gis技术水利 基于gis的水系研究方法

【水利】用GIS摸清水利大省的“家底”

作为水利大省，湖南河湖众多、水网密布、水系复杂，历来就是洪涝干旱灾害多发区域。进入新世纪以来，水情仍然是湖南的基本省情，水患仍然是湖南省人民的心腹大患。正因如此，湖南省水利普查河流普查，涉及范围之广、参与部门之多、技术要求之高、工作难度之大，在湖南省水利发展史上是空前的，在统计调查史上也是少有的。

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为了形成全方位反映湖南省水利普查内容的成果体系，满足相关部门和水利系统内外不同层面用户查询、共享和使用普查成果的需要，为湖南省基础水信息平台建设、水利普查成果的长期开发利用和更新维护等工作奠定坚实基础，提升水利普查成果利用水平，湖南省水文水资源勘测局联合超图信息，特启动湖南省水利普查河流普查开发应用项目。

该项目以湖南省水利普查空间信息开发应用为核心，实现省内补充普查的中小河流50平方公里以下河流、已有水利普查河湖、水利工程等水利空间地理数据和功能共享服务，并实现对水利空间数据服务的应用展示、对空间信息资源和用户申请资源的管理、对水利业务实时数据的接入展示，更新管理了水利数据，实现对重点水利工程三维应用场景展示，提高了水利业务应用系统GIS应用开发速度，降低GIS应用的难度和成本。通过平台的建设和运行，逐步实现了全省水利普查空间信息的共建共享，并以此为示范带动全省水利行业数据的交流与融合。

系统架构图：采用支撑层、数据层、服务层、应用层的四层体系架构

丰富的地图查询功能

系统查询方式包括属性查询、空间查询、关联查询、流域查询。流域查询是首次在“水利一张图”应用系统中提出的查询理念，它利用河流所在流域，可实现一键查询，快速得到沿河所有水利要素概况与详情，为河流分析方面的工作提供了强有力的决策支持。例如，发生突发水污染事件时，我们可以快速查询出污染点所在河流周边的水库、取水口等水利设施，然后根据所查询对象在地图上的分布情况进一步制定水库调水方案和取水口保护措施，准确高效的处理突发水污染事件，把危害降到最低。

流域查询

全面的统计分析

可以从行政区划、流域水系、水资源分区及水利要素特性方面，实现多维度的统计分析。例如，在推广“河长制”的工作中，我们可以快速查询出各个地市的河流分布情况以及河流大小，便于管理者做出更加合理的人员安排，确保“河长制”工作高效有序的进行。

统计分析

人性化的数据与服务管理

数据更新管理平台可实现数据更新、数据发布、数据分析、数据内容核查及成果上报等功能，方便用户通过浏览器进行直接核查各类数据内容的准确性。

在线管理空间数据，通过严格的审核流程对主动或被动式更新的空间数据进行审核，最大程度上将运维人员从繁琐的数据处理工作量中解脱出来。

采用统一管理GIS服务请求，系统或应用使用分配的许可码进行服务调用，可跟踪监控到日志，提供给运维人员更多的管理信息。

服务管理

二三维一体化 实景再现

基于SuperMap二三维一体化技术，精细化三维建模、全方位真实呈现湖南省重点水利工程，将湖南省的重点水利工程复杂性整体、客观地展示给管理者。在三维场景中叠加水情、雨情分析，动态监视各水位站、雨量站的水位、流速、流量，并对超标站点进行不同颜色的区分，可直观展示湖南省的降水、降雨情况。按指定的地区、流域、类型、站点、时间等多条件自由组合，生成各种时段水位报表、过程线，并以此为依据客观分析问题和正确处理决策。

三维工程展示

湖南省水利普查河流普查开发应用项目建成了权威的湖南省水信息平台，以普查数据为基础，整合各类涉水数据资源，提高了湖南省水利管理水平和管理能力。在制定湖南省水利和经济可持续发展、实行最严格的水资源管理制度、推进水资源合理配置、高效利用等方面，项目充分发挥了水利普查的基础支撑作用。

我国水利水电工程的各种勘测手段及应用水平？

重新认识和审视目前我国水利水电工程的各种勘测手段及其应用水平，大力推进各种勘测方法的发展及其综合应用，从而使水利水电工程地质勘察工作由“定性分析”向“定量计算”方向发展。定性分析和定量计算的紧密结合，对加快我国水利水电工程业的发展具有重大意义。

一、全球定位系统（GPS）的应用

GPS越来越广泛地应用于水利水电工程地质勘察测量及定位控制，它在高程控制方面能较好地解决跨河、跨沟水准难以传递的问题，以及在勘察区控制点较少，或在山区、林区等通视条件较差、观测条件受限的区域进行工程地质勘察时，运用GPS可大大减少作业时间，提高测量精度。

二、遥感技术的应用

遥感技术按照遥感平台的高度不同，一般分为航天遥感、航空遥感和地面遥感共3大类。遥感技术由于视域广阔、信息丰富、具立体感、卫星影像成周期性重现以及获取资料快速等特点，被广泛应用于水利水电工程中有关重大工程地质问题及相关的环境等问题的调查与研究。

1、区域构造稳定性研究

由于遥感图像能提供大量宏观的线性构造信息，较好地反映区域地质特征、水系分布特征和地貌形态，所以对研究区域构造格架，确定断裂体系及活动性以及评价工程及其周缘地区的构造稳定性有重大作用。因此遥感技术的应用也成为研究此问题必用的手段。

2、水库区塌、滑坡、泥石流调查

在大型水利水电工程库区岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆积体的调查中，有一些工程应用遥感技术利用航卫片或彩红外片进行地质解译，结合野外现场观察、复查和检查查明了许多久拖不决的影响库岸稳定性评价的大型或较大型、塌滑体的数量，分布及其稳定状态。

3、岩溶调查

利遥感影像，特别是彩红外影像进行岩溶及岩溶水文地质调查有其特殊的优势，像片解译不仅能很好地判读各种岩溶地貌现象，而且还可以充分利用和其它介质红外光谱的差异，判断地下水的分布和泉水分布等。清江招来河、高坝洲，黄河万家寨等工程曾利用彩红外航片解译来研究岩溶及岩溶渗漏问题，都取到了良好的效果。

4、中小比例尺地质测绘填图

推广遥感技术，在保持必须的野外工作量和成图现场校核工作的前提下，中小比例尺地质图以遥感成图取代常规地质测绘；建筑物及其它重要地区大比例尺工程地质图优先考虑遥感成图。这是十年前在全国水利水电勘测工作会议上由水利水电规划总院提出的“勘测技术发展目标”文件所确定的。

5、岩土工程开挖面地质编录

为适应大型水利水电工程施工中进行反馈设计、安全预报和存档备查的需在人工开挖高边坡、大型地下建筑物和大坝基坑的开挖中采用地面遥感技术，进行地质编录，并为有关的稳定分析和现场预报提供翔实的地质资料和数据是很必要的。为此长江勘测技术研究所在“七五”、“八五”和“九五”科技攻关中开发和完善了“高边坡快速地质编录系统”，并成功地应用于长江三峡永久船闸、澜沧江小湾、清江水布垭等工程的岩质高边坡开挖中的地质编录。该项技术采用的是数码像机摄影，微机现场采集及预处理，自主开发的软件处理可随时提供岩质高边坡的连续彩色影像图和地质所需的将边坡开挖面置于任意方位的线划图。

6、水土保持、防洪与移民安置容量研究

如1994年，长江勘测技术研究所承担的长江上游水土保持重点治理区滑坡、泥石流发育程度与稳态区域研究项目，该项目在研究中利用TM卫片对陇南、金沙江下游、三峡库区3大片进行解译与发育程度的划分（滑坡分四级，泥石流分五级）作出了区划图，提出了防治意见和预警系统建立的基本设想。1990年地矿部航空物探中心与长江委规划处、综勘局一道，开展长江中游干流防洪工程现状遥感调查，用TM卫片和1∶3万～1∶5万彩红外航片进行解译和编写报告，提交的成果获得了较好的成效。移民安置容量研究，航卫片，尤其是彩红外航片，以其对土地利用类型的可判读性和现实性，为移民安置容量分析确定提供了新手段。

三、地理信息系统（GIS）

GIS技术可自动制作平面图、柱状图、剖面图和等值线图等工程地质图件，还能处理图形、图像、空间数据及相应的属性数据的数据库管理、空间分析等问题，将GIS技术应用于工程地质信息管理和制图输出是近几年工程地质勘察行业的热点和发展趋势。目前，国内应用较多且比较成熟的专业软件是由中国地质大学开发研制的MAPGIS，是一种专业的地理信息系统软件。

四、工程物探技术

在我国工程物探虽然起步较晚，但在水利水电工程勘测设计单位从20世纪80年代初至90年代初逐渐引进和装备了一些必要的仪器，如信号增强式地震仪、综合测井仪、电法仪、声波仪、管线仪、地质雷达和钻孔彩色电视系统等，使物探仪器得到了全面的更新，其中有些是当时或至今都是世界水平的新仪器，大大地提高了数据采集精度和野外工作效率，促进了物探的发展。

1、地球物理层析成像技术（CT）

CT技术是利用已有的平洞或钻孔，通过对采用一定发射和一定接收方式产生的透射波的采集与处理，反演孔洞间岩体的波速值，并对区间岩体进行判断、评价的一种技术方法。当前在勘探孔洞间了解岩体情况尚没有一个经济的、有效的技术措施做进一步工作的情况下，CT技术不失为是一个查明孔洞间岩体总体完整性程度的好方法。做得好，不仅能节约一定的勘探工作量而且还会对岩体物理力学性的整评价质量的提高有所促进。所以“七五”国家重点科技攻关以来，包括“八五”和“九五”攻关几个涉及水电建设的项目，涉及水利水电工程地质勘探的课题和专题中大多数都涉及CT技术攻关的内容，并获得许多很有成效的成果。

2、钻孔彩色电视系统

a53mm的钻孔彩电是为适应水利水电工程勘察的大多数钻孔都是a56mm的金刚石钻孔而设计制造的；50mm的钻孔彩色电视是在电子技术发展的基础上为适应水平风钻孔观察而设计制造的，并首次将CCD光电偶合器件应用于钻孔电视。该产品的特点是电路设计合理，集成度高，性能稳定，与传统的摄像管探头相比，具有彩色图像重现性好、几何失真小、寿命长、耐冲击、体积小、重量轻、功耗低等特点，是一个更新换代产品。当前，随着数字技术的发展，钻孔彩电又在开发的图像处理系统基础上研制出多功能钻孔彩色电视系统，系统采用工控级主机，形成控制器、监视器、录相机三合为一的一体化主机。主机可配接多种不同口径的钻孔电视探头，实现图像数字化实时采集压缩存储，成果可刻录成VCD光盘，还可进行后期图像处理及制作。

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智慧水利技术是干什么的

所谓智慧水利，就是利用互联网、云计算、GIS等先进技术，以“数字化、网络化、可视化、智能化”为主线，以资源整合共享和技术创新应用为抓手，提高水利部门的管理效率和社会服务水平，推动水利信息化建设，保障区域的防洪安全、供水安全及维系河流健康生态环境，逐步实现“信息技术标准化、信息采集自动化、信息传输网络化、信息管理集成化、业务处理智能化、政务办公电子化”

智慧水利的核心是能够让水利行业内物与物、物与人、人与人之间产生互联互通和相互感知能力，并且能更高效安全的处理水利信息和资源整合，更科学地解决水利监测、预警、分析、预测和决策，让跨部门、多层级、异地点的合作能力更加协调。