水利防汛中GIS地理信息系統的應用

李廣生

摘要：我國是一個自然災害頻繁發生的國家，自然災害給國家財產造成了巨大的損失。隨著我國經濟和科學技術的飛速發展新技術在防洪減災領域的涉及面越來越廣。GIS新技術在水利防汛方面的應用使水利防汛工作進入嶄新的時代。

關鍵詞：水利防汛;GIS;應用

地理信息系統（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）有時又稱為“地學信息系統”或“資源與環境信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。地理信息系統（GIS）是最近幾年才興起的一種信息采集和管理的系統。地理信息系統主要由操控人員、計算機硬件和軟件系統以及空間的數據等構成。計算機技術與地理信息系統是息息相關的，當然也離不開社會的需求程度。隨著計算機技術的飛速發展，為我國地理信息系統的廣泛應用提供了有利條件和可能，也使地理信息系統的發展前景和經濟社會效益不斷提升。

一、GIS在水資源領域的應用

水資源的管理工作是社會經濟可持續發展的重要保障。由于我們在經濟發展的過程中忽視對水資源的保護，導致了資源性缺水以及水質性缺水，還有就是水資源極大浪費等問題。為了更好的解決這一問題，人們開始關注水資源管理工作。采用現代化的手段，以信息化技術為基礎，可以解決好資源水利中的諸多復雜問題。現階段，可以通過多維水質模型、穩態和動態水流模型等環境過程模型對水資源進行規劃和管理。但是，這些環境模型在對空間數據的操作及操作結果的顯示方面具有一定的困難，這就需要用到GIS來解決這一問題。通過模擬數據和可視化技術直觀地表現水資源狀況，實現歷史數據處理和實時數據的動態采集，完善水資源信息的節理與更新，實現水資源的空間分析功能，實現模擬動態變化過程和數據共享。

二、GIS在水利防汛方面的應用

（一）洪澇災害風險分析

GIS在水利防汛方面的應用首先就是對洪澇災害風險分析。也就是對洪水發生的概率、強度及其可能造成的損失的分析。一般情況下，我們可以從洪水風險識別、風險估計、風險評價以及風險控制四個方面來理解洪澇災害風險分析。采用GIS技術，將DEM數據與江河流域的雨情、水情和社會經濟數據庫相結合，通過科學的分析和對比，模擬洪水的演變規律，快速評估洪水的風險大小，預測洪水的發展趨勢、可能的造成的經濟損失，并根據預測和分析的結果來采取高效的救災措施。GIS技術在災情評估上的應用就是充分利用的空間查詢功能、分析功能、可視化模擬的能力，結合災害背景數據及社會經濟數據，計算淹沒面積，然后科學的評估災情嚴重程度以及會對各業造成的損失，為防汛物資的運輸選擇最佳路徑。

（二）對災情進行可行性的評估

地理信息系統（GIS）在災情評估方面是其他系統無法望其項背的，主要體現在：對基礎背景的數據完成處理，比如：地理、社會和經濟等方面的數據;對空間和屬性的數據進行查詢、檢索、統計以及顯示等方面的操作;提供洪水演進的最基本的平臺;對災情的數據進行有效的獲取和研究分析;完成對災情的可視化的表達;可以作為決策的工具，完成行蓄洪區應用、搶險救災物資的儲蓄和運輸、避開危險、遷安等工作。當下，水利部遙感技術應用中心已經廣泛的應用了洪澇災害的監測評估業務運行系統。

（三）防汛指揮和制定防汛決策

GIS在防汛指揮和制定防汛決策上的應用主要體現在以GIS提供的江河湖泊分布、工業設施、城鎮、交通、水利設施分布、水文信息等為基礎，利用各類計算模型提供實時數據，有關部門可以有效的設置攔洪設施的點位，選擇分洪、泄洪措施。同時，利用GIS空間分析及預測能力還可以模擬行蓄洪區人員物資的撤退、轉移，選擇最佳撤退路線。

三、GIS技術在水利工程方面的應用

在施工過程中，通過GIS可以將施工過程通過圖像的方式動態的顯不出來，可以為水利施工過程提供便利的分析工具。GIS技術把工程施工各個時刻的工程面貌的圖像存在數據庫中，和與之相對的屬性數據建立聯系，當圖像快速連續變換時，整個施工過程的工程面貌便動態顯現出來。目前，在我國水利施工中GIS的水利水電工程施工總布置可視化演示系統是采用這種方法。GIS在水利施工設計中的應用可以將GIS中的地形信息與地質技術資料和水文資料相結合，通過強大的分析功能，來確定最為合適的工程施工地點。另外GIS系統還可以通過離散分布的平面點來模擬連續分布的地形，在此基礎上進行坡度坡向分析、斷面圖分析等，這可以有效的提高水利工程信息管理的科學性。

四、基于防洪減災的GIS地理信息系統設計

防洪規劃信息數據類型復雜，數據量龐大，但歸納起來主要可由系統的空間信息和屬性信息組成。空間信息主要是有關防洪的各種地圖，屬性信息主要存儲了系統所要查詢的一切屬性信息加實時水雨情，水文站、水庫、堤防、重點防洪工程信息，氣象信息等。空間信息和屬性信息之間可以相互查詢和檢索這就需要功能強大的GIS軟件來支持進而實現系統的模塊間關聯、查詢、顯示等功能。基于防洪減災的GIS地理信息系統設計必須要堅持以下原則：規范性、實用性、穩定性、擴展性和安全性。系統的設計必須要根據《城市基礎地理信息系統技術規范》等一系列國家及省級標準;根據不同用戶的相應特點，為用戶提供最大限度的系統靈活性;要保證系統的長期正常運轉，對于故障能夠有效地處理、及時恢復;數據庫和系統需隨著數據內容和業務管理模式的變化而不斷調整;系統安全性較高。

在系統的功能設計上，可以分為五大模塊：基礎數據庫管理模塊、基礎工情信息管理模塊、洪水預報模塊、洪災損失評估模塊、三維仿真模塊。系統的用戶上，需要涉及3類不同用戶：普通用戶、系統管理員、高級用戶。普通用戶進行系統數據的建庫工作以及基礎工情信息的管理工作;系統管理員負責進行系統數據庫維護工作、洪水預報、洪水模擬、洪災評估、用戶權限管理等工作。高級用戶具有普通用戶和系統管理員的所有功能，另外還要包括各部分功能模塊所實現的全部功能。

五、結語

地理信息系統技術為防汛水情工作標準化、空間化提供了有效的工具。同時也將防汛水情信息與空間地圖很好地結合起來，保障了防洪減災工作的開展。我國的防汛減災工作要借助于GIS系統，降低國家和人們的財產和經濟損失。

參考文獻

[1]劉丹，劉萍，樊耔均. GIS在水利現代化中的應用和發展趨勢[J]. 硅谷，2012，24：43+42.

[2]劉俊萍. GIS支持下的小流域設計洪水過程線推求[J]. 水文，2013，03：56-60+90.

（作者單位：西寧市測繪院）