地理信息系统,简称 GIS,是一种结合了地球科学、空间科学、信息科学 3 种混合交叉的综合学科,主要应用信息科学和管理的计算机技术.地理信息系统能够搜集、存档、分析和提档各种信息.GIS 既能整合属性数据,还可以整合空间数据,建立起地理的空间模型,再把模型存储入计算机,日后能够及时、方便的查询到有用的地理信息,方便描述、模拟和预测.
1 地理信息系统的简介和发展历程
地理信息系统,英文简称 GIS,从 20 世纪 60 年代出现,历经了数十载,已经发展成一门新兴地理科学.GIS 能够综合考虑地域因素、地理分析、前景动态,做出主观判断,因此,常称 GIS 为地理学科的第 3 种语言.地理信息系统拥有信息收集、存储、分析、对比、解释和输出等功能.由于这种系统的特点鲜明,所以在世界范围内应用的很广泛,发展十分迅速.现在,就我国来说,地理信息系统主要应用在城市建设、国土规划、森林监察、农作物管理和水土资源管理等方面.
地理信息系统以计算机技术和传感技术为基础,以建立空间信息模型为表现形式,对整个地域的地理信息进行全方位的掌控.地理信息系统会分析数据、分析结果,及时更新数据库里的信息,同时应用传感技术对特殊的影像进行高精度的测量,又构建模拟的数学模型.地理信息系统会编码每个点的坐标,形成先定位,后定性的搜索模式.地理信息系统还能进行多层次的数据分析,结合传感器的反馈数据,自动制图.能够处理空间数据是地理信息系统与其他系统区别的标志,也是地理信息系统的技术要点.
2 GIS 在水文学及水资源管理中的应用
2.1 GIS 在水文模拟中的应用
许多水文学的案例都具有三维空间特点,所以水文模拟一般采用三维空间分配模型.GIS 在水文模拟中的应用,主要指的是获得、显示和操作与分配模型有关的空间数据和实验结果,进而细化水文模型,得到水文学的实质,深入了解水文学.GIS其实由 2 个单独的实体构成,只有把 2 者结合才能得到科学的地理数据,所以通过加强 2 个实体间的结合来改造水文模拟.
最新的方法是把统计分析技术和数学方法结合,在水文模拟中取得了不错成就,例如洪水预测、水污染预估和水文分析等.
2.2 GIS 在水文数据管理中的应用
水文数据的结构较复杂,GIS 的使用,使水文数据的管理变得轻松.一般水文数据的管理包含地理数据的管理、矢量和标量数据的管理、传感数据的管理和水文模拟数据的管理等.
在我国,GIS 主要用于管理水质数据、供水数据和传感数据等.因为水质部门对水质数据的准确度要求高,所以 GIS 在水质部门的应用力度在逐年攀升.由于目前 GIS 技术的发展,水文工作者可以进行深层次的研究,结合现代的制图软件和自动制图工具,GIS 的利用率已经很高.GIS 不仅实现了数据管理和分析的能见性,还把传统的数据管理层次提高了.
2.3 GIS 在水资源和环境管理中的应用
全球变暖等气候问题和环境保护问题一直是世界范围内的热点问题,其中水资源和环境管理是其一部分内容.GIS 在水资源和环境管理中的主要作用引导决策者做出最科学的判断、对水资源管理制定目标、进行规划和透明化技术等.
由于 GIS 在水资源管理中是灵活性较大的技术,所以它可以打破传统管理中的束缚.外国在这方面提前做出表率,已经在 GIS 的基础上建立了各种不同尺度的计划,有的国家已经应用 GIS 对水资源管理系统做出模拟预判,有很好的发展前景,为以后国家水资源的管理政策的制定提供了合理的方向.GIS同样广泛地应用于区域水资源和环境管理中.例如,英国利用沿岸植物品种数据的多变量生态分析来识别英国河流的环境优化程度,将 GIS 综合到数据管理系统中,把可视化、扩散模拟和地域分析结合起来产生实际的或模拟的环境优化程度,求得由植物品种信息得出的与环境优化程度密切相关的成果.
我国从 20 世纪 90 年代就建成了国家级的地理信息系统,在全国水资源规划管理中同样有着举足轻重的作用.例如,南水北调工程在计划之初就做好了各种模拟和预判.在国内,上海市环境管理部门于 20 世纪 80 年代末开始 GIS 的应用研究,并建立了黄浦江流域水环境地理信息系统,系统具有动态监测显示、水污染过程模拟及取水口水环境管理功能,并可对水质进行快速的预测分析.
3 结语
由于 21 世纪是信息化的时代,计算机的应用可以对信息做出快速和准确的预判.GIS 拥有很强的数据管理和分析能力,可以为水文学和水资源管理做出很大贡献.水资源管理会涉及到许多方面,在对水资源进行管理时,需要应用合理的系统,再结合科学的方法和计算机技术来进行管理.GIS 正在朝着人工智能的方向发展,水资源管理者的任务正在减轻,所以,只有建立起完善的水资源管理系统,才能对水资源进行现代化的管理.
参考文献
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[2] 李相明 . 遥感和地理信息系统在水资源管理中的作用 [J]. 枣庄师专学报 .2001,18(2).
[3] 王疆霞 , 李云峰 , 徐中华 .GIS 技术及其在水文学和水资源管理方面的应用 [J]. 西北地质 .2003,36(1).
