GIS在水利现代化中的应用和发展趋势
3S技术在水利信息化中的应用
学 术 论 坛
3 技术在水利信息化 中的应 用 S
石燕 ( 江苏省灌溉总渠管理处 223200 )
摘 要: GI S (地理信息系统) 是近年发展起来的对地理环境有关问题进行分析和研究的一种空间信息管理信息系统。贮、 查询、综合分析和输出，并为用户提供决策支持的综合性技术。G I S S 技术在水利行业 的应用相对滞后，八十年代后期才有一些科研院所和高等院校开始接触和应用。 关键词:3S 技术 水资源管理 应用 中图 类 分 号:TV7 文 标识码: A 献 文 编号: 1672- 3791(2007)01(a卜0217- 01 章
GIS技术在水资源管理与水环境保护中的应用案例
GIS技术在水资源管理与水环境保护中的应用案例随着经济的不断发展和人口的增长，水资源管理和水环境保护成为全球范围内亟需解决的重要问题。
在这个背景下，地理信息系统（GIS）技术的应用日益广泛，为水资源管理和水环境保护提供了有效的工具和方法。
一、水资源管理中的GIS应用案例在水资源管理中，GIS技术的应用主要体现在水资源的调查、评估、规划和管理等方面。
以某水库的管理为例，利用GIS技术，可以对水库的水质、水量、水流等进行实时监测和统计，进而评估水资源的利用情况和变化趋势。
同时，通过GIS技术可以将这些信息与地理位置进行关联，生成水资源分布图、水资源利用规划等。
这样，水库管理者可以通过空间分析和数据挖掘等方法，更好地了解水源地的特点和供水区域的需求，为水资源的合理调配和管理提供技术支持。
此外，GIS技术还可以应用于水资源的保护和保育中。
例如，在自然保护区的管理中，利用GIS技术可以对水源地的位置、范围、地形、植被等进行综合分析，制定出科学合理的水资源保护措施。
通过空间分析和模拟等方法，可以预测和评估不同保护措施对水资源的影响程度，从而选择最佳的保护方案。
二、水环境保护中的GIS应用案例水环境保护是保障人类健康和生态系统完整性的重要任务。
GIS技术的应用为水环境保护提供了空间分析、数据管理和决策支持等方面的有力支持。
在水环境监测中，利用GIS技术可以实现对不同地点的水质和污染源的分布进行可视化和动态监测。
通过采集水质数据和污染源数据，并与GIS系统进行整合和分析，可以实时在地图上展示水质状况和污染源分布情况，为环保部门提供科学依据和决策支持。
同时，GIS技术还可以与遥感技术相结合，利用卫星图像等数据，对水体质量进行遥感监测和分析，实现对大范围水环境变化的监测和预警。
除了水质监测，GIS技术还可以在水环境保护规划和管理中发挥重要作用。
例如，在城市雨水管理方面，通过GIS技术可以建立雨水管网模型，利用网络分析和模拟方法，确定合理的雨水流向和排放点，最大限度地减少城市内涝和水污染。
水利信息化
水利信息化水利信息化是指在水利工作中，应用信息技术和信息手段，将各种水利资料、信息、图像等数据进行统一的管理、整合、保管、加工、分析和交流利用，实现水利信息资源共享、高效利用和智能化服务的一种综合性技术与管理体系。
水利信息化的实施，不仅有助于提升水利工作的科学性、规范性和现代化水平，还对促进农业、工业、城镇和生态等多个领域的可持续发展具有重要意义。
一、水利信息化的应用及特点1. 可视化技术在水利信息化中的应用可视化技术是指将抽象的信息以可视化的形式呈现，帮助用户理解和分析。
在水利信息化中，可视化技术应用较广，如地理信息系统(GIS)、遥感技术、数字河道、水文信息系统等，这些系统将数据集成、分析、显示在一张地图上，通过地图形式反映出水文、水资源分布和水文气象变量等多个方面的信息，从而方便水利管理人员直观地理解和掌握问题。
2. 制度化和标准化管理水利信息化还需要建立制度化和标准化的管理体系。
这是保障水利信息共享与利用效果的关键，包括数据分类、规范化、共享平台建设等方面。
建立规范化的数据分类方法和管理流程，提高数据质量和管理效率，由此提升水利信息化的管理和服务效果。
3. 多维综合分析与智能决策技术水利信息化的核心技术是多维综合分析和智能决策技术。
多维综合分析是指将各种水利资源和信息数据进行多维度和多层次的综合分析，以获取准确、全面、可靠的水利信息。
智能决策技术则是应用各种计算机算法、人工智能等技术，对水利工作中的复杂决策问题进行分析与处理，提供最优决策方案。
二、水利信息化的主要取得水利信息化取得的主要成就是在数据存储、管理、处理、传输、共享与利用方面建立了较为完善的体系，具体表现如下：1.实现水利信息资源的共享和整合水利信息化实现了大量数据资源的整合与共享。
在水资源监测方面，通过建立遥感、GPS等技术支撑的监测系统，实现了对水文、水质等信息进行精细化管理，并及时将信息传递到各级管理者。
在水文预报方面，机器学习、深度学习等技术得以应用，实现了对水文预报的精细化和智能化。
skyline三维地理信息在水利行业的应用
8、船只定位监测
在水利工程中，对于船只的管理是工作的内容之一。船只GPS实 时定位监测功能，是一个动态目标监控的过程，能够监测到监控船只 的坐标位置、轮船航行轨迹等航行信息，使用户清晰掌握水利工程中 管理范围内的各河道船只的分布情况。
船只定位监测
9、工程施工模拟
通过创建三维场景，可预先了解水利工程全貌，利用三维模型与 时序变化，可以模拟各种水利设施的运转情况、模拟控制各种设备表 现运作情况，模拟水利设施各种复杂的变化。
方便强大的二次开发功能，与现有系统实现无缝集成
三、Skyline在水利行业的功能应用
功能应用
一、工情信息查询显示定位 二、防汛抗旱 三、水资源管理 四、水文监测 五、水利在线视频监控 六、预案管理 七、土方量计算 八、船只定位监测 九、工程施工模拟 十、地下三维场景管理
1、工情信息管理
工情信息管理主要用于实现对水库、河流、蓄滞(行) 洪区、堤防、湖泊、水闸、跨河工程、治河工程、穿堤建 筑物、险点险段、灌区等11项水利工程基本信息的查询、 显示、定位。该功能可以针对用户权限的不同，提供不同 的管理信息内容，通过该功能的运用，用户可以通过三维 平台查查询到水利工程相关信息。
视频监控
6、预案管理
连接已有的对预报、调度等方案的资料，及大型水 库、河道的调度方案的设计、模拟和查询等。
防汛会商管理 防汛业务管理
如：指挥机构、抢险队伍、防汛物资、防汛专 家、 防汛值班、防汛文档等。
7、土方量计算
系统要求为水利工程施工提供空间信息和分析服务，可实时选取 任意范围进行填挖并可看到实时填挖效果，同时对该范围和任意指定 高度进行填挖土方量计算，为水利工程选址、施工进度控制等提供信 息支持。
水利工程测量中新技术的应用
浅谈水利工程测量中新技术的应用摘要：数字信息化的时代不断的发展更新，在水利工程测量中，gps测量技术将不断提高我们测绘成果的质量，在水利工程测量行业，其良好的抗干扰性和保密性等高效性能，为保证水利工程测量奠定了基础。
文章从gps技术概述及其在水利工程测量中发展现状，分析讨论了gps技术在水利工程测量中的应用。
关键词：gps；水利工程；实时测量水利工程在我国是调配水资源的重要项目，随着社会主义现代化建设进程的加快，国家开始加大投资搞水利建设。
作为水利工程的基础性工作，水利工程测量就成为重中之重，是为水利工程建设服务的专门测量。
1 水利工程测量的主要工作水利工程主要项目有土方开挖、坝体堆石、土工布、浆砌石工程、混凝土工程等。
对于大坝施工测量主要分为以下几个阶段：大坝轴线的定位与测设，坝身平面控制测量，坝身高程控制测量，坝身的细部放样测量和溢洪道测设等内容。
以下将针对水利工程各道工序施工实施中，施工测量的具体实施措施而展开探讨。
对于水利工程中标后，立即组织测量人员，在工程施工实施前，首先按监理单位以书面形式提供的平面控制网点和高程控制网点，建立工程施工使用的平面控制网和高程控制网。
水利工程开工前，对监理单位提供的控制点进行复测，并且布设施工控制网，包括平面控制网及高程控制网，其测量等级、精度必须满足《水利水电工程施工测量规范》规定，并且定期对其布设的施工控制网进行核查。
施工过程中的跟踪测量。
工程施工从进场后的土方开挖开始，土石混合料、坝体堆石都必须跟踪测量，主要包括：土方开挖轴线、边坡及高程放样；水工建筑物位置、外观尺寸、高程放样；预埋件尺寸、高程放样；土方回填高程放样等。
竣工验收测量。
工程竣工前应对施工建筑物（包括隐蔽工程覆盖前）进行测设建筑物位置和标高。
对工程预埋观测设施测量，得出精确数据，报送监理单位，并经监工程师审批后备案。
2 水利工程中传统测量方法的弊端在水利工程中，河道测量是常规测量的对象，涉及测量及描述水下泥表面及相邻地带的物理特性的应用科学。
中国水利信息化现状及解决方案
中国水利信息化现状及解决方案随着信息技术的发展，水利信息化已经成为中国水利事业发展的重要趋势之一，可以说是国家水利事业现代化的必经之路。
那么，中国水利信息化的现状是怎样的？如何解决相关的问题呢？接下来，本文将从中国水利信息化的现状、存在的问题以及解决方案等方面进行分析探讨。
一、中国水利信息化的现状中国水利信息化的发展起步较晚，但是在近年来快速发展。
目前，中国水利领域的信息化已经取得一定的进展。
主要表现在以下几个方面：1、数字水利建设体系初步形成数字水利建设体系是数字水利信息化的基石，目前已初步形成。
中国水利系统建立了涉水部门的联合沟通机制，打破了各部门之间的优越性。
同时，数字水利建设管理体制也逐渐完善，形成了与之相对应的管理政策和法规制度。
2、水利信息技术应用日趋广泛在数字水利建设的推动下，水利信息技术应用日趋广泛。
中国水利系统逐渐形成了基于信息技术的管理模式，实现了水利决策信息化、水文水资源信息化、水利工程管理信息化和水利监测信息化等方面的应用。
在水利科学研究方面，逐渐展开了以模拟、预测和调控水资源为主体的水利信息技术研究。
3、水利实体设施信息化程度提高在水利领域，人工智能、互联网技术、物联网和大数据等信息技术的应用已经极大地提高了水利实体设施的信息化程度。
例如，水文遥感等技术可以帮助水利行业更好地监测雨量、流量等信息，以便及时预警和防御可能发生的水灾。
二、中国水利信息化存在的问题虽然中国水利信息化取得了一定的进展，但依然存在不少问题，需要加以解决。
其中比较明显的问题有：1、信息共享平台存在缺乏标准化的问题目前，对于数据的格式、结构与精度等方面没有进行规范化的标准化，这导致信息共享的效率不高。
同时，在信息共享平台上，缺乏智能搜索与查询的技术，使得信息展现的效果并不理想。
2、信息安全问题引起关注随着信息技术的发展，信息安全问题也相应日益重要。
中国水利安全系统的成熟度较低，网络安全防范也相对滞后，对于数据的备份、安全保护、故障恢复等方面需进一步加强。
GIS在灌区信息化中的应用
ＸＮ Ｏ Ｇ Ｕ ＩＮ Ｎ Ｃ Ｎ
ＧＳ Ｉ 在灌区信息化中的应用
李晓辉 刘 建 印
（ 邯郸市漳滏河灌溉供 水管理 处 ， 河北邯郸
摘
０６ ０ ） ５ ０ １
要 ：Ｇ Ｓ 灌 区信 息化 中应 用具有 十分 重要 的意 义， 高水 资源利 用效 益有很 大 的 实用价 值， Ｉ 在 灌 区的 应 用就是 把 灌 区 Ｉ在 对提 ＧＳ
内各 种与水相 关信 息 通过 各种技 术 手段 ， 照 统一 的数据 规 则 ，集 成到 统一 的地理 信 息平 台上 ，从 而实现 灌 区 内与 水相 关 的各种 信息 按
的统 一管理 。灌 区 ＧＩ 的建设 目的是消 除灌 区问的信 息孤 岛，屏 蔽 系统异 构 ，实现灌 区信 息的共 享和协 同服务 。 Ｓ 关键 词 ：Ｇ Ｓ灌 区；信 息化 ；平 台 Ｉ
一
、
１ ７ ．０ ） 库 、实时流 量数 据库 、气 象数据 库 、实时险情 、工 情数 据 刘 建 印 （ ９ ８１ 一 ，男 ， 河 北 省 永 年 县 ，专 科 ， 邯 郸 市 漳 库 、旱情数据库 ② 水利空 问信息应用 包括 、灌 区公众信息 、 滏 河 灌 溉 供 水 管 理 处 ，研 究 方 向 ：水 文 水 资 源 工 程 灌区项 目管 理 、灌 区行业 管理 、数 据查 询 。③灌 区 公众 信
水利行业 是关 系到我 国国计 民生的重要 基础行业 ， 国 息。④灌区项 目管理 。⑤灌区行业管理 。⑥灌区数据查询 。 我 政府对其发展极其 重视 。水利部提 出了 “ 以信 息化带动水 利 ３ 、系统功能 ： 现代化” ，目前 ，Ｇ Ｓ Ｉ 技术 已成 功应用于防 汛抗 旱决策 支持 、 （） １ 、信息 的查 询功 能包括 基础 地理 信息 的 双 向查 询 水资 源规划 与管 理 、水环 境保 护 、水土保 持 监测 、流 域规 （ 行政 区划分 、水系 、地形 、 土地 利用等信息） ；灌区 水利工 划 、水利设施 管理 、水利工程规划 、农 田水利等方 面 ，取得 程信 息查询 （ 区水利工程基本情况 、历 史资料 、现状 、工 灌 了 良好 的 效 果 。 程运 行信息 等） ；雨情 、水情 等信 息 查询与 分析 （ 备图形 具 Ｇ Ｓ是 以地理空 间数据库为基础 ，在计算机软 硬件的支 和 属性 问的双向 查询） Ｉ ；图 层分层管理 与显 示 （ 对地 图和 图 持下 ，对地理 空间 数据及 其相关 属性数据进 行采集 、输入 、 层 的管理维护及 显示） ；基 本 ＧＩ 能 （ 形的缩放 及图版 Ｓ功 图 存储 、编 辑 、查 询 、分析 、显 示输 出和 更新的应 用 技术 系 制作 、打印 等） ；三维 实时浏 览 （ 模场景 的实时地 形浏 大规 统。 览及 地形 的动态注 记等） （） 统计功能 包括 水情 、雨情统 ２ 计 、工情统 计 、灾 情统计 等。 （）空 间分析功 能包括 空间 ３ Ｇｌ 灌 区信息化建设 中的必要性 Ｓ在 插值 、图形叠加 、最佳路径选取 、缓 冲区分析 、最佳 空间分 ｌ 、ＧＩ Ｓ在灌区信息化建设 中的重要性 灌区水资源调度是 灌区管理的核 心工 作 ，水资源调度 涉 布方案等 。 及到大量的空问特 征信息 ，Ｇ Ｓ是 空间型 的信息 系统 ，能很 Ｉ 四、ＧＩ Ｓ技术在水利行业应用 的发展趋 势 好的处理 各类空间特征信息 。将 Ｇ Ｓ与灌区水资源调度模 型 Ｉ 在以信息化 带动水利现代 化的战略方 针指导 下 ，Ｇ Ｓ在 Ｉ 集成 ，可实现灌 区调度 管理的可视化 ，更好的发挥辅助决 策 水利行业 的应用 将 “ 处不在 ” 无 ，而且迅速 地 占领管理和 决 的作用。 策层 面。它的发展趋势有以下三个。 ２ Ｉ 、Ｇ Ｓ在灌区信息化 中的应用 ｌ 、网络 ＧＩ （ ｂ Ｉ） Ｓ Ｗｅ Ｇ Ｓ 在灌 区信息 化系统建 设中 ，信 息的存储和处理构 成 了整 Ｗｃ Ｇ Ｓ可用于除 了一 般数据外 的特殊 数据类 型 ，尤其 ｂＩ 个 信息化 系统 的 基础 。 为了节 约水 资源 、调控 农业 灌 溉用 是矢 量数据的处理 ，以网络 浏览器为应用工作平 台 ，在客 户 水 ， 常需 要对灌 区中的水位 、流量 、成分等参数进 行测量 端可 以实现对矢量数据 的操 作 ，可 以在 多个 客户端实现原来 常 并及时传给 管理 中心 ，以便 于监控 、管理 。灌 区信息化 管理 在本机上 才能 实现 的功能 ，并可通过网络远程调 用和 发布各 系统通过实现地 理信息与管理信 息相结合 ，为灌 区管理 部 门 类数据 、图形 、图像 。 提供一种新型的 、可视化的 、高效 的管理系统 。 ２ 、三 维 Ｇ Ｓ和 四维 Ｇ Ｓ Ｉ Ｉ 三 维 尤其是 实时 的三维 ＧＳ系统 为各种 水利 信息提 供 Ｉ 二 、ＧＩ 系统 组 成 Ｓ 了更 为直 观的表现方式 。在灌 区的地理信息 、城市及蓄 滞洪 Ｇ ｓ一般 由以下 四大部分组成： Ｉ （） １硬件 。ＧＩ Ｓ的硬件是一组 电子 设备。它 通常包括 中央 区洪水演进 、水利工程布置 、堤 防等工情 信息的表达 、地 面 处理器 （ Ｐ ） Ｃ Ｕ 、磁盘 存储 器 、显 示器 、绘 图仪 、数 字化 仪 与地下结 合的地 质构造描述 、水流流 动的三维表现 、宏观 地 和扫描仪等 。（） ２软件 。ＧＩ Ｓ的软件是 一个含若干程序模块 的 形地貌表现 、通视性分析等等方面使 用得特别多或者是特 别 软 件包。它主要包括 数据 输入和格式转换模块 、数据编辑模 有 前景 ，而且它也 是虚拟或仿真 的基础 。 目前三维功能较 强 Ｓ软 块 、数据管 理模块 、数据 操作模块 以及数据显 示和输出模块 的 ＧＩ 件也趋 于采 用组件 架构 。 水利 上很 多 问题是时 问 等 。（） ３数据 。Ｇ Ｓ的数 据 是和 空 间地 理要 素 相 关的 数 据 。 序列 问题 、动态监测及过程 问题 。 Ｉ ３ 、ＶＲ Ｇ Ｓ技 术 —Ｉ ＧＩ Ｓ数据按类型 可分 为空 间数据和属性 数据。其 中空间数据 ＶＲ ＧＩ — Ｓ技术是 虚拟现实技 术与 ＧＩ Ｓ技术 的结合 ，包括 通常 为几何 图形或图像数据 ，属性数据通常为文档 或表格数 ｂＩ ｏ Ｉ 据 。ＧＩ 据按 内容又可 以 分为基础 数据 ，如地 质 、地貌 、 与 Ｗｅ Ｇ Ｓ和 Ｃ ｍＧ Ｓ结 合的技术 ，专 门用于 研究地学或 以 Ｓ数 地形数据 ： 专题数 据 。如行政 区划 、水 系 、交通 、水利 遥测 地球 系统 为对象的虚拟现实技术，目前只能达到仿真的水 站 点 等数 据 ： 观 数 据 ，如综 合 统 计指 标 数 据 。（） 户 。 平 ，可以做到 ：ｌ 宏 ４用 对灌 区内现 时的地理 区域的 非常 真实的表 Ｇ Ｓ的用户是使用 ＧＩ Ｉ Ｓ的操作者。这些操作 者必须受过 严格 达 ；２可 在所在地理 范围内外 自由移动 ； ３在三维 数据库 中 Ｓ的各种功能 ； ４以可视化功能作 为用户接 口的 自然的 的培训 ，具有 Ｇ Ｓ的基本概 念 ，熟 悉专业的管理业 务 ，具备 有 ＧＩ Ｉ 通用的计算机操 作能力 ，能够 在实际工作 中运用 ＧＩ Ｓ软件 来 整体部分 。 处理管理Ｓ Ｉ 技术 ，必须在进一 步加强标 准化 、规范化 的基础上 ，大力开展基础数据 库的建 三、灌 区 Ｇｌ Ｓ系统建设 设 。尤其是富有 水利行业特色的数据库 ，如灌 区空问展 布式 ｌ 、系统概述 ＧＳ Ｉ 在灌 区的应用就是 把灌区 内各种与 水相 关信 息通过 社 会经济数据库 、雨情和水情数据 库 、水旱灾情数据库 ，等 Ｉ 的应用水平 ，充分发挥 Ｇ Ｓ 有 Ｉ现 各种技术手段 ，按照统一 的数据规则 ，集成到统 一的地理信 等 。此 外还 要加快提高 Ｇ Ｓ 全球定位 系统 、网络计 算机 息 平 台上 ，从 而实 现 灌 区内与 水相 关的 各种信 息 的统 一管 的和潜在的功能 ，并且与遥感 、 理 。灌区 Ｇ Ｓ Ｉ 的建设 目的是消除灌 区间的信 息孤 岛 ，屏蔽 系 等 高新技 术以及 水利行业本身的技术紧密地结合在一起 。 作 者简介： 统异构 ，实现 灌区信息的共享和协 同服 务。 李晓辉 （９ ８７ ） １ ７ ．一 ，男，河北省南宫市 ，本科 ，邯郸市漳滏 ２ 系统结构 、 ①水利空 间信 息包 括 、基础测绘数据 、实时 水雨情数据 河灌溉 供水管理处 ，研究方 向：计算机科学与技术
水利信息化在灌区灌溉管理中的应用
水利信息化在灌区灌溉管理中的应用摘要：水利信息化在灌区灌溉管理中扮演着至关重要的角色。
通过运用先进的遥感技术、GIS、大数据分析等手段，水利信息化能够实时监测和评估灌区的水资源，精确掌握土壤墒情，为农民提供个性化的灌溉建议。
同时，它也推动了节水灌溉技术的普及和优化，实现了灌溉用水的高效利用。
此外，水利信息化还助力保护水环境，通过实时监测水质和快速定位污染源，确保水资源的可持续利用。
总之，水利信息化为灌区灌溉管理带来前所未有的便捷和准确性，提升了水资源利用效率，促进了农业的可持续发展。
关键词：水利工程；信息化；灌区灌溉管理一、水利信息化的关键技术（一）遥感技术遥感技术是水利信息化中的关键技术之一。
它利用卫星、飞机等遥感平台搭载的传感器，对地表和大气层中的水体进行远距离、大面积的非接触式观测。
在灌区灌溉管理中，遥感技术可以应用于灌区水资源调查、土壤墒情监测、作物生长状况评估等方面。
通过遥感技术获取的数据具有时空连续性和宏观性，能够为灌区灌溉管理提供全面、准确的信息支持。
（二）地理信息系统（GIS）地理信息系统（GIS）是一种能够存储、管理、分析和表达地理空间数据的计算机系统。
在水利信息化中，GIS技术可以应用于灌区水资源管理、水环境监测、灌溉规划等方面。
通过GIS技术，可以将遥感、气象、土壤、水文等多种来源的空间数据进行集成和可视化，实现灌区资源的综合评价和优化配置。
此外，GIS技术还能够提供空间分析功能，如缓冲区分析、叠加分析等，为灌区灌溉管理提供决策支持。
（三）大数据分析大数据技术是指从海量、多样化的数据中快速获取有价值信息的技术。
在水利信息化中，大数据技术可以应用于灌区用水规律分析、节水灌溉效果评价等方面。
通过对历史数据进行分析，可以揭示灌区用水量的时空分布特征、作物需水规律等，为制定科学合理的灌溉制度提供依据。
同时，大数据技术还能够对灌区节水灌溉措施的效果进行评估，为灌区的可持续发展提供数据支撑。
GIS在水文水资源领域的应用研究与发展趋势
Ｉ在 本文 比较 详细 地介 绍 了 Ｇ Ｓ在水 文水 资源 领域 应用 的几 Ｉ ［ 摘 要］ 随着水 文研 究工 作逐 渐走 向系统化 、网络化 ，目前 Ｇ Ｓ 水文 水 资源领 域应 用 越来越 多 ， 个方 面 ， 并对 其 发展 趋 势 作 了简 要 的 分析 。 ［ 关键 词］ Ｉ 地 理信 息系 统 水 文 水 资源 ＧＳ 中图 分类 号 ： Ｖ １ Ｔ２３ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ９ ９ ３ （０ ０ １ ～ １ ７ Ｏ １０ １Ｘ ２ １）４ ０ ５一 １
地理 信息 系统 （ｅ ｇ ａｈ ｃ Ｉｆｒ ａ ｉｎＳ ｓ ｅ ， Ｇ ｏ ｒｐ ｉ ｎ ｏｍ ｔ ｏ ｙ ｔｍ 以下 简称Ｇ Ｓ 是 随着 Ｉ） 地 理科 学 、计 算机 技 术 、遥 感技 术 和信 息 科 学 的发 展 而产 生的 一 个新 兴 技 术 ， ｕ个 能够 对 空间 相关 数据 进行 采 集 、管 理 、分 析和 可 视化 输 出 的计算 是 一 机信 息 系统 。Ｇ Ｉ Ｓ在水 文 水 资源 中综 合应 用 ， 得水 文 研 究工 作逐 渐走 向系 使 统化 、 网络 化 。在 目益 激 烈 的信 息 革 命浪 潮 的冲 击 、水 资 源 日趋 枯 竭和 水 危机 越来越 得到』 泛关注 的 形势下， ‘ 。 围绕水 问题 的综合 研究对 于水 文资料 的快 速 、准确 获取 、空 间信 息分 析 、图形 图像 处理 、时 空分 布特 性 的要求 变得 十 分迫 切 。而 Ｇ Ｓ技术 的空 间特 性及 其对 海量 数据 的处 理 、管理 能 力和水 的 时 Ｉ 空分 布特 性， 决定 了 Ｇ Ｓ技 术在 水资 源诸 多领 域 方面可 以发挥 重要 作 用 。 Ｉ １ＧＳ Ｉ在水 文 水 资源 领 域 的应 用 １ １水 文情 报预报 Ｇ Ｓ 水文 情报 预报 系统 中的 应用 体现 为 以下几 点 ： Ｉ在 （） 息查 询和 空 间信 息 分析 。在水 文情 报预 报 系统 中， １信 一般 以数 值化 电 子地 图 为背景 ， 应用 Ｇ Ｓ 数据 库管 理技 术， 现水情 信 息的 查询 、检 索 、显 Ｉ和 实 示和分 析计算 。 （） 型参数 的确定 。流 域水 文模 型 的大 多数 参数 都 与流域 的地理 信 息 ２模 有关 ， 一些 参数 ， 如河道 的 长度 、 度 ， 域 的坡度 、 心、土 壤分 布及 土地 利 坡 流 重 用面 积等 ， 均可 应用 Ｇ Ｓ Ｉ 直接 根 据地 理信 息分 析确 定 。另一 些模 型参 数 ， 流 如 域下 渗 能力 流域 地貌 单位 线 等可应 用 Ｇ Ｓ间接 地根 据地 理 信息 分析 计 算 。 Ｉ （） 布式 水文 模型 开发 。Ｇ Ｓ 以提 供详 细 的地 理信 息空 间分 析资 料， ３分 Ｉ可 因此可 以根 据流域 下垫面 条件 ， 将流 域划分 为满足 分辨 率要求 的许 多不规 则 多 边形单 元或 规则 的栅格， 以充分考 虑 下垫面 条件和 降雨 等要素在 空 问的不 均 匀 分布 。 （） ４ 数字 高程 模型 （Ｅ ） Ｄ Ｍ 的应用 。Ｄ Ｍ除 了应 用于 流域 的汇 流计 算 外， Ｅ 还 可 以与 水 力学 模 型一起 应 用 ， 快速 、 客观 、准 确地 进 行灾 情 评 估和 分 析， 如 计 算 行 蓄 洪 区 的淹 没 范 围 、 分 洪 水 量 等 。 １ ２ 水环 境 管理 ． 水 环境 信息 具有 明显 的空 间属性 和层 次属 性， 利用Ｇ Ｓ 以更 明确地 揭 示 Ｉ可 不 同区域 的水 环 境状 况， 映水 体环 境质 量 在 空间上 的变 化趋 势 。水环 境 管 反 理信 息 系 统 由水 环境 监 测 模块 、水环 境 分 析处 理 模块 、相关 法 律 、法 规和 标准模 块 以及 水环 境辅助 决 策模块 等４ 基本 功能 模块 组成 ， 个 各级信 息 系统 还 可 以根 据 实 际 需要 增 加 各 自的功 能模 块 。 应用 Ｇ Ｓ进 行水 资源 信息 管 理能大 大 提 高管 理 的效率 和 水平 ， 要表 现 Ｉ 主 在 ： 息 高度 集 成 性 、 高 效便 捷 性 、可 视 化 、 行政 管 理 部 门全 方 位 介 入 、 信 二次 开 发接 口提 供专 业兼 容 。应 该指 出的是 ， 要想 利用 Ｇ Ｓ建立 完 善的 水资 Ｉ 源管 理 系统 ， 还要 进 一步 进 行水 资 源系 统 模拟 和辅 助 决 策支 持 方面 的 研究 。 １ ３ 防 洪减 灾 ． 目前 Ｇ ｓ技术 在防 洪决 策应 用主 要有 以下四个 方 面 ： Ｉ （） 洪决 策支 持系 统或 信 息 管理 系统 的平 台 。Ｇ ｓ 这些 系 统 中的 作 １防 Ｉ在 用主 要有 以下 几 个方 面 ： 间数 据 管理 ， 括查询 、检 索、更 新 和维 护， 空 包 － 利用 空间分 析 能力 为防 汛指挥 决 策提供 辅 助支 持， 为各 类应 用模 型提 供数 据 ， 化 优 模型 参数 ， 预报 预测 ， 防汛 信 息及 决 策方 案 的可 视 化表 达 。 （） ２ 灾情 评 估 。Ｇ Ｓ主要 发挥 基 础 背景 数 据的 管理 ， Ｉ 空间 和属 性 数据 查 询 、检 索 、 统计 和现 实 的基 础 洪 水演 进 的基 础 平 台，灾情 数据 的提 取和 分 析， 灾情 的可 视化 表 达， 辅助 决 策 的工 具 等作 用 。 （） ３ 洪涝 灾害 风 险分析 与 区划 。洪 涝灾 害 分析 是分 析不 同 强度 的洪 水 发 生概 率及 其可 能造 成 的损 失， 它包 括 洪 水 的危 险性 分 析 、承 灾 体 的易 损性 分 析 和损 失评估 。 采用 Ｇ Ｓ技 术， 涉 及 上述三 方 面诸 多 的 自然 、地理 、社 会 因子 并 附上相 应 Ｉ 将 的权 重进 行 空 间叠 加， 是进 行 洪 涝灾 害风 险分 析 与区 划 的有 效 手段 。 １ ４ 地下 水 水质评 价 和预测 ． 将Ｇ Ｓ Ｉ技术 与地 下水 水质 评价 与预 测 的专业模 型 相结 合， 研 究区地 下 水 对 水质状 况进 行准 确地 评价 及预 测， 出一条 适合 应用Ｇ Ｓ 术进行 地 下水 水质 找 Ｉ技 与预测 的专业 模型 相结合 ， 对研 究区地 下水水 质状 况进 行地下 水水 质评价 的技 术 路线 和 方法 体 系， 使抽象 的地下 水 水质 评价 预 测工 作变 得 生动 、直观 和 全
开源GIS软件梳理及在水利行业中的组合应用
第 3 期2021 年 6 月水利信息化Water Resources InformatizationNO.3Jun .,2021开源 GIS 软件梳理及在水利行业中的组合应用董万钧 1，2，董 波 3，张俊儒3（1. 水利部南京水利水文自动化研究所，江苏 南京 210012；2. 水利部水文水资源监控工程技术研究中心，江苏 南京 210012；3. 江苏南水科技有限公司，江苏 南京 210012）收稿日期：2020-07-02基金项目：南京水利科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（Y919012）作者简介：董万钧（1977-），男，江苏高邮人，高级工程师，主要从事水利信息化方面的工作。
E -mail:******************.cn摘 要：针对开源 GIS 软件需要针对不同的应用场景和功能需求，筛选出多个软件进行组合集成应用的现状，为提升组合集成效率，按照典型的 WebGIS 系统的构建过程，从数据加工、数据存储、地图发布、空间分析、前端展示 5 个方面对常见的开源 GIS 软件进行整理分类。
结合水利行业中所遇到的软硬件条件差异、网络环境不同、功能需求不同等方面，抽象出 4 个不同的应用场景，从功能、易用性、使用的广泛性和软件许可等几个方面进行筛选，构建软件的组合方案，提供系统案例，为开源 GIS 软件在水利行业中的应用提供指导作用。
从应用结果看，4 套方案覆盖了不同层次的应用需求，开发人员可依据需求快速准确确定解决方案，达到降低成本，快速构建相关 GIS 功能的目的。
关键词：开源 GIS ；梳理；水利行业；应用场景；组合应用；解决方案；案例中图分类号：P208.2 文献标志码：A 文章编号：1674-9405(2021)03-0025-07DOI: 10.19364/j.1674-9405.2021.03.0060 引言GIS 技术已经广泛应用于水利行业的方方面面，主要应用领域包括防灾减灾（防汛抗旱决策、灾情评估、洪涝灾害风险分析与区划、城市防洪）、水资源管理、水环境和水土保持，以及水利水电工程设施的建设管理等 [1–2]。
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GIS在水利现代化中的应用和发展趋势
发表时间：2018-09-10T15:00:48.937Z 来源：《基层建设》2018年第22期作者： 1任晨曦 2王意 3赵鹃 4张庆竹
[导读] 摘要：地理信息系统（GIS）是目前水利工程建设中常用的技术手段，建设初期的地质调查工作可以通过GIS动态可视化。
1.山东省淮河流域水利管理局山东济南 250100；2山东省国土测绘院山东济南 250102；3.山东省淮河流域水利管理局山东济南250100；4.山东省淮河流域水利管理局山东济南 250100
摘要：地理信息系统（GIS）是目前水利工程建设中常用的技术手段，建设初期的地质调查工作可以通过GIS动态可视化。
该系统显示了施工过程中的复杂过程，方便相关人员了解施工时间，掌握水利水电工程进度和其他相关信息，以实现经济效益和社会效益。
关键词：GIS；水利；应用；发展趋势
前言
GIS通过地理空间数据为根基，通过计算机硬软件的支持，并使用地理模型分析方式，及时给予不同空间与动态的地理信息，为地理分析与服务创建的地理计算机技术体系，对信息具有集中、协调、净化的效果，其融合了不同来源的内容，依照地理空间坐标给予数据管理、查找及搜索，透过各种方式进行正确的加工与决策，给予不同层次与功能方面的信息服务。
把GIS使用在水利水电工程建设当中，通过信息的可视化、数字化以及直观化方向着手，把繁琐的施工过程通过动态图形更加形象地表现出来，为整体、正确、迅速地分析工程施工给予良好的分析方式，完成工程信息的有效运用及管理，从而提供更加有利的信息。
1 GIS的基本概念
GIS也就是地理信息体系，系统身为信息处理的一个技术，是通过计算机技术为基础，以具备空间内涵的地理数据作为处理目标，使用系统工程与信息科学理论，为规划、管理及决策给予信息来源及技术支持。
2 GIS在水利工程建设中的应用
GIS是与现代化技术紧密结合在一起的，然而随着各门技术的不断发展，对GIS技术的发展影响深远。
GIS技术在水利方面被广泛的应用，并持续的发挥着不可替代的作用。
2.1 GIS在水利工程地质勘察中的应用
水利工程地质勘察是水利工程建设中的重要工作，地质勘察是水利水电工工程相关设计的基础，是及时发现水利工程建设的地质情况进行分析，并制定合理的解决措施，从而降低地质环境对水利水电工程建设的影响。
将GIS应用到水利工程地质勘察中，能够有效的推动地质勘察信息系统的建立，提高勘察信息的准确度和广度，促进地质勘察管理水平的提升。
GIS能够获取有效的空间数据，对水利工程建设的地理空间位置、方向、几何拓扑关系等相关信息进行获取，通过GIS技术能够自动生生成水利工程相关数据的平面图、柱状图、剖面图等工程图件，还能对所收集的地质图形、图像、空间数据进行有效处理、分析，能够有效的增加水利水电工程建设的前期数据收集和分析，有助于将降低地质环境对水利水电工程的影响。
2.2 GIS应用于施工导截流三维动态可视化
采用GIS软件系统与其他平台结合的模式中集成模式与扩展连接模式相结合的方式来开发施工导截流三维动态可视化仿真系统。
将水文实时数据库和大坝施工实时数据库等数据库存放在GIS平台的表中，通过Windows技术将数据传递给调洪演算、日径流模拟、导流实时风险率计算等模块，这些模块用VC++、VB等平台开发，模拟所得数据再传回GIS平台，以图形、报表的形式输出。
GIS强大的数据库管理和图形显示输出能力在这种开发模式中得到了充分利用。
数据在GIS平台和VC++、VB等平台间简便迅速地传递，保证了系统开发环境的协调统一。
通过系统分解，对各子系统分别进行仿真计算和图形建模，形成初始图形数据库。
各子系统的图形在GIS中以主题地图的形式分层存放，图形有其对应的属性与之对应，图形与属性信息具有一一对应的联系。
GIS中三维可视化过程具体表现为：首先创建和组装三维场景，接着通过三维实体建模创建三维形状。
2.3 GIS在水利工程总布置中的应用
以GIS软件为设计平台，建立数字化地形。
将施工场地布局录入GIS以形成三维数字化模型。
施工场地的地貌信息及相关施工信息，通过映射形成底层基础数据库。
根据不同工程的施工期长短，选择与之对应的基本时间步长，进一步完善水利工程建设数据库，使得整个施工过程立体的呈现在生产管理者面前，让其对工程进展情况有一全面直观的了解。
通过GIS录入相关施工信息可以显示施工总布置三维全景。
加入各工程施工周期后可动态演示施工全过程，直观反映各组成部分空间上和时间上的相互关系。
此外基于三维布置模型上能实现各工程相关信息可视化查询，包括建筑物设计参数、设计图纸、基础数据、附属物信息、工程施工进度等。
通过GIS还能实时统计施工强度的及实时显示动态的柱状图，包括混凝土浇筑面积、施工机械工作时间、黄沙石子等原材料使用量及人力需求量等信息的统计显示。
2.4 GIS应用于地下厂房施工动态演示
GIS三维空间数据模型主要是表达空间目标的几何信息和属性信息，同时相对独立的表达空间目标的拓扑关系。
动态演示是依靠对任意时刻施工面貌的再现实现的。
首先运行仿真程序得到确定方案下的洞室施工过程的信息，包括洞室开挖时间参数（持续时间、开始时间、结束时间）、进度参数、强度参数，将这些参数按工序以电子表格的形式输出。
GIS读取这些数据并将其转换成相应的数据库。
演示时通过对施工面貌数据库的循环，逐条读取数据库中每条记录的形体数据及其他的相关信息，形体数据以图形的形式显示在三维图上，其他信息以文本的形式显示在信息框中。
3 GIS在水利工程建设中的展望
3.1三维建模
GIS技术处于不断的发展过程中，在水利工程建设过程中的应用会越来越成熟。
应用的发展需要与GIS本身的发展进行有效的结合，还应该与水利工程专业的发展相结合。
在水利水电工程未来的建设过程中，GIS技术与其他技术的结合会更加密切和广泛。
首先就是三维建模。
因为GIS中三维几何造型技术相对来说已经比较成熟，对于三维地质模型建立有着较多的研究。
当然，影响GIS数据质量的因素有许多，存在诸多不确定因素。
所以，这就需要加强研究，找到更加有效开展建模，开展工程施工的有效措施。
3.2 4D地理信息系统技术
地理信息系统所描述的地理对象往往具有一定的时间属性，也就是时态。
随着时间的推移，地理对象的特征会出现一定的变化。
并且，当前大多数地理信息系统都不能够很好地支持对象和组合事件的处理。
但是，许多用户要求都是基于时间特征的，比如洪水的最高水
位变化等。
对于这样的应用背景，如果仅仅使用数据库中的一个属性，那么将会很难解决问题。
但是应用4DGIS来进行描述和处理，那么将会起到很好的效果。
3.3 WEB地理信息系统技术
随着信息技术的快速发展，WEB地理信息技术发展成为了一种趋势。
利用网络技术在Web上发布相关的空间数据，让用户能够进行浏览和使用。
通过利用网络浏览器为应用工作的平台，然后使用户能够浏览其中的空间数据，制作专题图，并且进行各种空间检索。
同时，应用Web地理信息系统技术，可以对于布置的方案进行交互式的修改。
这样的方式对于更加有效地开展水利水电工程的建设，提高工程设计的科学性与合理性有着重要的帮助作用，可以有效推动水利工程建设行业的发展。
结束语
综上所述，地理信息系统强大的空间分析功能和图形显示功能可以为水利工程的设计提供更好的可视化表达。
因此，这就需要加强对于GIS在水利工程中应用进行研究，在每个环节中科学合理地应用GIS。
通过这样的方式，实现优化教学环节，提高水利工程建设的有效性，推动水利工程建设行业的发展，更好地造福于人民。
参考文献：
[1]何苠仙.GPS技术在水利工程测绘中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2016，（22）：106-107.
[2]张爱菊.GIS在水利工程建设中的应用分析[J].工程技术：全文版，2016（7）：00181-00181.。