1、地理信息系统在胶东调水工程中的应用摘要：随着信息系统的日渐普及，越来越多的水利管理部门已经建成或者准备建设地理管理信息系统。这些系统在提高水利管理部门的数据管理和分析能力、提高管理能力等方面发挥了重要作用。本文就地理管理信息系统在胶东调水工程中的应用进行了探讨。 关键词：胶东调水；管理；地理信息系统 中图分类号：TV68 文献标识码： A 随着信息社会的到来，整个社会进入了信息大爆炸的时代。面对海量信息，人们对于信息的要求发生了巨大变化，对信息的广泛性、精确性、快速性及综合性要求越来越高。随着计算机技术的快速发展，对空间位置信息和其它属性类信息进行统一管理的地理信息系统也随之快速发展起来，在此
2、基础上进行空间信息挖掘和知识发现是当前亟待解决的问题，也是 GIS 研究的热点和难点之一，地理信息系统的空间分析作用也因此越来越凸显其重要性。 一、地理信息系统的基本概念 地理信息系统（Geographical Information System，Geo-Information System，简称 GIS） ，是在计算机软硬件支持下，对整个或者部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。地理信息系统处理和管理的对象是多种地理空间实体数据及其关系，包括空间定位数据、图形数据、遥感图像数据、属性数据等，用于分析和处理一定地理区域内分布的各种现象和过
3、程，解决复杂的规划、决策和管理问题。 二、地理信息系统的构成 完整的地理信息系统主要由四个部分构成，即硬件系统、软件系统、地理空间数据和系统管理操作人员。其核心是软硬件系统，空间数据库反映了 GIS 的地理内容，而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表示方式。 1、硬件系统 计算机硬件系统是计算机系统中的实际物理装置的总称，可以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件或装置，是 GIS 的物理外壳。系统的规模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至软件都与硬件有极大的关系，受硬件指标的支持或制约。GIS 由于其任务的复杂性和特殊性，必须由计算机设备支持。 2、软件系统 GIS 运行所需的软件系
4、统如下： （1） 计算机系统软件 由计算机厂家提供的、为用户使用计算机提供方便的程序系统，通常包括操作系统、汇编程序、编译程序、诊断程序、库程序以及各种维护使用手册、程序说明等，是 GIS 日常工作所必需的软件。 （2） 地理信息系统软件和其他支持软件 包括通用的 GIS 软件包，也可以包括数据库管理系统、计算机图形软件包、计算机图像处理系统、CAD 等，用于支持对空间数据输入、存储、转换、输出和与用户接口。 （3） 应用分析程序 系统开发人员或用户根据地理专题或区域分析模型编制的用于某种特定应用任务的程序，是系统功能的扩充与延伸。在 GIS 工具支持下，应用程序的开发应是透明的和动态的，与系
5、统的物理存储结构无关，而随着系统应用水平的提高不断优化和扩充。应用程序作用于地理专题或区域数据，构成 GIS 的具体内容，这是用户最为关心的真正用于地理分析的部分，也是从空间数据中提取地理信息的关键。用户进行系统开发的大部分工作是开发应用程序，而应用程序的水平在很大程度上决定系统的应用性优劣和成败。 3、地理空间数据 地理空间数据是以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是由系统的建立者通过数字化仪、扫描仪、键盘、磁带机或其他系统通讯输入 GIS，是系统程序作用的对象，是 GIS 所表达的现实世界经过模型抽象的实质性内容。不同用途的 GI
6、S 其地理空间数据的种类、精度均不相同，一般情况下包括如下三种数据： （1） 已知坐标系中的位置，即几何坐标。 （2） 实体间的空间关系，通常包括：度量关系、延伸关系、拓扑关系等。 （3） 与几何位置无关的属性，即通常所说的非几何属性。是指与地理实体相联系的地理变量或地理意义。包括名称、类型、特性面积、长度、土地等级、人口数量等。 4、系统开发、管理与使用人员 人是 GIS 中的重要构成因素，地理信息系统从其设计、建立、运行到维护的整个生命周期，处处都离不开人的作用。仅有系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统，还需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善、应用程序开发，并灵活
7、采用地理分析模型提取多种信息，为研究和决策服务。对于合格的系统设计、运行和使用来说，地理信息系统专业人员是地理信息系统应用的关键，而强有力的组织是系统运行的保障。 三、地理信息系统在胶东调水工程中的应用 1、GIS 在防洪减灾方面的应用 在胶东调水防汛指挥系统总体设计框架下，各辖区、各泵站的防汛信息和决策支持系统都以 GIS 为平台，包括：空间数据管理（查询、检索、更新和维护） ；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；优化模型参数；预报预测；防汛信息及决策方案的可视化表达等功能和用途。 在灾情评估中，GIS 是主角，它发挥的主要作用是：基础背景数据（包括地理、社会
8、、经济）的管理；空间和属性数据查询、检索、统计和显示的基础；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。 2、GIS 在水资源管理方面的应用 如果在胶东调水工程中应用 GIS 技术，与水资源信息管理系统相结合，将会在此基础上向水资源管理决策支持系统迈开了新的步伐，形式上大多是空间决策支持系统。 GIS 在水资源信息管理系统中发挥的作用主要有以下几个方面：历史数据管理和实时数据的动态加载；信息的空间与属性双向查询；时空统计；以多种方式直观地可视化表达各类信息的空间发布及动态变化过程；区域水资源的空间分析等。 3、GIS 在水环境和水土保持方面的应用 GIS 在胶
9、东调水工程中的水环境和水土保持方面的功能主要有以下几个方面： 数据管理，包括自然、地理、社会经济等基础背景数据，水利工程与设施，监测站点，水质与水量的历史与实时数据，水环境评价等级，水质标准及法规和条例，决策项目和边界条件数据，水污染预测数据，等等。 水质参数的双向查询，即点出站点位置查询该站的基本信息、水质参数、水质等级、超标物名称、以月或年为单位的水质等级过程线；也可由水质等级或某物质超标来查（显示）测站位置，或河段。 统计某区域各等级水质的测站占的比例或各等级水质的河段长，等等。 区域或上下游水质的空间分析，找出某水质参数严重超标的污染源。GIS 在胶东调水工程水土保持中的应用将是比较全
10、面的，是全过程的应用。从土壤侵蚀发生与否的判断、侵蚀强度划分、侵蚀量的计算、流域泥沙输移、水保措施的效益评价，一直到土壤侵蚀过程的模拟和预测，GIS 始终在技术上起着支撑的作用。 4、GIS 在胶东调水工程建设和管理方面的应用 胶东调水工程建设与管理中利用 GIS 功能最多的有以下几个方面：三维可视化显示及贯穿飞行模拟，位置或路线的优化；空间信息的叠加与分析，等等。 四、GIS 技术在水利行业应用的发展趋势 在以信息化带动水利现代的战略方针指导下，GIS 在水利行业的应用将“无所不在” ，而且将迅速的占领管理和决策层面。它的发展趋势主要有： 网络 GIS（Web GIS） Web GIS 可用
11、于除了一般数据外的特殊数据模型，尤其是矢量数据的处理，以网络浏览器为应用工作平台，在客户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类数据、图形、图像。 三维 GIS 和四维 GIS 三维尤其是实时三维 GIS 系统为各种水利信息提供了更为直观的表现方式。在调水线路沿线贯穿飞行、城市及蓄滞洪区洪水演进、水利工程布置、大坝及堤防等工程信息的表达、地面与地下结合的地质构造描述、水流动的三维表现、厂房或结构内部的描述、库区的描述、宏观地形地貌表现、通视性分析等等方面使用的特别多或者是特别有前景，而且它也是虚拟或仿真的基础。 水利上的很多问题是时间序列问题、动态监测及过程问题。因此，加上时间维的四维应用需求也很广。 五、结语 要在胶东调水工程中更好地应用和发展 GIS 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设，尤其是富有水利行业特色的数据库，如蓄滞洪区空间展布式社会经济数据库、雨情和水情数据库、水旱灾情数据库，等等。此外，还要加快提高 GIS 的应用水平，充分发挥 GIS 现有的和潜在的能力，并且与遥感、全球定位系统、网络计算机等高新技术以及水利行业本身的技术紧密的结合在一起，这样的 GIS,才能在日常的工程建设和管理中发挥更大的作用和取得更好的效果。
