10．2 水资源管理的主要应用　

    10．2．1 区域水资源综合研究

    区域地表水与地下水的统一调度和科学管理一直是水资源领域中突出的实际问题，GIS的介入为这一问题合理解决提供了有效的手段。Maidment等（1993）的研究成果表明：水文模型空间要素主要是由分水岭、排水通道、湖泊和三角洲构成，并且水流状况也恰由这些要素所规定。而在地下水模拟、资源评价与管理工作中，这些地表水方面的高质量研究成果是非常宝贵和必不可少的。GIS为区域地表水与地下水的联合研究提供了高层次的综合环境和工作平台。Mallants等（1991）应用GIS做了比利时Vover流域的降雨和径流相关情况的空间分析，为该流域地表水与地下水的联合调度与管理提供了可靠的科学依据。

    10．2．2 编制水资源水文地质图

    国际水文地质学家协会（IAH）1995年发布的《水文地质图编图指南和标准图例》介绍了应用水文地质地理信息系统（HYGIS）编制新一代水文地质图。HYGIS由水文地质数据库、工具方法库、用户界面和输入输出功能模块组成。数据库储存了与水文地质相关的各种类型的信息（文本、数据、表格、图表、图形、数字化图像、光电扫描信息、区域相片和卫星影像等）；工具方法库可提供计算模型、编图方法和结果表达方式。HYGIS的图件制作系统则附加了标准图例库，该系统具有图形输出（二维、三维、多维）、文本输出（文件、表格、图表）和数字化图像输出（磁带、磁盘、光盘）等多种功能。HYGIS的图件制作是通过调用数据库中的若干个相关基本信息图层和工具方法为中心的数学模型或编图方法，并经过校正后实现的。例如，HYGIS制作的地下水补给图就是由一系列基本图层复合而成的（见表10-2）。

    该指南（HMGSL）认为：对于规划、管理和工程勘察人员，甚至非专业人员，清晰、易于理解的图形图像都是非常有价值的工具。正确的应用HYGIS新技术，能够有助于综合解决地下水领域中各种重大问题。

    10．2．3 在政府水资源管理部门的应用

    很多国家的水资源部门都广泛应用了GIS。作为水资源贫乏，水资源问题敏感的发展中国家——南非共和国，GIS在其政府水资源管理部门（DWAF）的应用亦很有特色。近几年来，DWAF应用GIS于水政管理、流域研究、水质许可系统、地下水信息系统、水文地质编图、防洪抗旱、建立水文计算模型、水资源规划、解决水事纠纷和项目管理等诸多方面，取得了良好的综合效益。在过去的几十年中，南部非洲经历了最严重的旱灾，许多地区的地表供水工程都不能发挥作用。地下水成了支撑农村开发计划供水的惟一水源。即使在地下水不足以用来持续供水的地区，仍可作为应急的供水，DWAF应用GIS在迅速确定水井钻孔位置、地区人口分布和应急水源分析评价等方面，都取得了良好的效果。为了有效地管理地下水资源，DWAF正在开发以GIS为核心的地下水信息系统，并在编制一套1∶50万的水资源水文地质图。当前GIS已经成为DWAF的工程师们处理复杂水资源问题不可缺少的综合性技术。

    10．2．4 与3S技术的结合

    GIS是3S（GIS、RS、GPS）技术的核心。3S技术与常规地面勘察技术相结合主要用来解决区域性的空间问题。如荷兰Noord Brabant省采用GIS与RS结合的方式设计建立地下水水质监测网（1990），南非共和国水利和林业部（DWAF）应用GIS、GPS进行地下测量控制和野外地下水钻孔定位（1994），北京大学遥感与地理信息系统研究所将3S技术用于区域水资源研究（1996）等。3S技术与常规技术相结合，可以及时提供以下信息：

（1）各种人类活动对水资源环境的影响；

（2）有关政策法规运行的有效性；

（3）不同深度的地下水水质与土壤类型、土地利用和水文地质状况之间的关系；

（4）各地下水流系统中的化学组分在时空上的变化等。

    10．2．5 水资源-环境管理决策支持系统

    随着我国社会经济的迅速发展，水资源-环境问题也日趋突出。水资源-环境的科学管理已成为保证人类社会、经济和环境可持续发展的重要领域之一。

    以地理信息系统（GIS）为核心的水资源-环境管理决策支持系统（WMDSS），是该领域信息收集、存储、加工、管理和应用的系统。它应包括水资源-环境的规划、预测、评价、管理、决策、立法和监督等诸多方面的信息。由于水资源-环境信息涉及社会、自然、经济、技术等较多因素，因此，其数据量庞大、种类繁多。水资源-环境管理决策信息系统主要以手工收集、处理，即使应用计算机技术，也多基于数据库建立信息系统。由于传统的数据库结构缺乏空间性特征，不能实现空间信息的管理和空间分析功能。而水资源-环境问题却多是复杂、现实的空间问题，以GIS为核心的水资源-环境管理决策支持系统，是面向水资源-环境空间信息操作的计算机系统，它通过空间信息的可视化处理，使大量抽象、枯燥的数据变得生动、直观和易于理解，并加速了水资源-环境领域的信息化进程。

（一） WMDSS的特点

    WMDSS是多源信息、多目标、多功能的空间信息系统，它是以GIS为核心的WMDSS，该系统有以下特点：

（1）可通过多种方式（图形图像、空间分析／查询、属性数据库、数学模型、统计模型、色彩等）提取、加工和表达出水资源环境信息。

（2）可编制彩色数字化水文地质系列图像（平面图、剖面图、立体图及综合地层柱状图等）。

（3）对水资源管理所需数据进行前处理和后处理。

（4）查询子系统支持各模块间的网络式交互查询。在任一查询模块中可方便地浏览查询其他模块的图形图像及其属性数据库。

（5）具有用户水资源-环境专题数学模库和空间分析模型。

（6）开放式设计，便于系统更新和移植；可处理遥感数据。

（7）系统具有较完善的人机交互界面，便于应用和推广。

    在WMDSS 中应充分地体现支持管理决策的基本思想。系统不以代替管理决策为目的，而是以管理决策者为中心，面向信息操作，充分发挥管理决策者的实践经验和专业知识在管理决策中的重要作用。

（二） WMDSS的总体构成

    WMDSS 的总体构成应充分兼顾城市水资源-环境管理工作的实际需要和选用的GIS工具本身的功能结构特点。在水资源-环境管理工作中，经常需要查询、加工、表达某一地区的水资源-环境信息，如面向该区域的空间数据库、统计图表和用户模型的信息操作。因此，在WMDSS的总体构成中，充分体现了信息采集、信息加工、信息查询和信息可视化表达等方面的功能特点。