地理信息系统论文2000字

浅谈GIS技术在水利工程中的应用展望论文

摘要： 近年来， GIS （地理信息系统） 技术在水利工程应用领域中发挥着技术先导的作用。文章通过分析目前GIS技术在水利规划、水资源管理等水利工程行业的具体应用形式， 结合地理信息学科的发展方向， 展望GIS在水利工程中的应用前景。

关键词： GIS； 水利工程；

1 GIS技术概述

20世纪60年代， 世界上第一个GIS （加拿大地理信息系统CGIS） 诞生， 其核心是用计算机来处理和分析具有空间属性地理信息。GIS技术能够有效地管理地理信息资源， 是其能够有效利用的核心技术。20世纪以来， 计算机和网络技术日的新月异极大地推进了GIS在我国的发展进程， 由于应用后能够明显地提高工作效率和经济效益， 因此， GIS技术已成为资源与环境各领域应用中不可或缺的前沿技术。

近20年， 我国经济水平持续增长， 人民生活质量稳步提高， 同时， 水资源需求与水资源利用率相对不足的矛盾逐渐加剧， 这促使水利工作者不断探索如何利用现代信息技术手段缓解这一矛盾。为有效地利用水资源， 在当前条件下最大限度地发挥水利工程的调节作用， 减少建设、管理人员的投入量， GIS技术作为信息化的体现之一， 在水利工程各环节中的应用范围不断扩大， 应用层次也逐渐深入。通过近年来的发展， GIS的应用形式已从最初单纯的可视化应用过渡为集合分析、模拟、预测等多位一体的复杂应用， 功能也提升为对多时期的地理信息变化进行动态监测和分析比较， 将数据收集、空间分析和决策过程统一打包的应用。实践表明， 通过使用GIS系统， 有利于设计人员对工程进行总体规划， 方便施工人员对实施过程进度和质量把控， 有效提高管理人员的工作效率， 从而提升水利行业整体信息化水平。

2 GIS技术在水利工程中的应用

水利工程为消除水害和开发利用水资源而修建， 重要性不言而喻， 而其本身具有一定的地理空间属性， 对工程的地理环境依赖较高。GIS的发展恰好为水利工程的空间属性提供了可行的表现途径和有效的模拟、分析方法。运用GIS技术， 矢量化地理信息数据， 搭建水利工程地理信息平台， 能够直观地展示工程环境， 结合水利资料， 实现环境分析模拟， 有利于管理人员决策[1]。

目前， GIS在水利工程方面的应用主要表现在以下几方面：

（1） 水利工程规划

GIS技术广泛应用于水库选址、复杂工程布局、工程测量[2]、库容量计算、开挖土石方量计算、工程建设监测[3]、工程变形监测等方面， 促使水利工程规划、管理科学发展。

（2） 水资源管理

运用GIS技术能够确定水资源分区， 建立科学有效的管理模式， 分析水资源量， 直观地展示水资源分布和数量的动态变化， 有助于实现水资源的合理利用。

（3） 防洪减灾

GIS应用主要表现在防汛决策支持系统[4]和洪灾损失评估， 它以GIS为基础， 实现了决策方案、防汛信息、损害范围的直观化和形象化表达， 为全国防汛决策提供有力的技术支撑。

（4） 水土保持

利用GIS技术能够进行水土流失预测和动态监测[4]， 查询、统计、分析土地分区和土地利用情况， 有利于重点区域水土流失综合治理措施的制定， 提升治理效果。

（5） 水质监测

建立GIS水质监测应用平台， 能够掌握水质的实时动态变化， 及时辨析污染源头， 有利于地表水、地下水储量分析， 模拟水量调度， 提高水资源利用水平。

（6） 水文预报

通过GIS技术， 整合水文基础数据， 实现基础背景数据管理， 对空间和属性数据的查询， 统计数据以及显示检索， 为水文预报提供基础数据支撑[5]。

3 GIS技术应用展望

随着计算机技术的发展， GIS技术在水利工程应用的内容已从结合地理要素的水利信息查询展示发展到利用GIS空间运算完成水利信息的分析、计算、模拟与统计。近年来， 结合遥感、GPS等前沿技术， 构建3D、4D地理信息系统平台， 实现多维度水工建筑仿真应用已成为水利信息化应用新趋势 （如三维可视化洪水淹没分析与灾情评估系统、4D水利施工管理系统等[6]） 。水利要素具有的空间地理属性促进了GIS在水利应用中的高速发展， 纵观发展历史， 水利GIS应用的发展趋势主要表现为应用内容的发散性扩展及应用技术的融合性集成。

3。1 应用内容扩展

利用GIS技术， 实现工程环境分析模拟的形象化， 并且在一定程度上提高了获取信息的时效性和准确性， 有利于管理和决策。因此， 今后GIS技术将逐渐覆盖水利行业的各个方面， 促使水利信息化进一步发展。

（1） 洪水模拟

利用洪水历史资料， 结合GIS平台， 建立合理的流域模型， 通过可视化模拟， 分析流域洪水成因、洪水特性及其规律；通过地理信息要素分类， 分析各主要河道的自然条件；运用GIS技术， 进行上下游洪水演进模拟分析， 促使建立一定洪水标准下合理的蓄、滞、泄关系及管理措施等。

（2） 供水预案

建立供水、需水、蓄水地理信息管理平台， 通过电子地图可视化展示水源地分布， 有助于研究可能的供水方案与主要工程措施及用水管理与供水水质保证措施。

（3） 水质分析

实现水质采集自动化， 分析地质、水质信息的地理属性， 应用GIS技术研究土壤侵蚀分区；分析各类可能污染源；利用历史资料， 模拟预测不同规划水平年的污染负荷量和水质变化， 以此为基础研究保护水资源应采取的措施。

（4） 工程测量

应用无人机搭载遥感、GPS设备， 采集、处理工程测量数据， 利用GIS技术实现测量数据可视化， 减少外勘人力成本， 提高工程测量的.精度与效率， 便于数据成果的合理应用。

3。2 应用技术深入

（1） GIS技术发掘

随着GIS技术的发展， 多种空间数据结构 （如“真三维”、“时空四维”） [7]应运而生， 面向对象的数据模型和实用的界面语言正处于高速发展阶段， 数据自动输入技术不断完善， 各行各业GIS应用模型开发力度不断加大， GIS的网络共享能力 （webGIS） 不断增强。在这样的大环境中， 水利与GIS的结合必将更加深入， 具体表现为水利数据信息的表达将趋于多维度、丰富性、立体性、共享性， 水利应用模型将趋于结构化、可扩展性， 形成整个水利行业的GIS综合管理平台， 逐渐打开GIS综合系统与水利专业系统共存共荣的局面。

（2） 相关技术集成

鉴于水利空间数据的时间性和复杂性， 单一的GIS技术很难满足水利要素的处理要求。因此， 在水利工程的应用中， “3S”技术 （全球定位系统GPS、遥感RS、地理信息系统GIS） 、无人机技术的集成已成为必然的发展趋势。GPS为GIS的快速定位和更新提供手段， 遥感技术的多谱段、多时相、多传感器和多分辨率的特点， 为GIS不断注入“燃料”， 反过来又可利用GIS支持从遥感影像数据中自动提取语义和非语义信息， 而无人机则可作为遥感设备提供载体[7]。利用无人机航拍， GPS和RS赋予了GIS实时、动态属性。3S技术整体结合所构成的水利地理信息系统是高度自动化、实时化的GIS系统。这种系统不仅具有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能， 而且能够分析和运用数据， 为水利各学科应用提供科学的决策咨询。

多媒体地理信息系统 （MGIS） 将文字、图形 （图像） 、声音、色彩、动画等技术融为一体， 为GIS应用开拓了新的领域和广阔的前景[8]。它能够以最直观的方式表达和感知空间地理信息， 以形象化的、可触摸 （触屏） 的甚至声控对话的人机界面操纵空间地理信息处理的技术。应用MGIS的水利地理信息系统将对结构、功能及应用模式的设计产生极大的影响， 使得各类信息的表现形式更丰富， 更灵活， 更友好。

4 结语

毋庸置疑， 水利GIS应用的基础是地理空间数据和水利专题要素数据， 相关专业 （如测量专业） 的发展将对其产生明显的限制或促进作用。因此， GIS在水利工程中的应用水平应依据各专业的发展稳步提高， 防止闭门造车， 构建海市蜃楼。

复杂技术集成的GIS在水利工程上的应用将会成为今后一段时期内水利信息化的主要趋势。搭建集工程规划、建设、管理为一体的水利工程综合地理信息平台， 能够实时、有效地展示工程运行情况， 模拟防洪工况， 提高管理决策能力， 为水利信息化事业发展添砖加瓦。

参考文献

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[8]董凤服， 刘洋。GIS技术的发展趋势[J]。网络与信息， 2007 （08） ：65。

3S技术在土地利用规划中的应用论文

摘要土地利用规划为经济社会全面协调和可持续发展提供土地保障,是合理利用土地的基础和依据。3S技术能为土地利用规划领域的研究和实践提供科学有效的方法和手段。结合我国正在开展的新一轮土地利用总体规划,介绍GIS、RS、GPS及3S技术集成,分析3S技术在土地利用规划的数据准备与处理、规划编制与实施和规划成果管理等各阶段的应用,其在土地利用规划领域的应用前景十分广阔。

关键词3S技术;土地利用规划;应用

AbstractLand use planning is comprehensive,coordinated and sustainable economic and social development of land protection,rational use of land is the basis and foundation. 3S technology provides scientific and effective methods and means for research and practice of land use planning field. Combined with our ongoing new round of land use planning to introduce GIS,RS,GPS and 3S technology integration,3S technology in land use planning data preparation and processing,planning and preparation and implementation of results-based management at all stages of planning application were analyzed. It is proven that 3S technology in the field of land use planning is very broad.

Key words3S technology;land use planning;application

土地利用规划是指以各级行政区划为单位,根据地区的自然、经济、社会条件、土地自身的适宜性以及国民经济发展需要和市场需求,协调国民经济各部门之间和农业生产各行业间的用地矛盾,寻求最佳土地利用结构和布局,对土地资源的开发、利用、治理、保护进行统筹安排的战略性规划[1]。土地利用规划是对一定区域未来土地利用超前性的计划和安排,是依据区域社会经济发展和土地的自然历史特性在时空上进行土地资源合理分配和土地利用协调组织的综合措施。

目前,我国已形成了国家级、省级、市(地)级、县(区)级和乡(镇)级5个层次较完整的土地利用总体规划体系。土地利用规划在促进节约集约利用土地、保持土地资源可持续利用、加强土地宏观调控和土地利用空间管制及用途管制等方面起着巨大的作用,为经济社会全面、协调和可持续发展提供土地保障,是合理利用土地的基础和依据。我国从20世纪80年代以来先后2次大规模地开展全国性的土地利用总体规划,规划成果对合理利土地与保护耕地起到了重要作用[2]。但是由于近年来我国城市化水平迅速提高,新型产业大量涌现,土地利用需求出现新的变化,为了适应这些形势,我国开展了新一轮的土地利用总体规划。

13S技术

3S技术是GIS、RS和GPS的统称,是集高度发展的空间技术、计算机技术、传感器技术、卫星定位技术及通讯技术的多学科现代信息技术。

1.1GIS

GIS即地理信息系统(Geographic Information System),是在计算机软硬件支持下,把各种地理信息按照空间分布,以一定的格式输入、存储、检索、更新、显示、制图和综合分析的计算机技术系统。利用该系统通过对诸多因素的综合分析,可以迅速地获取满足应用需要的信息,并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。GIS技术有2个显著特征:一是它不仅可以像传统的数据库管理系统那样管理属性信息,而且可以管理空间信息;二是它可以利用各种空间分析的方法,对多种不同的信息进行综合分析,寻求空间实体间的相互关系,分析和处理在一定区域内分布的现象和过程[3]。

1.2RS

RS即遥感(Remote Sensing),是一种远距离不直接接触物体而取得其信息的探测技术。即指从远距离高空的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器,通过摄影和扫描、信息感应、传输和处理,从而研究地面物体的形状、大小、位置及其环境的相互关系与变化的现代综合性技术。现代遥感的主要特征是具有多传感器、高分辨率和多时相性。遥感信息的应用已经从单一遥感资料向多时相、多数据源的融合与分析,从静态分析向动态检测过渡,从对资源与环境的定性调查向计算机辅助的定量自动制图过渡,从对各种现象的表面描述向软件分析和计量探索过渡[4]。近年来,由于航空遥感具有的快速机动性和高分辨率的显著特点使之成为遥感发展的重要方面。

1.3GPS

GPS即全球定位系统(Global Positioning System),是美国自20世纪70年代初期开始研制的新一代卫星导航和定位系统。该系统主要有三大组成部分:空间星座、地面监控和用户设备。空间星座部分由24颗均匀分布在6个轨道的卫星组成;GPS的地面监控部分由1个主控站、5个全球监测站和3个注入站组成;GPS的用户设备部分主要由接收机硬件和处理软件组成。GPS具有定位的灵活性和高精度、快速度、全天候作业、操作简便、信息自动接收以及存储等特点,已经在地球学科中得到了广泛的应用。用GPS同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从静态扩展到动态,从单点定位扩展到局部与广域差分,从事后处理扩展到实时动态差分定位与导航,从而大大拓宽它的应用范围和在各行各业中的作用。

1.43S技术集成

3S技术主要完成对空间信息的采集、处理、管理、信息表达等功能,具有获取海量信息、并能够准确加以储存和处理的特点。其中,RS技术是以通过从高空或外太空收集地表电磁波信息,并通过对这些信息进行识别、摄影、传输和处理来达到对地表现象进行识别的现代综合技术;GIS可以认为是一个关于地理信息的管理系统,它能够通过“可视化”的方式,完成地理信息的分类和管理;而GPS则是一个实时的、三维空间的卫星导航和定位系统。近年来,随着GIS、RS和GPS单项技术的迅猛发展,促成了3个大系统的有机结合,构成了一个强大的技术体系,3S技术已从各自独立发展进入相互融合、共同发展的阶段,并且在资源调查、车船导航、环境监测、区域管理、城市规划、商业管理等诸多领域里得到了迅速广泛的应用[5]。但目前3S技术在土地规划中的应用仍多为单项技术应用。在土地资源管理日趋信息化的形势下,对土地资料的快速、准确获取、空间信息分析、动态监测、图形图像处理和数字制图的要求已变得十分迫切。而3S技术集成正为这种需求提供了科学、适用的技术方法和手段,它不仅可为土地管理工作提供及时、可靠的基础信息,而且可以对土地信息进行综合分析、处理,应用前景非常广阔。

23S技术在土地利用规划中的应用

2.13S技术在土地利用规划数据阶段的应用

土地利用规划工作的每一个环节都包含有大量的数据信息。在数据阶段,主要包括土地数据收集和土地数据处理2个方面。土地信息涵盖土地的位置、数量、质量及其价值等重要信息。这些信息具有数量巨大、动态性和相关性的特征。其中动态性特征不但包括其周期性,还有渐变性和波动性[6]。传统的通过实地踏勘的工作方法需要大量的人力和物力,且需要大量的时间。

随着数字图像处理技术的提高和遥感技术向高分辨率的发展,利用遥感技术获取土地信息的方法将越来越普遍。小卫星遥感的空间分辨率不断提高,IKONOS达1 m,Qui-ckbird达61 cm,都能满足1∶1万比例尺的县乡级土地利用规划。通过遥感技术迅速获取的动态实时信息,再传输给GIS,使GIS数据库得到及时更新。通过GIS技术对土地信息进行处理,可以直接得到理想的图件和数据,及时准确地反映土地信息,不但可以为后续的规划工作提供数据基础,更重要的是明确土地性质、质量,从而明确土地的空间分布,确定各类用地的具体范围。在此阶段,3S技术在数据收集和处理方面展现了其实时性、准确性以及高效的特点。

2.23S技术在土地利用规划编制阶段的应用

土地利用规划的编制及实施中,需要清查土地利用类型的面积、权属、利用现状,保证地类正确、图斑一致、数据可靠,确保土地利用规划成果的.科学性和可行性。同时,要采集、储存、管理大量的属性数据和空间数据,而且数据之间关联复杂,失控变异性强。如果没有3S技术的支持,是很难完成的。依靠3S技术平台,在建立土地利用总体规划信息库的基础上,紧密结合土地利用总体规划的业务流程,实现土地利用总体规划编制、修改、实施的自动化管理。利用原有土地信息,分析土地结构,构建各类模型,为土地的评价、预测、结构优化及效益分析提供方法和手段。同时,降低旧有人为进行土地资源分析和决策所带来的主观因素影响,加强了土地利用规划的科学性和合理性。

2.33S技术在土地利用规划成果阶段的应用

土地利用规划的编制、审批和实施涉及大量图件、指标等空间数据,对规划成果质量和管理的时效性要求都很高。长期以来,土地利用总体规划的规划成果(包括图件、文本、说明和表格)基本上都是以图纸、文本的形式保存和管理,存在共享性差、利用效率低、形式单一、成果保存难度大等缺点,无论在对公众宣传推广的范围与效果、传播形式与信息获取方式,还是应用灵活性方面都存在较大的局限性。运用3S技术进行规划成果管理,可以提高管理的科学性、管理质量和管理效率,为土地规划的动态实施和成果管理提供科学的方法和现代化手段。因此,为了更加充分、合理、科学、有效地利用土地利用规划的信息与数据,提高规划的开放性和公众参与性,从而更好地发挥土地利用规划的实际效用,必须综合运用3S技术。

3结语

土地的不可再生性决定了合理利用土地的重要性。土地利用规划需要了解土地资源的各种特征和规律,掌握土地资源的数量、质量及分布格局。因此,土地利用规划涉及的信息丰富、量大繁杂,而且多为地理信息,具有很强的地域性、空间性、时序性和动态性。离开这些信息,就很难实现立体、动态的管理和规划,直接影响到土地利用规划和管理的质量和效果。

GPS技术可以对空间数据快速定位,RS技术利用航天、航空遥感提供的航片、卫星照片等影像资料,能精度较高地定位、定量到地块,直观地判读地面物体特性、资源的现势信息。GIS利用空间数据库技术可以把属性数据的管理完全一体化,存储和分析处理多种性质的数据。因此,3S技术能有效地管理各类地理信息、统计分析数据,并对之进行分析处理,实现海量数据的管理,促进土地利用规划和信息处理的规范化,为土地利用规划工作打下坚实的基础。伴随空间信息技术的飞速发展,3S技术必定在我国土地利用规划工作中得到更广泛和更深入的应用,为土地利用规划领域的研究和实践提供科学、有效的研究和实施方法,为土地资源的有效利用作出无可限量的贡献。

4参考文献

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