庫、信息科學、計算機圖形學以及管理科學加以有機結合產生的一門綜合系統，具有對電力信息進行處理及儲存功能的高新技術。GIS可以將地理位置及其相關屬性加以整合，通過實際需求將真實、準確、圖像資料提供給有關用戶，從而滿足各個領域內的人員對于地理信息的需求，依據其所具有的空間分析以及可視化能力，可以進行相關內容的決策。GIS由于具有如上特點，從而使其與以往的方式有著完全不同的問題解決辦法，現在已經成為一種重要的基礎性建設，開始被應用于生產生活中的諸多領域[1]。

1.2 工作原理

GIS通常是由地理數據庫、計算機硬件、GIS操作員、GIS軟件及GIS模型等部分構成。其工作原理主要有空間模型、地理參考與矢量與柵格數據結構等。第一，空間模型，GIS把現實世界中的地理信息進行抽象顯示，使其聯結成為具有各自特征的層面組合，這一原理可以向復雜難題解決過程中提供更多的捷徑，在實際的應用軟件主要是分為點、線、區等不同的層面，而各自層面均有著自身所特有的屬性。第二，地理參考系。空間數據分為絕對位置信息與相對位置信息兩部分，其中絕對位置信息主要有經緯度坐標；而相對位置信息主要是地址、統計調查值及編碼等方面。GIS所具有的地理坐標系能夠便于使用者明確地球所有位置的具體信息。第三，矢量與柵格數據。GIS數據主要分為矢量與柵格兩類主要的模式。其中矢量數據是利用點、線、面形式進行編碼；同時，利用坐標串進行數據的儲存與管理，是一種表明離散空間特點的最好模式；而柵格數據則主要是利用網格單元進行連續地理特點加以表達[2]。

1.3 主要功能

GIS所具有的主要功能可以分為數據輸入與預處理、數據管理、空間查詢和分析、可視化輸出及自動制圖等5個主要功能。其中數據輸出與處理，便是將不同格式的文件進行輸入、比例尺、坐標投影及轉化等操作，從而文件成為GIS可以利用的文件格式。數據管理是將大型數據庫加以科學的管理，其在地圖管理中有著極為重要的作用。空間查詢和分析則是對具體領域內的地理信息有著不同的需求。可視化輸出便是GIS可以將操作結果利用可視化等影像、地圖或者多媒體等形式進行直觀的展現。自動制圖便是GIS系統擁有可以自動進行地圖繪制及編輯的能力。

2 灌區灌溉管理內的運用

2.1 硬件建設

硬件主要包括有監測點和通信和管理調度網。在進行灌區管理時，要擁有水文、水質、蒸發、降水及水位等資料的實時更新數據，所以進行監測點建設便顯得尤為重要。在實際工作中可以采取自動采集結合于人工采集的方式，對于渠首引水口、氣象站以及支渠分水口等實行自動采集；同時，對采集數據實行自動上傳。對于偏僻地點的監測點可以采取人工信息采集，同時進行體表報送。此外，通信和調度網絡可以設計3個層次，將管理局作為調度中心，也就是第一級。將各個管理站以及配水點等作為第二級。將各個抽水站、田間觀測點以及斗渠配水點等作看作是第三級。在一級與二級、二級和三級見均通過有線電話進行溝通與管理，利用電信網絡進行網絡通信[3]。而三級和其所在的管理站間則采用寬帶通信。

2.2 軟件建設

對于軟件建設則主要包括如下幾個方面。第一，地理信息獲取與處理獲取。信息的方式有很多種，例如，掃描，可以采用掃描儀將圖紙信息進行掃描，之后將其利用柵格數據進行儲存，再利用相關軟件對圖像加以處理，從而使圖像的質量得到提升；還可以利用衛星圖像及專業的電子地圖等方式。第二，空間數據管理。GIS可以利用科學的方式對數據庫實行管理，同時對數據庫進行及時的更新、維護，還可以實現對信息的檢索。灌溉管理具有極為繁雜的數據信息，要想使其管理更為便捷，可以實行分層技術加以處理，也就是將地理要素進行卻分為不同的信息層。第三，空間信息查詢，由于GIS系統又有著極為龐大的信息量，所以，查詢速度便成為了首要解決的問題，可以將查詢方式設計為正、反兩向查詢方式，也就是實現從空間信息查詢屬性信息，也可以實現屬性信息查詢空間信息[4]。對于查詢結果可以采用表格、過濾色以及圖形等方式加以表現，同時將其制作為專題圖。

3 結語

GIS技術一門基于計算機技術而發展來的新興技術，是將空間數據加以研究與管理的重要技術，對該技術進行開發與應用從而形成眾多分支。將其運用在灌區內部的灌溉管理中可以有效地對水資源進行管理，從而使我國的農業用水得到一定的節制，以此來緩解我國水資源短缺的現狀。但GIS運用于灌區管理中商處于起步階段，其中還存在一些急需解決的問，如數學建模及降低造價等方面，通過對其不斷的研究與開發，可以推動GIS不斷的被推廣與應用，從而促進我國農業的更好發展。

參考文獻

[1]王嘯天，路京選.遙感技術在灌區現代化管理中的應用研究進展[J].中國水利水電科學研究院學報，2016，14（1）：42-47.

[2]武建，金幫琳，張小青，等.水利信息化技術在灌區節水灌溉工程中的應用分析[J].水利規劃與設計，2015（1）：63-64.

[3]劉勇洪，葉彩華，李文華.基于RS和GIS技術的區域農田灌溉量預報研究及應用[J].自然資源學報，2012，27（9）：1601-1609.

[4]楊芳.新型灌溉管理模式在灌區改革發展中的應用[J].甘肅科技，2013，29（5）：88-89.

（責任編輯：趙中正）