地理信息系统在防汛水情工作中的应用探讨
地理信息系统在防汛水情工作中的应用探讨 摘要:我国幅员辽阔,自然地理、地貌条件十分复杂,洪涝发生频 繁,使国家和个人都蒙受了很大的损失。随着我国经济和科技的不断发展, 防汛工作也有了很大的进步,近些年来,我国广泛应用地理信息系统来辅 助防汛水情工作。本文主要对地理信息系统在防汛水情工作中的应用进行 了探究,首先介绍了地理信息系统和地理信息系统的建立,然后论述防汛 水情工作信息特点,最后探讨地理信息系统在防汛水情信息应用。 关键词:地理信息系统、防汛水情、应用 、八 、- 一、刖B 水利信息化建设是一项复杂的系统工程,涉及到水利信息化的规划、 建设、管理等诸多问题,需要多专业、多部门协同工作和严密的组织,有 计划地推进。防汛作为水利工程工作内容的关键部分,对国家和人民有极 大的影响,,我国的防汛工作将逐步从“以洪水为敌”的控制洪水向体现 水资源特性的洪水管理转变,全面建成覆盖全国的水利信息网络,其中应 用最广泛的就是地理信息系统。 二、地理信息系统 1、地理信息系统的基本概念 地理信息系统是一种特定的空间信息系统,是一门介于地球科学与 信息科学之间的交叉学科。它是在计算机硬件和软件系统支持下,对整 个或部分地球表层(包括大气层)空间中的地理分布数据进行采集、储存、 管理、运算、模拟、分析、显示和描述的技术系统。它是一门为区域和工 程规划、设计、管理决策服务的信息加工与管理技术,是一种综合性强、 适用性广的工具。 2、地理信息系统的构成 地理信息系统通常包括三个基本部分:计算机系统(包括软件和硬 件)、地理数据库系统及应用人员和组织机构, 3、地理信息系统的特征 地理信息系统具有以下三个方面的特征: (1) 采集管理分析和输出多种地理空间信息的能力,很强的空间性 和动态性; (2) 以地理研究和地理决策为目的,以地理模型方法为手段,具 有空间分析、多要素综合分析和动态预测的能力,并能产生高层次的地 理信息; (3) 由计算机系统支持进行空间地理数据管理。并由计算机程序模 拟常规的或专门的地理分析方法,作用于空间数据,产生有用的信息, 完成人类难以完成的任务。 三、地理信息系统建立 地理信息系统应用于防汛信息管理与指挥决策服务,主要概括如 1、量算和统计 通过应用软件,可分别在一维、二维、三维空间里实现对各种研究 对象的长度、面积、体积进行快速量算,然后将各种信息汇集在一起, 通过系统的统计和分析,获得一些特定问题的解决方案。如:实现对台 风当前路径、预报路径、影响范围等信息的生成和动态演示,结合有关 历史数据和技术参数,提供防台风、抗台风的决策支持。 2、监测和预测 通过查询和检索功能,可为决策者快速而准确提供系统的监测,为 科学的管理提供有力支持。应用数学模型、模拟算法可以实现对事物发展 的预测。如:结合常规的洪水预报模型,研究给定降水区域的产汇流机 制、汇流过程和洪水的时空分布,真实模拟洪水演进和淹没过程。 3、规划和管理 进行多要素的综合分析和管理,提供专题空间信息。如:对区域地 下水位、河道水位及雨情和水情等系统的实时数据与预测预报结果进行科 学合理的分析,及时生成防汛调度方案,可以实现水资源的有效统筹与 管理。 四、防汛水情工作信息特点 1、时效性强 防汛水情工作中广泛应用的雨情、河道水情、水库水情、土壤墙情等 实时信息时效性强,数据动态变化大。在防汛抗旱具体工作中,时间就是 生命,及时、准确的水情信息为防灾减灾决策提供科学依据。 2、空间属性 降雨量的分布、洪水的传播都具有空间的属性,是在空间上分布的。 地理信息系统在降雨量的时空分布、降雨量等值线图的制作、洪水演变预 报等方面都具有实际应用的需要。 3、计算量大 水情应用分析中需要大量的计算工作,应用地理信息系统建立每个空 间网格的空间和属性信息数据库,划定不同的区域就可以进行相关计算、 分析和预测,比如在分布式洪水预报模型中的应用等,可以大大提高计算 速度和精度,提高决策的科学性。 五、地理信息系统在防汛水情工作中的应用 防汛水情工作信息量大,相当数量数据涉及空间分布,比如降雨量分 布图等,一般通过图形与数据结合,用地图作为信息的载体才能完整表达 它们的属性和内容。地理信息系统技术为防汛水情工作标准化、网络化、 空间化提供了有效的工具,在防汛水情工作中引入地理信息系统可以很好 地解决上述问题,把防汛水情信息与空间地图很好地结合起来,满足防汛 水情工作需要。 地理信息系统在防汛水情工作中的应用主要包括:图形、属性数据库 建设与管理;地图分层、分级显示和次序调整;降雨量等值线图等图形制 作;图例显示和编辑;矢量图的放大、缩小、漫游和导航;空间和属性的 双向查询等。针对防汛水情综合服务系统的功能与要求,防汛水情工作中 引入地理信息系统,主要实现如下具体功能:一是监视预警。水情综合服 务系统中的汛情实时监视功能,具有实时监视河道汛情、水库水情、地区 雨情等功能,并提供报警功能。通过地理信息系统的地图功能直观显示雨、 水情报警地点位置,并根据站点属性信息直观显示。并且使雨、水情信息 查询、浏览更方便和直观,提供完善的水情监视预警系统。二是图表制作。 应用地理信息系统及其扩展功能,实现防汛水情日常工作中降雨量分布 图、降雨量等值线图以及测站基本信息表等图表的制作,使水情工作更快 捷,提高水情信息服务质量。三是模拟预报。通过GIS的查询和检索功能, 以及与洪水预报等模块的联合应用,结合常规的洪水预报模型、分布式洪 水预报模型以及实用洪水预报方案等,研究降水区域的产汇流机制、汇流 过程和洪水的时空分布。根据前期土壤含水率情况、实时降雨情况以及上 游洪水过程等信息,实时提供洪水预报,并且真实模拟洪水的演进和淹没 过程。四是统计计算。通过地理信息系统应用软件,可分别在一维、二维、 三维空间里对各种研究对象的长度、面积、体积进行快速量算,然后将各 种信息汇集在一起,通过系统提供的统计和分析功能,获得一些特定问题 的解决方案。比如在降雨统计、影响范围、洪水演进等信息的生成和动态 演示,结合有关历史数据和技术参数,提供防汛决策支持。五是Web应用。 主要提供远程用户通过浏览器实现地图操作、图形查询、数据查询以及对 数据报表操作等功能。基于WebGIS方式的防汛水情信息查询系统的主要 应用对象是外部用户,可以通过Internet访问www服务器进行防汛水情 信息查询等服务。 六、结束语 综上所述,本文主要对地理信息系统在防汛水情工作中的应用进行了 探究,随着信息化时代的到来,地理信息系统也有了逐步的发展。近几年 来,遥感技术、全球定位技术、三维技术、专家系统蓬勃发展,将其结果 应用在地理信息系统中,由于该系统的数据共享、空间模型构造和分析、 仿真模拟和智能演算功能大幅度加强,所以在防汛水情工作中被广泛应 用。 参考文献: [1] 李建松《地理信息系统原理》武汉大学出版社 [2] 谢红,?0建明.渭南防汛指挥地理信息系统的研发和实现[J].地 理空间信息,2012, 10 (2): 4-5, 9. [3] 王强,梁国华,何斌,周惠成.碧流河水库下游河道生态需水 分