ArcGIS在水利行业应用综述

    水利行业是GIS应用的传统行业，空间信息的概念几乎贯穿了整个水利业务线，无论是防汛抗旱、水土保持、水资源管理、水质监测还是农田水利、城市水务等仅依靠数据统计表达、文本文档、通知公报等很难做到把水利工程、汛情、旱情等信息直观地展现给决策者或公众，而众多专业精细的水利水文模型实现更是离不开地表、坡度、坡向等地理空间位置因素。水利GIS的作用在于提供了比传统纸质地图交互性、实时性更好的平台，以及帮助实现一些更复杂的水文水动力学模型等，GIS平台既可以作为科研人员的研究工具又可以作为水利部门业务运行系统，还可以作为一种向公众开放的载体媒介。因此在水利行业中，GIS 的应用是不可或缺的。

    ArcGIS在我国水利行业应用已经二十多年了，有幸见证并参与了水利行业的信息化发展，极大地扩展了GIS在水利应用上的深度和广度。本文想就这两个层面对ArcGIS在水利行业的应用上进行一些综述性的归纳探讨来与大家分享。

    1、GIS在水利应用的广度

    最能体现应用广度的是所覆盖的业务线。ArcGIS在防汛抗旱、水资源管理、水环境监测、水土保持、水库移民、农田水利、流域管理以及水利数据中心建设等业务中均得到成功的应用。闲暇之余我简单搜集梳理了下手头的应用案例大概36个，并进行了粗略的分类，包括防汛抗旱、水资源管理、水土保持、水利工程。

    【防汛抗旱篇】

    ArcGIS在国家科委95攻关课题研究中就已经运用到了松辽委洪水风险评估中，当时建立了以村为最小建库单位的辽河下游地图洪泛区基础图库，并进行洪水风险评估、分析洪水泛滥经过的地区范围等，尽管在现在看来是相对简单，但在当时的国内是比较少见的应用。

随后ArcGIS在各省级防汛指挥系统中得到了应用，包括黑龙江防汛指挥系统、安徽省防汛抗旱决策支持系统、湖南省防汛会商系统等，不少省份实现地市专网连接，再以通信专线接入国家防总，这些平台较为通用的功能通常包括洪水预报、防洪调度、灾情评估、汛情监测会商以及防汛抗旱管理等，这也是GIS在防汛抗旱业务大范围推广使用的阶段。

    

     湖南省防汛会商系统

 

     广东三防信息查询系统

    国家层面上，基于ArcGIS成功建立了全国防洪规划信息管理系统、全国山洪灾害监测预警系统、全国洪水风险图绘制以及国家防汛抗旱指挥系统。这些都是全国范围的应用，比如全国山洪灾害监测预警系统作为国家防治山洪灾害的一项重要的非工程性措施已应用于全国超过200个县级单位；全国洪水风险图由水利部与2008年启动一期工作，开展我国洪水风险图编制的技术标准、洪水风险分析软件系统、洪水风险图制作与管理平台的开发研究；国家防汛抗旱指挥系统一期工程基于ArcGIS通过骨干网实现WebGIS系统，形成了覆盖中央、流域机构、省（自治区、直辖市）和地（市）四级信息采集、计算机网络和决策支持应用系统。其中ArcGIS主要用于为防汛抗旱的八大数据库提供对于空间数据的支持；基于统一技术架构，为应用支撑平台提供统一的空间数据管理、显示、访问、目录、空间分析服务，为防汛抗旱提供分析决策支持。

   

         全国山洪灾害监测预警系统

 

       基于GIS的防汛抗旱水情会商系统

  

       洪水风险图绘制软件

   【水资源管理篇】

   水资源是我国发展的三大战略资源之一，水资源的可持续利用已经成为我国经济社会发展的战略问题，国家和地方针对水资源优化合理利用进行了积极的尝试和大量的投入，重大的工程如早期的全国水资源综合规划系统、近期完成的全国第一次水利普查以及目前正在开展的国家水资源监控能力建设项目，包括南水北调工程等都属于水资源管理上的重大举措。

   全国水资源综合规划系统的参与单位包括七大流域和全国31个省（自治区、直辖市）水利厅、局，选定的ArcGIS作为GIS平台并采用Geodatabase数据模型为数据汇总标准建立了该系统，提供了水资源配置，供水预测、需水预测、水资源调查评价等功能；全国第一次水利普查是国家基础水信息的基准性调查，其数据模型的建设使用了ArcGIS的空间数据模型，同时ArcGIS为其定制实现了水利普查采集软件，为普查工作提供了可靠的支撑和保障。

    

            水资源综合规划管理系统

  

           水利普查采集软件

    除了国家层面的水资源重大项目外，各流域、地市也针对区域内的水资源管理、优化、决策的信息化建设进行了积极探索，如黄河下游水资源管理空间决策支持系统、淮河流域水资源系统、辽宁省太子河流域水资源实时监控管理系统等。

   【水土保持篇】

   水土保持是水生态保护的一个重要方向，将GIS和RS先进理念和技术带入到水土保持业务中可以极大地提高对重点区域水土保持的情况掌握，并能进行水土流失的估算、土壤侵蚀遥感调查和专题图制作等，ArcGIS在水土保持的应用也覆盖了国家级和流域、地市，全国水土保持监测网络和信息系统一期工程包括水利部水土保持监测中心，长江水利委员会、黄河水利委员会2个流域机构监测中心站，山西、内蒙古、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆、湖北、湖南、重庆、四川、云南和贵州13个省（自治区、直辖市）监测总站的建设，分为水土流失观测设施、信息采集系统、通信系统、计算机网络系统和信息管理系统等，其中ArcGIS和ERDAS作为主要的GIS和遥感图像处理工具。

流域层面上包括长江流域水土保持动态监测网络、黄河流域水土保持信息化建设等。长江水利委员会水土保持局建成了包括长江流域水土流失、水土保持治理、滑坡、泥石流及其他监测信息在内的本底数据库，对全流域与水土流失有关的信息监测、统计、影像、基础资料等数据进行统一管理、分析和处理。

    城市水保应用的典型如深圳市水土保持管理信息系统，充分发挥3S的优势，自动转入GPS设备采集数据、开发水土保持估算模型进行水土流失量的估算，与遥感影像叠加分析，实现水土保持工作的信息获取、分析、管理、检索的自动化。

深圳市水土保持管理信息系统

   【水利工程篇】

   本文暂且将水库、农田水利、提防等都归类为水利工程，由于不是专业水利工作者，所搜集到的材料也比较有限，就目前整理的资料来看，ArcGIS应用在水利工程方面的涉及到水库调度管理、水库移民、库区管理、堤防以及农业灌溉等方面。ArcGIS成功应用在水利部水库移民系统、三峡地区梯度水库调度系统、小浪底库区地理信息系统以及丹江口水库水土保持监测系统等，这其中ArcGIS起到的主要作用体现在地图制作展示和空间分析上。

    珠江流域重点堤防数据库系统是珠江委员会结合珠江流域重点堤防普（复）查工程，建立基于GIS（地理信息系统）的珠江流域重点堤防数据库，这是一个以数据库系统为主，具有GIS特性的工程应用管理系统, 为珠江堤防工程的设计、建设、管理、汛期防洪决策、抢险、堤防质量检测与处理提供服务。

   2、GIS水利应用的深度

   GIS在水利的应用深度其实更程度上取决于技术的进步，随着不断发展起来三维、移动和云技术以及遥感应用的深入应用，GIS在水利用行业应用面在拓宽的同时充当的角色也在发生变化。简单地归纳来说就是大众化和专业化两个极端，水利展示平台的更加大众化，移动化；水利水文模型的GIS实现越来越专业化。

    【可视化】

        这里的可视化已经不在局限于传统的二维地图，对于水利行业来说尤其对水利工程，准确精细的三维模型能带来更直观的信息；同时可视化的设备也不再局限于PC端，信息访问获取的实时性以及移动办公需求的兴起，要求人们可以在移动平台如智能手机、移动野外采集设备和平板上互通互联，即时访问水利相关信息。 

     

三维电子江河系统

 移动端应用

     【专业化】

    GIS在水利行业中的应用越来越专业化，除了良好的展现效果外，专业的、定量化的空间分析模型越来越得到广泛地应用。ArcGIS本身也推出了针对水利行业的ArcHydro专业模型，在实际的业务应用水利工作着根据行业模型进行可视化建模同时利用ArcGIS平台进行展现，例如洪水风险评估分析预测预警以及水力学模拟、土壤侵蚀估算等，专业化的趋势未来会更加明显。

     

地下水三维分析

 

          流体模拟

水库分析模型

    【云端化】

    最近炒得最热的云计算，一直纠结是否要作为GIS水利应用深度的一个话题，个人认为这是IT技术在GIS领域和水利行业内的延伸，云计算改变了信息系统的模式，可以让我们的系统运转更加高效、稳定，它所带来的影响是普遍性的，并不特定针对某些行业。ArcGIS针对云计算进行产品架构的调整，并推出了自己的云GIS解决方案，包括公有云和私有云的，可以帮助用户进行原有系统和GIS资源的整合，具体的应用比如帮助水利部试行搭建的水利应急地图服务平台。

   

更多ArcGIS在水利行业的应用信息可以关注官方网站：

http://www.esrichina.com.cn/industry/waterresource/index/