防汛减灾应用

      我国是自然灾害频发的国家，仅洪涝灾害在近几年所造成的损失就高达数千亿元。国家和各级政府对防洪减灾十分重视，各生产和科研部门也投入了大量人力和物力研究防洪减灾的各种措施，其中包括水利信息化在防洪减灾中的作用。

根据防汛减灾的各个环节，GIS 支持下的信息系统在工作中的应用主要包括：

      1、灾害工作预测

      DEM数据与流域地区的水情、雨情和所在地区的人文和经济信息相结合，用于预测流域的洪水发展趋势、洪水淹没范围、淹没损失。这些预测可以帮助我们在物资贮备，人员配置和救灾措施等方面预先做好准备，以缩短救援时间，减少灾害损失。

       2、灾害现场指挥

将各种有关和即时的空间和文字信息在GIS 支持下的系统中通过图形的方式迅速和直观地表现出来，及时、准确地为现场指挥人员提供辅助决策信息。

      3、灾情评估，灾后重建

      将各种数据集成在GIS 系统之中，再利用GIS 系统中的统计和分析功能快速和准确地计算出灾区面积，灾区人口，灾区损失等信息。为了灾后重建，保险赔偿，救灾款发放提供科学依据。

      水资源管理

      水资源管理是“水资源开发利用的组织、协调、监督和调度。运用行政、法律、经济、技术、和教育等手段，组织各种社会力量开发水利和防治水害；协调社会经济发展与水资源开发利用的关系，处理各地区之间的用水矛盾；监督、限制不合理的开发水资源，破坏水源的行为；制定供水系统和水库工程的优化调度方案，科学合理的分配水源。GIS 技术在水资源管理中扮演重要角色。

      1、GIS 技术在水资源管理中的应用

       1）建立水资源管理的空间数字模型

      通过空间数字模型我们可以预先模拟各种水资源管理的情况，减少项目实施的风险。

      2）建立水资源管理的空间数据库

      单纯的数据库只能对属性数据进行管理，空间数据库可以将属性数据很直观的用空间图形的方式表现出来，空间数据库还可以同时对属性数据和空间数据进行有效的统一管理。

      3）在水资源管理和决策系统中的应用

      GIS的可视化功能将用户的属性信息更加直观的表达出来并加以分析。空间分析功能是通过矢量图层的叠加生成新的特性信息。

      2、重点功能

      1）数据可视化应用

在水资源综合数据库和GIS技术的支持下，为水利管理部门和相关单位提供水量、水质、水压等各类相关信息服务,用地图和图表展示出来。

      2）水资源评价分析

      根据实时监测系统采集各类水文、气象、水质、供用水信息等各类水资源信息对上一年度、上一时段的水资源数量、质量、时空分布规律，以及水资源开发利用状况进行分析和评价，确定水资源及其开发利用形势和存在的问题。

      3） 水源地预警和保护

      通过对水源地水文、水质、水利工程设施信息的监测，分析并评价水源地水量、水质状况，对可能发生的水资源短缺问题、灾害天气问题、水质污染问题进行预测，并编制水源地保护应急预案，在问题发生时，及时提供各类预警或警报信息，并提供相应的处理措施。水源地预警和保护包括水源地实时运行信息监视、突发事件预警、突发事件上报功能。

      4）突发事件应急预案管理

      突发事件应急预案地图显示是采用先进的计算机信息处理技术对与突发事件应急管理有关的各类信息进行统一的管理，并对信息进行地图定位显示，为决策指挥提供支持，是提高突发事件应急系统的响应速度和决策准确性的重要技术手段。

       水土保持

       我国七大江河流域的水土流失和土壤侵蚀是关系到流域生态环境、经济发展，甚至是七大流域实现可持续发展的大问题。利用GIS 强大的信息管理和分析功能结合RS技术 的周期性和视域广的特点以及全球定位（GPS）的精度定位特点，使流域内有关水土流失的大量信息得到统一管理，并应用GIS技术来管理动态监测数据、进行水土流失预测、生态环境效益分析，从而提供及时可靠的决策依据。

      1、GIS在水土保持中的应用

       1）GIS 的查询功能在水土保持中的作用

       GIS可以使用户在查询空间数据和属性数据时将数据叠加，使属性信息直接在载有空间信息的图形中展示。

       2）GIS 的统计分析功能在水土保持的作用

       水土保持系统通过GIS的统计分析功能可以快速了解土地结构、利用状况及区域分布特征，为水土保持的统一规划提供数据依据。

       3）GIS 的数据编辑功能在水土保持中的作用

       GIS的强大空间数据编辑功能使用户可以直接在数据库中编辑空间数据并直接用图形数据反映出来。另外，GIS中强大的拓扑功能可以随时验证空间数据中所存在的冲突，减少人为失误。

       4）GIS 的制图显示和输出功能在水土保持中的作用

       GIS将空间信息以分层的形式管理，用户可以根据需要来显示所需的图层数据，缩短系统的查询时间，提高系统效率。

      水环境和资源监测

      水资源和水环境监测在水利信息化的工作中是非常重要的一环，因为只有掌握了供水和需水的有关信息，才能科学、准确地进行水资源有效的配置和调度。水质变化的信息对环境质量进行动态评价和有效监督也是非常重要的，有了准确的水质变化信息，我们就可以在水污染事件突发时，尽快找到污染源避免影响的扩大。3S 技术特别是GIS 和RS 的发展为我们提供了快捷有效的监测手段，监测的内容不仅包括水质和水量等信息，还包括水资源配置的相关信息。

      GIS在水资源和资源监测中的应用

      1）运用GIS 对水质信息进行管理，可以帮助规划部门合理地选择出能代表具体各流域和各地区的地表和地下水水质总体状况的监测站点位置，以便进行水质水量连续自动实时的监测、水量调度和水污染控制。

      2）利用RS 技术的光谱分析技术可以辨别水污染的类型，再通过处理过的遥感影像图和GIS 数据库中基本地图数据进行叠加可以迅速找到受水污染的位置和其污染范围，利用对污染物的实时动态监控可以得到水污染的扩散过程情况。通过GIS 强大的统计和分析功能，可以帮助我们预测未来污染的扩散可能范围和路径，为应急指挥的决策提供依据。

      3）GIS不只具有强大的图形展示和统计分析功能，还具有很强大的建模功能。通过用GIS 建立的水流演进和调度系统模型，直观演示过程，模拟不同的水量调度方案，为水利水资源开发利用和调度管理提供科学的决策依据。

      水资源规划

      GIS 在工程规划中的应用，除了利用GIS 的功能，自动生成规划所需的水利工程位置图、土地利用图、行政区划图、土地特征分类图外，还充分发挥了GIS 的分析和决策功能。如南水北调选线，水库选址规划，库区建设评估，和工程设施监测等。

      GIS在水资源规划中的应用

      1）水库选址是利用GIS 中有关3D 和Spatial 的功能，根据备选地区的专题数据建立有效的淹没模型，进行大型水库淹没区和灌溉区灌溉面积的有效估算，模拟水库水位高度和淹没范围，并自动进行容积和面积量算为规划部门提供科学数据。

      2）在库区建设评估中，利用GIS 建立的库区DEM,可以直观、快速、准确地计算出各种库容和淹没面积及开挖土石方量，为施工方提供预算依据，提高工作效率，节省大量人力物力，提高了施工设计和管理的科学性和合理性。

      3）GIS 与RS 和GPS 结合还可以对大坝和堤防等水利工程进行变形监测。科学准确的监测有利于水利工程的维护管理，并建立与DEM 密切结合的水利工程管理系统，有助于工程管理，决策和工程效益评估等。