GIS是英文Geographic Information Systems的縮寫，中文習(xí)慣譯為地理信息系統(tǒng)。通常泛指用于獲取、存儲(chǔ)、查詢、綜合、處理、分析和顯示地理空間數(shù)據(jù)及與其相關(guān)之信息的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和地理科學(xué)等的發(fā)展而發(fā)展起來的，它通過計(jì)算機(jī)對(duì)各種地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、管理、統(tǒng)計(jì)、分析和顯示，生成并輸出用戶所需要的各種地理信息，它由計(jì)算機(jī)、地理信息系統(tǒng)軟件、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、分析應(yīng)用模型和圖形用戶界面及系統(tǒng)管理人員所組成。
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自從20世紀(jì)60年代初GIS概念在加拿大提出以來，隨著多學(xué)科、多技術(shù)的發(fā)展和密切結(jié)合，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)和空間分析理論的飛速發(fā)展，GIS的含義和應(yīng)用在不斷擴(kuò)大，GIS技術(shù)在最近20多年內(nèi)取得了驚人的發(fā)展，并廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。例如，土地信息系統(tǒng)可看成是GIS技術(shù)在土地管理的具體應(yīng)用，因此，GIS技術(shù)是土地信息系統(tǒng)建設(shè)最為關(guān)鍵的技術(shù)之一。
目前，GIS技術(shù)的幾個(gè)發(fā)展主要表現(xiàn)在：
（1）三維GIS和時(shí)態(tài)GIS的發(fā)展已取得了一定進(jìn)展。
（2)GIS和GPS、RS三者結(jié)合的技術(shù)日益成熟。
（3）空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理技術(shù)發(fā)展迅速。
隨著對(duì)象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，將空間數(shù)據(jù)無縫集成在DBMS中已成為現(xiàn)實(shí)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（RDBMS）和GIS的結(jié)合，利用RDBMS存儲(chǔ)GIS數(shù)據(jù)，并通過RDBMS存取和操縱這些數(shù)據(jù)。新的RDBMS（如ORACLE產(chǎn)品）支持新的對(duì)象—關(guān)系模型，從而可以更好地支持空間數(shù)據(jù)類型（4）組件GIS技術(shù)。地理信息系統(tǒng)的組件化，就是采用組件（Component）技術(shù)實(shí)現(xiàn)地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)和應(yīng)用系統(tǒng)。其本質(zhì)就是軟件可復(fù)用技術(shù)。COM GIS就是采用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和組件軟件技術(shù)的GIS系統(tǒng)，其基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)組件，每個(gè)組件完成不同的功能。各個(gè)GIS組件之間以及GIS組件與非GIS組件之間，都可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的GIS基礎(chǔ)平臺(tái)及應(yīng)用系統(tǒng)。組件式GIS代表著當(dāng)今GIS發(fā)展的潮流。
（5)Web GIS技術(shù)。Web GIS是在INTERNET信息發(fā)布、數(shù)據(jù)共享、交流協(xié)作基礎(chǔ)之上實(shí)現(xiàn)GIS的在線查詢和業(yè)務(wù)處理等功能，是Internet技術(shù)應(yīng)用于GIS開發(fā)的產(chǎn)物?；ヂ?lián)網(wǎng)（Internet），尤其是萬維網(wǎng)（WWW），已經(jīng)成為GIS的新的操作平臺(tái)。GIS通過WWW功能得以擴(kuò)展，真正成為一種大眾使用的工具，從WWW的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，Internet用戶可以瀏覽Web GIS站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進(jìn)行各種空間檢索和空間分析，從而使GIS進(jìn)入千家萬戶。
地理信息系統(tǒng)在最近的30多年內(nèi)取得了驚人的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評(píng)估、災(zāi)害預(yù)測(cè)、國(guó)土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運(yùn)輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計(jì)、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。
以下地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域分別回答了在各自領(lǐng)域內(nèi)的作用
資源管理(Resource Management)
主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域，解決農(nóng)業(yè)和林業(yè)領(lǐng)域各種資源(如土地、森林、草場(chǎng)) 分布、分級(jí)、統(tǒng)計(jì)、制圖等問題。主要回答“定位”和“模式”兩類問題。
資源配置(Resource Configuration)
在城市中各種公用設(shè)施、救災(zāi)減災(zāi)中物資的分配、全國(guó)范圍內(nèi)能源保障、糧食供 應(yīng)等到機(jī)構(gòu)的在各地的配置等都是資源配置問題。GIS在這類應(yīng)用中的目標(biāo)是保證 資源的最合理配置和發(fā)揮最大效益。
城市規(guī)劃和管理(Urban Planning and Management)
空間規(guī)劃是GIS的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，城市規(guī)劃和管理是其中的主要內(nèi)容。例如， 在大規(guī)模城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中如何保證綠地的比例和合理分布、如何保證學(xué)校、 公共設(shè)施、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所、服務(wù)設(shè)施等能夠有最大的服務(wù)面(城市資源配置問題)等。
土地信息系統(tǒng)和地籍管理(Land Information System and Cadastral Applicaiton)
土地和地籍管理涉及土地使用性質(zhì)變化、地塊輪廓變化、地籍權(quán)屬關(guān)系變化等許 多內(nèi)容，借助GIS技術(shù)可以高效、高質(zhì)量地完成這些工作。
生態(tài)、環(huán)境管理與模擬(Environmental Management and Modeling)
區(qū)域生態(tài)規(guī)劃、環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)價(jià)、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、污染物削減分配的決策支持、環(huán) 境與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的決策支持、環(huán)保設(shè)施的管理、環(huán)境規(guī)劃等。
應(yīng)急響應(yīng)(Emergency Response)
解決在發(fā)生洪水、戰(zhàn)爭(zhēng)、核事故等重大自然或人為災(zāi)害時(shí)，如何安排最佳的人員 撤離路線、并配備相應(yīng)的運(yùn)輸和保障設(shè)施的問題。
地學(xué)研究與應(yīng)用(Application in GeoScience)
地形分析、流域分析、土地利用研究、經(jīng)濟(jì)地理研究、空間決策支持、空間統(tǒng)計(jì) 分析、制圖等都可以借助地理信息系統(tǒng)工具完成。ArcInfo系統(tǒng)就是一個(gè)很好的 地學(xué)分析應(yīng)用軟件系統(tǒng)。
商業(yè)與市場(chǎng)(Business and Marketing)
商業(yè)設(shè)施的建立充分考慮其市場(chǎng)潛力。例如大型商場(chǎng)的建立如果不考慮其他商場(chǎng) 的分布、待建區(qū)周圍居民區(qū)的分布和人數(shù)，建成之后就可能無法達(dá)到預(yù)期的市場(chǎng) 和服務(wù)面。有時(shí)甚至商場(chǎng)銷售的品種和市場(chǎng)定位都必須與待建區(qū)的人口結(jié)構(gòu)(年 齡構(gòu)成、性別構(gòu)成、文化水平)、消費(fèi)水平等結(jié)合起來考慮。地理信息系統(tǒng)的空 間分析和數(shù)據(jù)庫(kù)功能可以解決這些問題。 房地產(chǎn)開發(fā)和銷售過程中也可以利用GIS功能進(jìn)行決策和分析。
基礎(chǔ)設(shè)施管理(Facilities Management)
城市的地上地下基礎(chǔ)設(shè)施(電信、自來水、道路交通、天然氣管線、排污設(shè)施、 電力設(shè)施等)廣泛分布于城市的各個(gè)角落、且這些設(shè)施明顯具有地理參照特征的。 它們的管理、統(tǒng)計(jì)、匯總都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。
選址分析(Site Selecting Analysis)
根據(jù)區(qū)域地理環(huán)境的特點(diǎn)，綜合考慮資源配置、市場(chǎng)潛力、交通條件、地形特征、 環(huán)境影響等因素，在區(qū)域范圍內(nèi)選擇最佳位置，是GIS的一個(gè)典型應(yīng)用領(lǐng)域，充 分體現(xiàn)了GIS的空間分析功能。
網(wǎng)絡(luò)分析(Newwork System Analysis)
建立交通網(wǎng)絡(luò)、地下管線網(wǎng)絡(luò)等的計(jì)算機(jī)模型，研究交通流量、進(jìn)行交通規(guī)則、 處理地下管線突發(fā)事件(爆管、斷路)等應(yīng)急處理。 警務(wù)和醫(yī)療救護(hù)的路徑優(yōu)選、車輛導(dǎo)航等也是GIS網(wǎng)絡(luò)分析應(yīng)用的實(shí)例。
可視化應(yīng)用(Visualization Application)
以數(shù)字地形模型為基礎(chǔ)，建立城市、區(qū)域、或大型建筑工程、著名風(fēng)景名勝區(qū)的 三維可視化模型，實(shí)現(xiàn)多角度瀏覽，可廣泛應(yīng)用于宣傳、城市和區(qū)域規(guī)劃、大型 工程管理和仿真、旅游等領(lǐng)域。
分布式地理信息應(yīng)用(Distributed Geographic Information Application)
隨著網(wǎng)絡(luò)和Internet技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)行于Intranet或Internet環(huán)境下的地理信息 系統(tǒng)應(yīng)用類型，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)地理信息的分布式存儲(chǔ)和信息共享，以及遠(yuǎn)程空間 導(dǎo)航等。
1GIS在水利水電工程建設(shè)中的應(yīng)用
1.1GIS在防洪工作中的應(yīng)用GIS可以在洪澇災(zāi)害、雨情和險(xiǎn)情時(shí)提供及時(shí)的信息，并及時(shí)對(duì)信息進(jìn)行儲(chǔ)存和管理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后發(fā)出預(yù)警，提供防災(zāi)的決策和支持，進(jìn)行災(zāi)情的數(shù)據(jù)評(píng)估，擬定出救災(zāi)的線路，對(duì)災(zāi)區(qū)的降雨量進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析。
1.2GIS在水資源環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用在水資源的保護(hù)方面，GIS首先可以對(duì)水資源和周圍的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的變化進(jìn)行分析，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)總結(jié)，對(duì)水資源進(jìn)行管理，對(duì)已經(jīng)污染的水資源發(fā)出預(yù)警。
1.3GIS促進(jìn)水土的保持GIS進(jìn)行土壤侵蝕程度的分析，對(duì)土壤的侵蝕狀況進(jìn)行調(diào)查和分析，對(duì)侵蝕的程度進(jìn)行評(píng)估，便于對(duì)侵蝕嚴(yán)重的土壤進(jìn)行保護(hù)。
1.4GIS在對(duì)河道口的監(jiān)測(cè)作用GIS實(shí)現(xiàn)對(duì)河道口的泥沙淤積狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)淤積的位置定位，有助于施工人員及時(shí)地進(jìn)行淤泥的清除，保障了河道的通暢。
1.5GIS對(duì)水環(huán)境的檢測(cè)作用GIS可以對(duì)水的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)水環(huán)境進(jìn)行有效管理，有效地防止了水體的污染。
1.6GIS對(duì)水電水利工程的監(jiān)測(cè)和管理作用GIS在水利水電工程的選址方面起到重要的作用，其定位作用可以進(jìn)行地環(huán)境容量調(diào)查，對(duì)梯級(jí)開發(fā)的淹沒程度進(jìn)行調(diào)查，對(duì)大型水利工程的防洪進(jìn)行規(guī)劃和管理。
1.7GIS在水利水電的動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)的應(yīng)用
1.7.1實(shí)現(xiàn)對(duì)工程環(huán)境進(jìn)行虛擬設(shè)定GIS應(yīng)用立體的動(dòng)畫技術(shù)，在計(jì)算機(jī)內(nèi)虛擬繪制整個(gè)水利水電工程的框架，這個(gè)框架在各個(gè)角度都可以進(jìn)行觀察，可以觀察到工程的整個(gè)面貌，也可以對(duì)工程的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。在動(dòng)畫中，施工者可以看到引水洞、母線洞等內(nèi)部結(jié)構(gòu)，幫助施工者進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，便于對(duì)整個(gè)施工過程進(jìn)行掌控。GIS還可以將工程周圍的地形進(jìn)行勘測(cè)，施工人員掌握周圍的地形，在施工過程中因地制宜。
1.7.2地下洞室的形象進(jìn)度在施工過程中，地下洞室的施工在GIS的運(yùn)作下，可以呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)的展示，并且GIS對(duì)施工的過程記錄得非常詳細(xì)，施工人員可以看到任何時(shí)間段的施工，可以看到施工的細(xì)節(jié)，也可以看到施工的全貌。
1.7.3GIS可以監(jiān)測(cè)到單向洞的開挖過程和開挖順序等在施工過程中，GIS利用導(dǎo)航和定位作用，可以進(jìn)行單向洞開挖順序的設(shè)計(jì)，并準(zhǔn)確記錄單向洞開挖的過程。
2GPS技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用
2.1GPS技術(shù)可以探究區(qū)域構(gòu)造的穩(wěn)定性由于遙感技術(shù)可以提供大量的地質(zhì)構(gòu)造信息，因此，我們通過遙感就可以觀察到一個(gè)區(qū)域的地貌特征、濕度狀況和地形形態(tài)特征，可以探究區(qū)域的構(gòu)造，對(duì)判斷周圍地區(qū)的構(gòu)造是否穩(wěn)定有著極大的作用。
2.2GPS技術(shù)可以對(duì)泥石流、滑坡進(jìn)行預(yù)防在大型的水利水電工程區(qū)經(jīng)常出現(xiàn)泥石流、滑坡等嚴(yán)重災(zāi)害，遙感技術(shù)可以利用航衛(wèi)片或彩虹出片對(duì)地質(zhì)進(jìn)行勘測(cè)，當(dāng)泥石流要發(fā)生時(shí)，可以及時(shí)的發(fā)出預(yù)警，避免人員的傷亡和財(cái)產(chǎn)的損失。
2.3遙感技術(shù)可以進(jìn)行巖溶分析在水利水電工程施工過程中，可以利用紅外影像進(jìn)行巖溶和水文地質(zhì)的監(jiān)測(cè)，紅外影像可以很好的判斷各種地貌的現(xiàn)象，判斷施工區(qū)域內(nèi)有沒有地下水。
2.4GPS技術(shù)可以促進(jìn)水土的保持在水利水電工程施工區(qū)域，水土的保持是很重要的，施工地區(qū)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生水土流失和泥石流等災(zāi)害，因此，遙感技術(shù)利用其定位和監(jiān)測(cè)技術(shù)劃定出生態(tài)脆弱的區(qū)域，然后發(fā)出預(yù)警，呼吁人們進(jìn)行區(qū)域內(nèi)的水土保持工作。
3結(jié)束語
現(xiàn)在，水利水電工程正在蓬勃發(fā)展，信息自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用于水利水電工程的施工中，提高了施工效率，增強(qiáng)了施工的安全性。隨著大型的水利水電工程的實(shí)施，信息自動(dòng)化裝置系統(tǒng)的應(yīng)用將是大勢(shì)所趨，符合水利水電系統(tǒng)管理的實(shí)時(shí)、快速化特點(diǎn)。信息自動(dòng)化技術(shù)為水利水電工程的施工提供了技術(shù)上的支持，促進(jìn)工程的實(shí)施和發(fā)展。
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