基于“3S技術”對水資源的管理以及應用

王成+范人文

摘要：水是人類不可缺少的資源，將建立數字城市三大支撐技術（PS、GIS、RS）應用于水資源領域，對于許多問題的解決和解決問題效率的提高有舉足輕重的作用，比如水資源規劃管理、水資源評價等等方面。

關鍵詞：GIS、GPS、RS；水資源；規劃管理；評價

0 引言

水是人類生產和生活中不可缺少的重要資源，是人類社會可持續發展的基本條件之一。隨著工農業的發展和人民生活水平的提高，對水的需求將會日益增加，特別是我國北方水資源供需矛盾日趨尖銳。

作為建立數字城市的三大支撐技術：GPS（全球定位系統）、RS（遙感）、GIS（地理信息系統），對于水資源的規劃管理、水資源評價等問題提供了有利的技術手段。

1 3S簡介

1.1 全球定位系統

GPS（全球定位系統）也稱導航衛星測時和測距，是美國第二代衛星導航系統，從20世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統，由衛星、地面控制和用戶接受機三部分組成，現己在工程測量、墑蒂殘翁、氣象學等領域顯示出良好的應用前景。

1.2遙感

RS（遙感）顧名思義就是遙遠地感知，就是不接觸物體，從遠處通過探測儀器接收來自目標地物的電磁波信息，經過對信息的處理，識別地物。

1.3地理信息系統

GIS（地理信息系統）是計算機軟硬件支持平臺支持下的采集、處理、管理、顯示、模擬及分析全球地區性立體化數據的信息系統，是集計算機圖形學、地圖制圖、航空攝影測量與遙感、數字圖像處理和數據庫管理技術等多種學科和技術的結合。

2在水資源領域的應用

2.1 在水資源規劃管理中的應用

比較突出的是南非水利林業部開發的國家水資源管理系統，利用GIS模擬發展前景方案，更好地把握住了國家水資源管理政策的方向。水資源的科學規劃、合理利用是當今社會資源配置的重中之重的大問題。作為一種靈活的工具———GIS用于水資源規劃管理能夠克服傳統的大尺度戰略規劃的缺點。借助此類基于GIS的管理系統可以自動生成流域自然地理和社會要素底圖，以及以這些底圖為基礎的流域水資源供需圖、灌溉規劃圖、水污染分布圖、洪水來源以及洪水影響圖等，還可以完成流域內水資源蓄量、分布、水資源與人口分布關系的分析、水資源與區域社會關系的分析、預測信息等地理分布上的查詢和管理，其中包括單一對象相關信息的查詢，以及剖面顯示、補給和開采模擬等。

在干旱和半干旱地區的水資源的管理中，遙感和GIS等高新技術可以發揮更大的用。要進行水資源管理，第一步就是水資源調查，對于湖泊河流，運用遙感確定其面積，通過遙感資料和水位資料建立豐、中、枯水期的多時相圖像及相應的水位資料；對于干旱地區比較重要的地下水，則運用GPS和遙感獲得地質、水文地質、地層結構、城市環境分析等信息來尋找；冰川的融雪也是一種寶貴水資源，采用微波遙感技術可以監測融雪的厚度、性質、液態水在雪中的比例，從而可以估算融雪含水量和預報融雪徑流。對于野外找水，GIS和GPS的結合則可以確保隨地隨時的瞬時定位，用于地下測量控制和地下鉆孔定位。

2.2 在水資源評價中的應用

對于區域地下水資源量計算，實際工作中一般采用常規資料計算，常用的方法有解析法、水均衡法、數值法等。但如果選擇的參數不能代表整個區域，則計算結果的精度不高。遙感的應用使這個問題迎刃而解。地下水處于地面下的含水層空間，無法直接觀測，可以通過遙感信息獲得表現整個含水層信息的地質地貌信息，通過繪制水文地質圖和地貌圖，確定地質和水文地質參數，查明地下水的分布狀況確定補給區和排泄區，從而掌握與地表水的聯系情況。遙感技術與常規方法的結合則可定量分析區域的地下水資源量。

對于大面積的地表水的評價，涉及空間信息有行政區劃、河流水系、等高線等公共信息及水資源評價區劃、水文站控制斷面流域界和水文站點位置等等專業信息。GPS的應用使得水文站點的準確位置的獲得不成問題。水資源評價的的各種信息都是圖、表格等散亂的資料，運用GIS高效率進行水資源評價就需要將這些資料轉換成易于計算機處理的信、息。先將各種空間信息的工作底圖掃描成計算機圖像信息，通過GIS的圖像配準功能對它們進行數字化，形成矢量數據。

2.3 在防洪上的應用

我國洪澇災害幾乎是不斷的，夏季頻發于黃河、長江、淮河等流域，造成的損失不計其數。這就要求人們進行必要的防洪措施，基于GIS的防洪決策支持系統則應運而生。它主要功能有建立防洪區域社會經濟數據庫、動態采集和分析洪水演進等等，與GPS、RS的結合，則可以動態獲取洪水演進的數據、動態分析洪水情勢，對于人們做出正確的決策有很大的作用。寧波市于0112年建立的基于GIS防汛網絡信息系統，實現了全市雨情、水情、工情及防洪決策信息的快速傳遞，并實現了水情的查詢顯示、水情監測、歷史洪水查詢等功能，而在甬江流域進行的洪水預警和防汛減災決策可以根據流域實時水情信息進行快速的洪水預報和實時校正預報，并可預測未來洪水變化趨勢，確定最佳防洪減災的洪水調度方案。

對于其他一些用常規方法難以實現迅即、準確預報的自然災害如水質污染、漏油、爆炸等人為災害運用GIS和RS方法則能很快發現事故發生地所在。

2.4 在地下水污染方面的應用

地下水質通常是地下水開發利用的一種限制性因素，其化學組成演化比較復雜，經過與巖石間的地球化學、水化學、生物化學的相互作用兼有人類活動的強烈影響，具有可以綜合多種信息的GIS有助于解決這些問題。法國的博斯平原利用地理信息系統解決了諸如確定污染源密度最大的區域和經過某一時段其空間演變狀況、控制地下水污染的各因素及其相互作用、污染源和含水層易損性及地下水水質的相互關系等等問題。

3 結語

“3S”在水資源領域的應用并不只限于以上幾種，其它如在水資源綜合開發、水源地生態環境的分析、水資源的可持續利用等方面也起到很大的作用。“3S”的應用促進了水資源領域的發展，同時，水資源領域對“3S”的需求也促進了“3S”的發展，人們要認識到水資源和“3S”是不斷發展的概念，隨著技術的進步和社會需求的變化，其作用和存在意義也不斷發生變化。隨著數字化地球的進程，將“3S”和水資源結合起來應用意義重大，前景遠大。

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作者簡介：

王成（1995.10-）男，漢族，身份證號：412827199510127013，本科生，河南駐馬店，研究方向：地理信息科學

范人文（1998.12-）男，漢族，身份證號：410423199812164312，本科生，河南平頂山，研究方向：地理信息科學