水资源GIS实时监控管理的应用

1.水资源实时监控的目标

我国是一个水资源严重短缺的国家，同时，由于水资源时空分布不均，与人口、耕地资源分布以及经济发展的格局不匹配，加剧了水资源的紧缺和供需矛盾。水资源实时监控管理就是利用先进的技术手段，对水资源的数量、质量及其空间分布进行实时监测、调控和管理，实现对水资源的实时监测、评价、预测预报和调度管理，为水资源的合理配置和动态调控提供决策支持。

图4.44　水资源实时监控系统功能概要

2.水资源实时监控系统功能概要

（1）功能概要。流域水资源实时监控系统是一个动态的交互式计算机辅助支持系统，系统的主要内容包括水资源实时监测、水资源实时评价、水资源实时预报、水资源实时管理和实时调度组成。水资源实时监控系统功能概要如图4.44所示。

水资源实时监测内容主要包括水情、水质、墒情和其他信息的采集。系统需建立和完善统一的水资源监测站网和监测系统，以及进行各取水口水量、开采机井抽水量的监测等。各监测站网将为水资源实时监控系统快速、准确地提供监测数据资料。

水资源实时评价主要指在时段初对上一时段的水资源数量、质量及其时空分布和水资源开发利用状况进行实时分析和评价，确定水资源及其开发利用形势和存在的问题。

水资源实时预报主要包括来水预报和需水预报两部分，来水预报又分为水量预报和水质预报。水量预报包括地表水资源预报和地下水资源预报。需水预报分为工业、农业、生活和生态环境需水预报。

利用水资源实时评价和实时预报结果，通过水资源实时管理模型计算，结合专家或决策者的知识、经验，同时应用分水协议、水价政策等经济调节作用，最后提出水资源的实时管理方案，确定水资源优化调度规则，根据各时段水资源的丰枯情况和污染态势，通过建立水资源优化调度模型，确定水资源实时调度方案。(www.xing528.com)

（2）结构流程。“区域水资源实时监控管理系统”是一个以计算机、通信、网络、数据库、RS、GIS等高新技术为支撑的对区域水资源进行实时监控和综合管理的决策支持系统。该系统包括水资源实时信息的采集、传输、处理、分析，同时应用数学模型和专家知识进行水资源的合理配置。水资源实时监控系统结构流程见图4.45。

图4.45　水资源实时监控系统结构流程

水资源信息采集提供区域内相关水资源监测数据的采集和数据处理，其重点是对地表水和地下水动态监测，包括监测数据的采集、可靠性分析等。信息管理是指存储和管理各种监测项目的数据信息，提供数据输入、存储、整编、查询与传输等功能。分析与决策支持功能对数据信息进行综合分析处理，运用相应模型对监测数据资料进行综合分析，形成水资源动态状况的分析成果，生成辅助决策报告。数据库是整个系统的基础，目的是准确高效地采集并实时处理大量监测信息。应用模型模块提供分析模型和计算方法，包括水量评价与预测模型、水质评价与预测模型、需水模型、水资源调度管理模型等。

3.GIS在水资源实时监控系统中的应用

（1）空间数据的集成环境。在水资源实时监控系统中不仅包含非空间信息，还包含大量空间信息以及和空间信息相互关联的信息，如地理背景信息、各类测站位置信息、水资源分析单元（行政单元、流域单元等）、水利工程分布、各类用水单元等。这些实体均应采用空间数据模型（如点、线、多边形、网络等）来描述。GIS提供管理空间数据的强大工具，应用GIS技术，对实时监控系统中的空间数据进行存储、处理和组织。

（2）空间分析的工具。采用GIS空间叠加方法可以方便地构造水资源分析单元，将各个要素层在空间上联系起来。同时GIS的空间分析功能还可以进行流域内各类供用水对象的空间关系分析，建立在流域地形信息、遥感影像数据支持下的流域三维虚拟系统，配置各类基础背景信息、水资源实时监控信息，实现流域的可视化管理。

（3）构建集成系统的应用。GIS具有很强的系统集成能力，是构成水资源实时监控系统集成理想环境。GIS具有强大的图形显示能力，只需要很少的开发量，就可以实现电子地图显示、放大、缩小、漫游。同时，很多GIS软件采用组件化技术、数据库技术和网络技术，使GIS与水资源应用模型、水资源综合数据库以及现有的其他系统集成起来。因此，应用GIS来构建水资源实时监控系统可以增强系统的表现力，拓展系统的功能。

【注释】

[1]3S，是指GPS（Global Positioning System——全球定位系数），RS（Remote Sensing——遥感）和GIS（Geographic Information System——地理信息系统）。