GIS在水资源管理中的应用

随着我国国民经济的快速发展，地理信息系统GIS（Geographic Information System）作为一门新兴科学，以其独特的空间分析功能和属性信息相结合的方式，已广泛应用于资源管理、环境监测、灾害评估、城市规划等众多领域。应用GIS，可以从空间上、时间上彻底了解水资源的现状与变化发展，奠定水资源管理所需要的数字基础；可以直观表现水资源状况，更好地认识水资源的变化规律；可以完成许多传统方法无法进行的信息处理和分析工作，为水资源管理提供直观、系统、科学的管理工具；可以规范管理数据，实现信息共享，便于各部门数据的交换，改进和完善水资源调度管理与数据更新维护机制。
本文结合水资源普查及系统研制过程中所涉及到的问题，对GIS在城市水资源普查与管理方面的利用进行探讨。为解决好水资源问题，首先对上海市的水资源进行了一次全面详尽的普查，旨在介绍以GIS为基础的水资源普查工作的开展和水资源普查信息系统的建立。
1. 指导思想
水资源管理信息系统为水资源管理提供数字基础和技术手段，而水资源普查则是系统建立的良好契机，它从管理入手解决了系统数据采集范围广、协调难度大的问题。
首先确定在明确了普查任务和内容的前提下，采用统一的规范和标准，用GIS技术与思想贯穿整个水资源普查的工作过程，其中包括水资源普查实施方案的制定、大量水资源信息的采集和整理、水资源普查数据的汇总和水资源数据库的建立、普查数据的统计分析和成果总结等各项工作的实施。以信息系统规范和优化普查工作，通过普查工作完成信息采集，最终建成普查管理信息系统。它不仅面向数据管理，而且具有强大的信息处理、水利计算、专题图制作等功能，满足水资源管理中综合查询、统计分析、计算处理、图形输出、信息管理需要，使水资源管理建立在准确、完备、直观、可量测的信息基础上。通过水资源普查与信息管理系统的建立，全面奠定以地理空间为主线的水资源管理数字基础，使水资源管理由传统的文字、表格形式，提高到统一空间定位基础上的数据库与信息系统管理方式，推动上海市水资源管理信息化进程。
2. 系统开发平台设计
本系统采用客户/服务器结构。服务器端主要负责空间数据的分割与拼接、全市属性数据的汇总与分发；客户端解决各区县空间数据及属性数据的采集、录入与动态更新以及各区县子系统的运行。
系统服务器端采用ESRI公司的ARC/INFO和ArcView为开发平台，对空间图形数据进行分层整理，并按行政区分割交与各区县进行信息采集和系统建设，数据库部分采用Sybase 11.0；客户端以DELPHI5.0作为基础开发平台、图形部分采用MapObject 2.0、属性数据部分采用SQL Anywhere 6.5。
由于系统GIS平台为世界排名第一的ARCINFO，保证了系统的先进性、开放性与可扩充性，允许系统在现有基础上，扩展成一个真正分布式处理，多用户访问，具有安全机制的满足水资源各级管理部门信息共享需要的实用系统。
3. 系统功能设计
围绕水资源普查管理内容和水资源管理业务特点，系统主要分成七大功能模块，分别是：1、系统管理模块（主要包含系统权限管理、数据输入与输出等）；2、图形显示、浏览模块；3、查询、统计模块； 4、图形、数据维护模块；5、报表打印模块；6、水利专题图制作模块； 7、水利专题应用模块。
3．1 系统管理模块
系统管理模块主要包含系统各级权限管理（如系统管理员权限、不同管理部门对相关数据的管理权限、数据修改权限等）、数据的导入与导出、历史数据的保存、系统登录与退出等。
3．2 图形显示、浏览模块
即基本的GIS图形操作模块。如：视图的放大缩小；特定比例的图形显示；视图的漫游，能使用户按同比例浏览图形不同区域；全景浏览，可显示视图的全局状况；快速定位，通过已知区域的名称快速定位到某一区域；活动层设置，能使不同图层快速成为当前活动层；标注的动态显示，能根据视图不同比例显示名称标注，如：河名等，以增加视觉效果；鹰眼功能，即图层索引功能，局部区域显示的范围能在全局图上得以表示，而全局图上的拖曳又同步的反映在局部图上显示区域的变化上。
3．3 图层显示控制功能
系统把30多个图层根据普查特点分成五大类别，分别为: 河道（湖泊）、水资源、水环境、水利工程、基础图层，每一个类别中分别包含了许多相关图层，图层的显示与否可根据需要点击，其颜色、标志可以方便地进行客户化修改；面状图层颜色、线形可选择不同类型。
3．4 信息查询、统计定位模块
本模块包括三个部分，分别为信息查询、专题统计、图形定位。信息查询包括空间要素查询和属性信息查询，查询出来的结果能生成统一的报表，查询出的图形记录能闪烁而突出显示并可把视图定位到当前记录，而定位是对查询出的记录集的定位。专题统计是按水利分类的各种专题进行统计，形成统一的报表。
3．5 数据维护模块
数据维护模块主要解决数据的实时、动态更新，是系统用于实际工作的重要保证。它包含空间图形维护与相关属性信息的维护两大部分。空间要素的维护具体包括五大类图形数据的增加、删除、移动、拷贝、修改。如在图层中新增一条河道、泵站、排水企业等；又如：在日新月异的城镇建设中可能涉及到对原有河道走向进行改变，浦东世纪公园的张家浜就是一个明显的例证；或删除一条河流、删除一个泵站或排水企业。属性数据的维护具体包括普查数据库中相关数据表中所有数据的动态增加、删除、修改。最重要的是，能在动态修改空间图形数据的同时，同步修改其属性数据。
如：对河道边线的修改
3．6 水利专题图制作模块
主要是对各专题分布进行分析统计，可根据用户的需要形象地显示各专题的分布情况，如；排水企业的分布图、河道等级分布图、全市市政泵站分布图等。同时，能依用户出图需要对专题图字体、专题的颜色、空间要素的大小等进行快速定制。
3．7 报表打印模块
能将用户的查寻结果按不同形式、类别形成统一报表供输出使用。
3．8 图形输出模块
主要是能根据用户的需求设置不同颜色、不同大小、不同区域的专题图层，并能按专业上的固定比例尺输出图形，方便用户使用。
3．9 水利应用分析模块
指根据管理工作需要，通过普查数据快速进行专题计算，如河道水质、底质污染分析、水面积、水面率、河道淤积量、开挖土方量等；绘制槽蓄容量曲线、河道横断面图、河道纵断面图等。
如：河道横断面图的自动生成界面
3．10 其他工具
如图形尺子量算工具，可方便的测量河流的宽度，任意区域的周长、面积等。
4．结语
通过上海市水资源普查工作实践与信息系统建立，为我们展现了GIS在水资源应用中的美好前景，显示了GIS在水资源数据采集、处理、分析方面的无可替代的优势，将使上海的水资源管理迈上一个新的台阶。今后需要对数据更新机制，系统与整个水资源管理信息系统的无缝集成等问题进行探讨与研究。