GIS在水利水電的應(yīng)用

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，GIS在水利水電方面的應(yīng)用顯得越來越重要，由于GIS技術(shù)具有系統(tǒng)性和基礎(chǔ)性的優(yōu)點(diǎn)，在水利水電領(lǐng)域有著重點(diǎn)的應(yīng)用，文章主要闡述了有關(guān)GIS在水利水電的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；水利水電；空間數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）10-0068-02

1 GIS技術(shù)在水利水電領(lǐng)域的應(yīng)用

GIS技術(shù)（地理信息系統(tǒng)）是當(dāng)前水文和水利工作的重要基礎(chǔ)性技術(shù)，由于GIS技術(shù)立依靠計(jì)算機(jī)的功能技術(shù)，這使得水利水電工作可以利用數(shù)字的新發(fā)展得到迅速的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)水利水電科學(xué)的管理、水利水電政策合理的制定、防洪抗旱能力的提高，可見GIS技術(shù)對(duì)于水利水電工作的重要價(jià)值。應(yīng)該從GIS技術(shù)的水利水電基礎(chǔ)認(rèn)知入手，分析水利水電工作應(yīng)用GIS技術(shù)存在的問題，找到問題存在的深層次原因，以水利水電工作和GIS技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā)，探尋水利水電領(lǐng)域GIS技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)，更好地實(shí)現(xiàn)GIS技術(shù)對(duì)于水利水電工作的價(jià)值，促進(jìn)水文和水利領(lǐng)域的各項(xiàng)工作走向深入。

1.1 GIS技術(shù)在建立水文地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的應(yīng)用

水文地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)是今后水利水電工作的重要基礎(chǔ)，是GIS技術(shù)在水利水電領(lǐng)域中應(yīng)用的核心，數(shù)據(jù)庫(kù)要保障實(shí)時(shí)查詢則要求保持服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)時(shí)報(bào)汛數(shù)據(jù)庫(kù)之間的通信，創(chuàng)建并存儲(chǔ)洪水預(yù)報(bào)相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行更新、插值計(jì)算后得到最新信息，以便在水利水電工作中得到有效地應(yīng)用。

水資源數(shù)據(jù)庫(kù)就是一個(gè)巨大的數(shù)據(jù)庫(kù)集成體，可對(duì)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、儲(chǔ)存，利用GIS技術(shù)，對(duì)水資源分布進(jìn)行分析，結(jié)合經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，確定區(qū)域水資源承載力，提出科學(xué)合理的水資源調(diào)度方案，為水資源綜合規(guī)劃的編制提供依據(jù)。

1.2 水資源規(guī)劃中GIS技術(shù)的應(yīng)用

水資源規(guī)劃包括了水資源調(diào)查評(píng)價(jià)、節(jié)約用水規(guī)劃、需水預(yù)測(cè)、供水預(yù)測(cè)、水資源保護(hù)規(guī)劃、水資源配置、規(guī)劃實(shí)施效果評(píng)價(jià)等內(nèi)容。通過GIS技術(shù)輔助進(jìn)行水資源評(píng)價(jià)，以便做出合理的水資源規(guī)劃。

1.3 水資源管理中GIS技術(shù)的應(yīng)用

水資源管理包括了對(duì)水文基本信息、水文地質(zhì)條件、土壤植被、河流水系、地形地貌、水利工程等多種不同類型要素的管理，通過GIS技術(shù)可實(shí)現(xiàn)多元信息的疊加分析及空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)結(jié)合，為水資源管理提供基礎(chǔ)信息的服務(wù)。

1.4 防洪抗旱中GIS技術(shù)的應(yīng)用

通過GIS技術(shù)與GPS技術(shù)、RS技術(shù)的結(jié)合可以建立洪水預(yù)警和干旱預(yù)警的系統(tǒng)，對(duì)洪澇災(zāi)害和旱災(zāi)進(jìn)行災(zāi)情評(píng)估、災(zāi)情預(yù)報(bào)和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析，有利于控制災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)，降低災(zāi)害的損失。

1.5 GIS技術(shù)與水文模型的融合

GIS技術(shù)的發(fā)展方向是與水文模型做到合理的契合，GIS技術(shù)應(yīng)用于水文模型的數(shù)據(jù)處理過程，實(shí)現(xiàn)水利水電專業(yè)模型GIS技術(shù)的集成。

2 GIS測(cè)量技術(shù)在水利監(jiān)測(cè)的貢獻(xiàn)

測(cè)繪科學(xué)隨著電子計(jì)算機(jī)和電磁科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展，憑借GIS技術(shù)的優(yōu)越性，在水利監(jiān)測(cè)的貢獻(xiàn)主要表現(xiàn)為高效率、高精度、便捷、科學(xué)、系統(tǒng)的反映河道水利信息。

2.1 遙感圖像在水利信息方面的應(yīng)用

GIS技術(shù)的除了擁有采集地理信息數(shù)據(jù)，并對(duì)水利數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和整理，并進(jìn)行可視化之外，還能對(duì)水利的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的整合，能夠提醒、預(yù)測(cè)預(yù)算等各種輔助決策功能。用遙感手段對(duì)取得的水利信息通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行專門的圖像處理和轉(zhuǎn)換，把遙感信息源傳輸?shù)紾IS上。遙感測(cè)量和實(shí)際測(cè)量之間是有誤差的，而且在未轉(zhuǎn)換前GIS是不能識(shí)別遙感圖像的，為了減少保持遙感圖像和實(shí)際測(cè)量地形圖的誤差和GIS的順利識(shí)別，必須對(duì)遙感圖像做必要的變換和圖像處理。運(yùn)用圖形圖像資料提取高程數(shù)據(jù)，以建立數(shù)字高程模型（DEM）。GIS利用數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出兩沖淤監(jiān)測(cè)斷面間的沖淤量，沖淤分析是河道演變的主要工作，通過分析可以自動(dòng)繪制出檢測(cè)出沖淤累積圖，既便捷又準(zhǔn)確。

2.2 遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)水利狀況

遙感動(dòng)態(tài)的進(jìn)行水利監(jiān)測(cè)能及時(shí)細(xì)化的反映水利狀況。通過對(duì)相同的水利監(jiān)測(cè)點(diǎn)，從各個(gè)時(shí)相分析獲得的圖像，形成理想的遙感影像。動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)是遙感技術(shù)應(yīng)用的主要方面，可以對(duì)同一地區(qū)內(nèi)的各個(gè)時(shí)相的圖像進(jìn)行識(shí)別記錄，形成地區(qū)變化的遙感影像。不同類型的傳感器同時(shí)作用于同一地區(qū)水利環(huán)境檢測(cè)，從客觀上把握水利狀態(tài)。以遙感影像作為數(shù)據(jù)源并進(jìn)行復(fù)雜的圖像處理，提取了精確清晰的圖像，為水環(huán)境研究提高輔助資料和決策依據(jù)。用數(shù)字遙感技術(shù)能動(dòng)態(tài)的檢測(cè)河道的各個(gè)時(shí)相的水況變化，對(duì)防洪防災(zāi)和調(diào)度水資源、河道建設(shè)等提供參考。

2.3 對(duì)河道沖淤變化的檢測(cè)

從信息處理軟件獲取可見光的水體厚度信息獲得水深的情況。原理就是利用水輻射的強(qiáng)度和水深、水體渾濁度的特定關(guān)系，測(cè)量水深。在實(shí)際測(cè)量中，遙感技術(shù)測(cè)量和實(shí)際測(cè)量是有精度偏差的。其原理是：遙感水深誤差大多是受到多方面的的影響，兩個(gè)或者多個(gè)時(shí)相之間的測(cè)量有誤差，采用減少系統(tǒng)誤差的方法，減少遙感信息源轉(zhuǎn)換的信息誤差，提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性。實(shí)現(xiàn)了遙感測(cè)量地形和實(shí)際測(cè)量地形結(jié)果的一致性，測(cè)量數(shù)據(jù)滿足河床變化分析和沖淤量分析的研究要求。

3 水利水電工作應(yīng)用GIS技術(shù)存在的主要問題

3.1 缺乏統(tǒng)一的GIS技術(shù)平臺(tái)

當(dāng)前水利水電行業(yè)已經(jīng)看到GIS技術(shù)的重要價(jià)值，由于各自為戰(zhàn)，導(dǎo)致GIS技術(shù)的開發(fā)平臺(tái)多種，數(shù)據(jù)格式多樣，沒有完整的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這個(gè)水利水電信息交流和共享帶來了極大的不便，影響GIS技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用。

3.2 GIS技術(shù)與其他工作溝通不想

當(dāng)前，GIS技術(shù)的應(yīng)用工作多重視水利水電數(shù)據(jù)的采集，沒有利用GIS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)展現(xiàn)與其他工作和領(lǐng)域的合作與溝通，導(dǎo)致GIS技術(shù)的交互性出現(xiàn)不足，特別是GIS技術(shù)數(shù)據(jù)與現(xiàn)有的水文模型不能有效契合，出現(xiàn)GIS技術(shù)的深層次優(yōu)勢(shì)沒有得到發(fā)揮的問題。

3.3 GIS技術(shù)的動(dòng)態(tài)效果有待于提高

GIS技術(shù)對(duì)水文現(xiàn)在的表述多屬于靜態(tài)描述和簡(jiǎn)化處理，這會(huì)產(chǎn)生GIS技術(shù)與實(shí)際之間的較大差異，進(jìn)而會(huì)影響GIS技術(shù)動(dòng)態(tài)模擬效果的真實(shí)性和有效性，出現(xiàn)GIS技術(shù)的表達(dá)障礙。

4 GIS在水利水電中應(yīng)用的具體事例分析——以云南省為例

云南省地處西南邊陲，地理位置和氣候條件特殊，位于我國(guó)第三級(jí)地貌臺(tái)階和暖溫帶向南亞熱帶的過渡地帶，具有十分明顯的過渡性征。

歷史上，云南省是全國(guó)洪澇災(zāi)害發(fā)生較為頻繁、災(zāi)害比較嚴(yán)重的省份之一。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我省的防洪工作將逐步從“以洪水為敵”的控制洪水向體現(xiàn)水資源特性的洪水管理轉(zhuǎn)變，全面建成覆蓋全省的水利信網(wǎng)絡(luò)，其中防洪減災(zāi)屬于重點(diǎn)應(yīng)用系統(tǒng)。

以云南省五萬(wàn)分之一數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用先進(jìn)的數(shù)字化和3S技術(shù)，利用國(guó)際上先進(jìn)的流域水文模擬系統(tǒng)（HEC-HMS），研究開發(fā)適合云南省廣大山丘區(qū)和流域洪水預(yù)警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)主要水文斷面和中型水庫(kù)、多座小型水庫(kù)以及個(gè)山丘區(qū)小流域洪水預(yù)警預(yù)報(bào)，開展山洪災(zāi)害預(yù)警，達(dá)到以人文本、科學(xué)決策、全面減輕山丘區(qū)洪澇災(zāi)害。

GIS在這些系統(tǒng)中的作用主要有以下幾個(gè)方面：空間數(shù)據(jù)處理、查詢、檢索、更新和維護(hù)；利用空間分析能力和可視化模擬顯示為防汛指揮決策提供輔助支持；為各類應(yīng)用模型提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；優(yōu)化模型參數(shù)；預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)和防汛信息及決策方案的可視化表達(dá)。

5 結(jié)語(yǔ)

GIS是實(shí)現(xiàn)水利測(cè)量工程的進(jìn)步和發(fā)展的有力技術(shù)手段，GIS在參與水利工程測(cè)量的各項(xiàng)工作中，為河道、水利監(jiān)管以及水利的情況的記錄帶來技術(shù)變革，準(zhǔn)確的為河道水利勘測(cè)管理方面提供科學(xué)資料。所以，針對(duì)GIS在水利水電的應(yīng)用進(jìn)行深入的研究和探討是有著十分重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 龐嶸明.論水利工程施工管理[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2011，（6）.

[2] 王光明，梁秀娟，肖長(zhǎng)來，于景錄.GIS技術(shù)在水利水電領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].吉林水利，2011，（6）.

[3] 趙小正.水利水電工程施工質(zhì)量控制監(jiān)理研究[J].魅力中國(guó)，2012.

[4] 劉佳，于福亮，李傳哲，尹吉國(guó).GIS在水利水電領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展[J].水電能源科學(xué)，2013，（02）.

[5] 吳江南，王根英.淺談3S技術(shù)在水利工程地質(zhì)勘測(cè)中應(yīng)用與發(fā)展[J].科技資訊，2011，（17）.

作者簡(jiǎn)介：李長(zhǎng)平（1981—），男，云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院工程師，研究方向：水利水電工程測(cè)量，地籍測(cè)量及航空攝影測(cè)量、遙感等。