基于“3S技术”对水资源的管理以及应用

王成+范人文

摘要：水是人类不可缺少的资源，将建立数字城市三大支撑技术（PS、GIS、RS）应用于水资源领域，对于许多问题的解决和解决问题效率的提高有举足轻重的作用，比如水资源规划管理、水资源评价等等方面。

关键词：GIS、GPS、RS；水资源；规划管理；评价

0 引言

水是人类生产和生活中不可缺少的重要资源，是人类社会可持续发展的基本条件之一。随着工农业的发展和人民生活水平的提高，对水的需求将会日益增加，特别是我国北方水资源供需矛盾日趋尖锐。

作为建立数字城市的三大支撑技术：GPS（全球定位系统）、RS（遥感）、GIS（地理信息系统），对于水资源的规划管理、水资源评价等问题提供了有利的技术手段。

1 3S简介

1.1 全球定位系统

GPS（全球定位系统）也称导航卫星测时和测距，是美国第二代卫星导航系统，从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统，由卫星、地面控制和用户接受机三部分组成，现己在工程测量、墒蒂残翁、气象学等领域显示出良好的应用前景。

1.2遥感

RS（遥感）顾名思义就是遥远地感知，就是不接触物体，从远处通过探测仪器接收来自目标地物的电磁波信息，经过对信息的处理，识别地物。

1.3地理信息系统

GIS（地理信息系统）是计算机软硬件支持平台支持下的采集、处理、管理、显示、模拟及分析全球地区性立体化数据的信息系统，是集计算机图形学、地图制图、航空摄影测量与遥感、数字图像处理和数据库管理技术等多种学科和技术的结合。

2在水资源领域的应用

2.1 在水资源规划管理中的应用

比较突出的是南非水利林业部开发的国家水资源管理系统，利用GIS模拟发展前景方案，更好地把握住了國家水资源管理政策的方向。水资源的科学规划、合理利用是当今社会资源配置的重中之重的大问题。作为一种灵活的工具———GIS用于水资源规划管理能够克服传统的大尺度战略规划的缺点。借助此类基于GIS的管理系统可以自动生成流域自然地理和社会要素底图，以及以这些底图为基础的流域水资源供需图、灌溉规划图、水污染分布图、洪水来源以及洪水影响图等，还可以完成流域内水资源蓄量、分布、水资源与人口分布关系的分析、水资源与区域社会关系的分析、预测信息等地理分布上的查询和管理，其中包括单一对象相关信息的查询，以及剖面显示、补给和开采模拟等。

在干旱和半干旱地区的水资源的管理中，遥感和GIS等高新技术可以发挥更大的用。要进行水资源管理，第一步就是水资源调查，对于湖泊河流，运用遥感确定其面积，通过遥感资料和水位资料建立丰、中、枯水期的多时相图像及相应的水位资料；对于干旱地区比较重要的地下水，则运用GPS和遥感获得地质、水文地质、地层结构、城市环境分析等信息来寻找；冰川的融雪也是一种宝贵水资源，采用微波遥感技术可以监测融雪的厚度、性质、液态水在雪中的比例，从而可以估算融雪含水量和预报融雪径流。对于野外找水，GIS和GPS的结合则可以确保随地随时的瞬时定位，用于地下测量控制和地下钻孔定位。

2.2 在水资源评价中的应用

对于区域地下水资源量计算，实际工作中一般采用常规资料计算，常用的方法有解析法、水均衡法、数值法等。但如果选择的参数不能代表整个区域，则计算结果的精度不高。遥感的应用使这个问题迎刃而解。地下水处于地面下的含水层空间，无法直接观测，可以通过遥感信息获得表现整个含水层信息的地质地貌信息，通过绘制水文地质图和地貌图，确定地质和水文地质参数，查明地下水的分布状况确定补给区和排泄区，从而掌握与地表水的联系情况。遥感技术与常规方法的结合则可定量分析区域的地下水资源量。

对于大面积的地表水的评价，涉及空间信息有行政区划、河流水系、等高线等公共信息及水资源评价区划、水文站控制断面流域界和水文站点位置等等专业信息。GPS的应用使得水文站点的准确位置的获得不成问题。水资源评价的的各种信息都是图、表格等散乱的资料，运用GIS高效率进行水资源评价就需要将这些资料转换成易于计算机处理的信、息。先将各种空间信息的工作底图扫描成计算机图像信息，通过GIS的图像配准功能对它们进行数字化，形成矢量数据。

2.3 在防洪上的应用

我国洪涝灾害几乎是不断的，夏季频发于黄河、长江、淮河等流域，造成的损失不计其数。这就要求人们进行必要的防洪措施，基于GIS的防洪决策支持系统则应运而生。它主要功能有建立防洪区域社会经济数据库、动态采集和分析洪水演进等等，与GPS、RS的结合，则可以动态获取洪水演进的数据、动态分析洪水情势，对于人们做出正确的决策有很大的作用。宁波市于0112年建立的基于GIS防汛网络信息系统，实现了全市雨情、水情、工情及防洪决策信息的快速传递，并实现了水情的查询显示、水情监测、历史洪水查询等功能，而在甬江流域进行的洪水预警和防汛减灾决策可以根据流域实时水情信息进行快速的洪水预报和实时校正预报，并可预测未来洪水变化趋势，确定最佳防洪减灾的洪水调度方案。

对于其他一些用常规方法难以实现迅即、准确预报的自然灾害如水质污染、漏油、爆炸等人为灾害运用GIS和RS方法则能很快发现事故发生地所在。

2.4 在地下水污染方面的应用

地下水质通常是地下水开发利用的一种限制性因素，其化学组成演化比较复杂，经过与岩石间的地球化学、水化学、生物化学的相互作用兼有人类活动的强烈影响，具有可以综合多种信息的GIS有助于解决这些问题。法国的博斯平原利用地理信息系统解决了诸如确定污染源密度最大的区域和经过某一时段其空间演变状况、控制地下水污染的各因素及其相互作用、污染源和含水层易损性及地下水水质的相互关系等等问题。

3 结语

“3S”在水资源领域的应用并不只限于以上几种，其它如在水资源综合开发、水源地生态环境的分析、水资源的可持续利用等方面也起到很大的作用。“3S”的应用促进了水资源领域的发展，同时，水资源领域对“3S”的需求也促进了“3S”的发展，人们要认识到水资源和“3S”是不断发展的概念，随着技术的进步和社会需求的变化，其作用和存在意义也不断发生变化。随着数字化地球的进程，将“3S”和水资源结合起来应用意义重大，前景远大。

参考文献：

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[5]刘九夫，等.GIS在水资源评价应用中的关键技术研究[J].水文，2002，12（6）：11-15。

作者简介：

王成（1995.10-）男，汉族，身份证号：412827199510127013，本科生，河南驻马店，研究方向：地理信息科学

范人文（1998.12-）男，汉族，身份证号：410423199812164312，本科生，河南平顶山，研究方向：地理信息科学