GIS在資源中的應用

.,GIS理論與應用研究,_GIS在資源中的應用,.,資源勘查、開發(fā)以及地球科學領域各專業(yè)的工作過程，從本質(zhì)上講都是信息的獲取、處理分析、解釋和應用決策的過程。,.,礦產(chǎn)資源,森林資源,GIS在資源中的應用,旅游,.,礦產(chǎn)資源,森林資源,GIS在資源中的應用,旅游,.,GIS技術與水文水資源,勘測的水位、流量、降水等基本數(shù)據(jù)；水文水資源信息汛情旱情信息、水資源信息、水質(zhì)水環(huán)境信息；集合的地形、氣象、河流水系、土壤、植被1、GIS的應用領域在不斷擴大，同RS和GPS的結合為GIS開拓了更加廣泛的應用空間；2、在相關基礎理論支持下，根據(jù)數(shù)據(jù)間相關關系建立模型，以更科學地表達來模擬現(xiàn)實系統(tǒng)的結構、功能及發(fā)展變化規(guī)律，提高其定量分析能力，已成為專業(yè)化地理信息系統(tǒng)的基本要求。,空間分布特性,GIS空間信息的管理和分析,發(fā)展趨勢,.,GIS在水文水資源領域的應用進展,國際上，GIS在水文水資源中的應用可以追溯到20世紀70年代我國，上海市環(huán)境管理部門于80年代末開始GIS的應用研究，并建立了黃浦江流域水環(huán)境GIS一些科研部門和流域水管理機構也先后將GIS技術應用于防洪決策支持系統(tǒng)和洪水災情快速評估系統(tǒng)的開發(fā),.,GIS在水文水資源領域的應用,1、GIS在水資源管理決策支持系統(tǒng)方面的應用自20世紀90年代以來，GIS在水資源管理中的應用一直是水資源學科中的一個熱點課題。在與水資源結合的方向上，已經(jīng)從單純的數(shù)據(jù)管理、資源評價，發(fā)展到今天的決策支持系統(tǒng)乃至專家系統(tǒng)。2、RS與GIS在水文水資源中的應用RS與GIS技術往往互相交叉、滲透。RS為GIS提供數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)更新途徑，GIS為RS提供更精確的服務。近20年來，RS和GIS技術在水利行業(yè)的應用，發(fā)展最為突出的有以下幾個方面：防洪減災，水資源管理，水環(huán)境監(jiān)測與管理，旱情監(jiān)測，水土保持，河口、河道、湖泊和水庫泥沙淤積調(diào)查，大型水利水電工程建設與管理等。注：決策支持系統(tǒng)(Dss)：利用數(shù)據(jù)庫、模型庫和方法庫及良好的人機會話(用戶界面)部件和圖形部件，幫助決策者進行半結構化或非結構化決策。GIS與DSS結合稱為空間決策支持系統(tǒng)，GIS對決策支持系統(tǒng)最主要和最有力的貢獻是空間數(shù)據(jù)庫識別、空間數(shù)據(jù)分析和圖像顯示。,.,GIS在水文水資源領域的應用,3、三維GIS和四維GlS三維GIS在水資源領域的應用研究是從近十幾年才開始的。與二維GIS相比。三維GIS對客觀世界的表達能給人以更真實的感受。它以立體造型技術向用戶展現(xiàn)地理空間現(xiàn)象，不僅能夠表達空間對象間的平面關系，而且能描述和表達它們之間的垂向關系；與此同時，虛擬現(xiàn)實技術用于創(chuàng)建豐富多彩的三維動態(tài)虛擬世界在GIS中的應用也逐漸受到重視。4、GIS與水文模型的耦合傳統(tǒng)的水文模型是通過獲取的降水、蒸發(fā)、氣溫、水位、流量等資料，利用對湖泊、河流等降水一徑流關系的描述，來模擬流域的水文特性。由于大部分水文學問題具有明顯的三維空間性質(zhì)，因此水文模擬強調(diào)復雜的空間分配模型的運用。GIS技術可以利用地圖功能把流域內(nèi)的地質(zhì)地貌、土壤植被等地理因素數(shù)字化應用到產(chǎn)匯流理論中，為流域綜合研究提供了一種新的思維方法。,.,GIS在水文水資源領域的應用,5、GIS在水資源與環(huán)境管理中的應用5.1GIS在水文水資源規(guī)劃方面的應用水資源的科學規(guī)劃、合理利用是當今社會資源配置的大問題。基于GIS的管理系統(tǒng)可以自動生成流域自然地理和社會要素底圖及以這些底圖為基礎的流域水資源供需圖、灌溉規(guī)劃圖、水污染分布圖、洪水影響圖等，完成流域內(nèi)水資源蓄量分布、水資源與人口分布關系分析、預測信息等的查詢和管理，克服傳統(tǒng)的大尺度戰(zhàn)略規(guī)劃的缺點。5.2GIS在水環(huán)境監(jiān)測管理方面的應用借助于GIS系統(tǒng)對空間數(shù)據(jù)的管理、分析能力，管理者不僅可以通過空間查詢屬性或?qū)傩圆樵兛臻g的方式快速、準確、直觀地查詢有關資料，分析水質(zhì)變化的特點和未來趨勢，還可以了解方案實施效果。5.3GIS在防洪減災方面的應用我國是缺水國家，但每年因洪澇災害造成的經(jīng)濟損失也非常嚴重。將GIS與GPS和RS結合，集成實時水情信息數(shù)據(jù)庫，建立洪水預警和防汛減災決策系統(tǒng)，不僅可快速傳遞水情信息，實時查詢特征水位、最高水位、最大流量、水位過程、流量過程、降雨量分布等水情狀況，還可動態(tài)獲取洪水演進的數(shù)據(jù)，動態(tài)分析洪水情勢，預測未來洪水變化趨勢，進行快速的洪水預報。,.,GIS在水文水資源領域的應用,6、GIS在地下水系統(tǒng)中的應用地下水問題具有明顯的時空維，地下水模擬比較強調(diào)地下水在介質(zhì)中的運動情況。GIS應用于地下水模擬，可用來獲取、操作、顯示與這些模型有關的空間數(shù)據(jù)和所得的成果，使模型進一步細化，從而深入認識地下水含水層中的賦存、運動情況，為合理開采、保護地下水服務。6.1區(qū)域地下水評價GIS在水資源調(diào)查評價中，主要運用地圖功能繪制等值線并擬合多種關系，平衡降水、徑流、蒸發(fā)三要素，根據(jù)分區(qū)可快速、準確地計算出各分區(qū)的面平均降水量、徑流量、陸地蒸發(fā)量、水面蒸發(fā)量、徑流系數(shù)等要素，進行水資源空間分析、平衡分析及水資源量的計算。6.2區(qū)域地下水資源管理GIS應用于區(qū)域地下水資源管理的基本思路是以GIS為載體，連接其他數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，把某一區(qū)域內(nèi)的各種地質(zhì)、水文地質(zhì)數(shù)據(jù)和背景資料輸入GIS的數(shù)據(jù)庫，構成一個區(qū)域水文地質(zhì)信息系統(tǒng)，然后開發(fā)該系統(tǒng)與水文、地下水模擬系統(tǒng)的接口，及時地模擬水質(zhì)、水量變化狀態(tài)。6.3地下水水質(zhì)及污染物分析地下水水質(zhì)通常是地下水開發(fā)利用的一種限制性因素，其化學成分經(jīng)歷了復雜的演化過程，既與水和巖石間的地球化學、水化學、生物化學的相互作用有關，又受人類活動的強烈影響。GIS主要針對區(qū)域水質(zhì)條件的輸入及分析結果的圖形化輸出，包括迭置指數(shù)等水質(zhì)分析方法的實現(xiàn)。6.4GIS應用于地表水與地下水的聯(lián)合研究區(qū)域地表水和地下水的統(tǒng)一調(diào)度和科學管理一直是水資源領域中突出的實際問題，應用GIS是解決這一問題的有效手段。,.,GIS在水文水資源中應用特點總結,早期，GIS只是作為地面實物數(shù)字化或顯示地圖的工具;GIS開始具有空間數(shù)據(jù)管理、界面制作、統(tǒng)計圖形制作、基本空間分析、網(wǎng)絡分析及空間數(shù)據(jù)復雜統(tǒng)計分析等功能;GIS技術發(fā)展到多數(shù)據(jù)源、多平臺、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)及大型數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫的時代，網(wǎng)絡GIS、WEBGIS、組件式GIS，以及數(shù)字地球已漸漸成為GIS發(fā)展與應用的主要方向。,實際經(jīng)驗的積累相應GIS技術的發(fā)展,計算機技術的突飛猛進網(wǎng)絡、通信、數(shù)據(jù)庫面向?qū)ο缶幊痰燃夹g的出現(xiàn)和發(fā)展,.,GIS在水文水資源應用中面臨的問題,1、GIS與水文的專業(yè)性結合不強：由于GIS的應用面很廣，GIS軟件在設計開發(fā)過程中，必須要考慮到軟件適用的廣泛性，就很難把它在水文上的應用考慮得很全面，因此目前大多數(shù)GIS系統(tǒng)并不能很好地體現(xiàn)水文業(yè)務的專業(yè)性。2、GIS系統(tǒng)的多樣化與統(tǒng)一標準之間存在著矛盾：GIS應用的廣泛需求使得近幾年涌現(xiàn)了許多GIS軟件，但這些軟件系統(tǒng)各自所支持的數(shù)據(jù)格式有限，雖然許多軟件廠商為了擴展其適應能力，開發(fā)了一些格式轉(zhuǎn)換程序，但在轉(zhuǎn)換過程中大都存在一些問題，如轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)丟失，或者某些屬性不能正確表現(xiàn)出來等，給系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換造成了很大的麻煩。,.,GIS在水文水資源應用的趨勢,1、進一步研究探討GIS與RS、GPS相結合進行水資源評價管理。建立水資源管理專家系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的快速更新并在分析決策模型支持下，快速完成多維、多元復合分析，為水文學研究和水資源管理工作提供更先進的技術手段。2、開發(fā)能實現(xiàn)三維和四維空間分析和顯示的軟件用于水文模擬和水資源管理。因為傳統(tǒng)的GIS在表示復雜的地理要素，如真三維空間模型、時空模型及綜合空間分析方法等方面還存在著難以克服的問題3、隨著GIS的不斷發(fā)展及其在水資源管理方面的應用。將GIS、人工智能(AI)、專家系統(tǒng)模擬等技術有機地綜合，實現(xiàn)水資源系統(tǒng)的科學化和現(xiàn)代化，將在未來的水文學和水資源管理領域得到廣泛應用。4、加強GIS應用規(guī)范和標準的研究。GIS雖然是近20年迅速發(fā)展的新技術，但就目前來講，它發(fā)展得還不是很成熟，最突出的表現(xiàn)是目前還沒有制定出一個統(tǒng)一的行業(yè)標準和規(guī)范。,.,礦產(chǎn)資源,森林資源,GIS在資源中的應用,旅游,.,GIS在礦產(chǎn)資源中應用進展,1、國外應用進展20C70年代后期，借助于柵格圖像綜合疊加布爾運算功能,來研究勘查綜合信息與礦產(chǎn)關系；80年代,更多的地質(zhì)學專家們開始認識到GIS在自然資源分析中的應用潛力；1982年USGS建立了礦產(chǎn)資源評價計劃CUSMAP的GIS原型系統(tǒng),用于美國本土(阿拉斯加除外)的礦產(chǎn)資源評價。1988年成立了GIS技術和應用專家組成的自然資源信息中心(NRIC)；90年代中后期，南非地學委員會開始在礦產(chǎn)資源評價中應用GIS,建立了管理多源地學信息集成的、模塊化的組合數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；目前，GIS被用于多源地學信息的管理、建立礦產(chǎn)資源評價數(shù)據(jù)庫和進行分析評價等方面.,.,GIS在礦產(chǎn)資源中的應用進展,2、國內(nèi)應用進展始于80年代中期.1986年,由地礦部遙感中心主持,開展了“遙感圖像與其他地學數(shù)據(jù)綜合圖像處理技術及應用研究”；“八五”期間,開始應用GIS進行過多源地學信息系統(tǒng)綜合成礦預測的研究；20世紀90年代后，GIS礦產(chǎn)資源評價研究得到了足夠的重視。1995年4月,地調(diào)局在川西揚子地臺西緣部分地區(qū)4個1:20萬圖幅立項開展了地理信息系統(tǒng)應用的試驗研究；“九五”期間,趙鵬大教授總結出GIS技術應用于地質(zhì)異常圈定和成礦預測；1997年4月國土資源部下發(fā)文件,將信息系統(tǒng)建設包括成礦區(qū)劃數(shù)據(jù)庫、120萬數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫、大中型礦產(chǎn)數(shù)據(jù)庫和鉆孔數(shù)據(jù)庫等作為生產(chǎn)任務下達各局措標志著應用GIS進行礦產(chǎn)資源評價從科研進入生產(chǎn)階段。,.,1.收集地質(zhì)、礦產(chǎn)、構造、地球化學、航磁、重力、遙感資料,建立多源信息空間數(shù)據(jù)庫;2.對地質(zhì)、航磁、重力、化探、遙感信息進行處理;3.研究區(qū)域成礦規(guī)律,確定礦床類型的概念模型和描述性模型,建立多源信息找礦模型。4.根據(jù)找礦模型,得出該類型“找礦標志”。5.利用GIS提供的可視化空間分析功能,研究分析“找礦標志”的分布規(guī)律和空間關系,進行礦產(chǎn)資源評價。6.資源評價成果的計算機表達。,GIS在礦產(chǎn)資源中的應用思路和方法,.,GIS礦產(chǎn)資源評價工作流程圖,.,1、數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。GIS的的一個很大的特點是能夠自動處理海量數(shù)據(jù),但是數(shù)據(jù)不足或質(zhì)量不好都會直接導致應用的失?。?、基于GIS的空間分析方法在礦產(chǎn)資源評價中的應用研究。隨著對成礦信息空間特征的認識,成礦信息分析中將越來越多地考慮空間因子在信息分析與成礦預測中的影響,各種地質(zhì)現(xiàn)象的空間分布形態(tài)、發(fā)展變化規(guī)律、空間相互作用過程等都需要空間分析方法的支持；3、礦產(chǎn)工作人員的相對缺乏,礦產(chǎn)資源評價的成果如何,關鍵是提高技術人員的評價水平,這就需要技術人員尤其是技術管理人員既要有較豐富的地質(zhì)礦產(chǎn)知識,又要掌握GIS礦產(chǎn)資源評價技術；4、與專家系統(tǒng)的結合。GIS與專家系統(tǒng)的結合稱為專家GIS或智能GIS,它實際上是基于知識的專家系統(tǒng)在GIS中的應用。目前GIS的應用還缺乏知識處理和啟發(fā)式推理的能力,無法為解決空間復雜問題提供足夠的決策支持；5、數(shù)據(jù)共享是當前GIS用戶面臨的一個主要問題,因為GIS的多種數(shù)據(jù)源、多種類型的數(shù)據(jù)格式之間、不同的GIS軟件之間,有許多的不統(tǒng)一,造成各個系統(tǒng)彼此相對封閉、系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換困難；6、由于GIS至今尚缺乏三維及多維數(shù)據(jù)的管理和處理能力,缺乏強大的關系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和適合于地礦勘察數(shù)據(jù)分析的各種方法與模型庫,GIS在礦產(chǎn)資源中應用存在的問題,.,1、基于GIS的礦產(chǎn)資源評價預測專用系統(tǒng)的進一步開發(fā)。雖然針對礦產(chǎn)資源評價的具體要求,已經(jīng)開發(fā)了面向礦產(chǎn)資源預測的專用系統(tǒng),但其尚處于初級階段,在計算機技術和GIS技術飛速發(fā)展的今天,已經(jīng)可以用新的思想和方法來解決資源評價中的相關問題。2、基于GIS的空間分析方法在礦產(chǎn)資源評價中的應用研究隨著對成礦信息空間特征的認識，成礦信息分析中將越來越多地考慮空間因子在信息分析與成礦預測中的影響,各種地質(zhì)現(xiàn)象的空間分布形態(tài)、發(fā)展變化規(guī)律、空間相互作用過程等都需要空間分析方法的支持。3、多維礦產(chǎn)資源評價模型的建立依賴于GIS在三維和四維技術上的發(fā)展。礦產(chǎn)資源評價將逐步實現(xiàn)多維模型的建立，成礦學未來發(fā)展的總體目標是發(fā)展地殼上部數(shù)公里的三維預測模型,并通過這一模型把各種地質(zhì)、地球物理、地球化學和遙感信息有機結合起來,實現(xiàn)隱伏礦床的找礦突破，四維預測模型則是在三維的基礎上加進了時間維,即將預測模型變?yōu)閯討B(tài)的三維模型,這對于成礦預測甚至整個成礦學科都將有重大意義。,GIS在礦產(chǎn)資源中應用前景,.,1、GIS的應用徹底改變了傳統(tǒng)成礦預測的方法體系,極大地提高了預測效率和水平,簡化了預測過程；2、從理論、技術、邏輯、效果來看,以GIS為主要工具的礦產(chǎn)資源預測方法的確展示出廣闊的應用前景,得到越來越多的國內(nèi)外地質(zhì)學家的重視,成為地質(zhì)學家不可缺少的工具。,GIS在礦產(chǎn)資源中應用小結,.,礦產(chǎn)資源,森林資源,GIS在資源中的應用,旅游,.,1、作為森林調(diào)查的工具。主要特點是建立地理信息庫;利用GIS繪制森林分布圖及產(chǎn)生正規(guī)報表。GIS的應用主要限于制圖和簡單查詢。2、作為資源分析的工具。已不再限于制圖和簡單查詢。而是以圖形及數(shù)據(jù)的重新處理等分析工作為特征,用于各種目標的分析和推導出新的信息。3、作為森林經(jīng)營管理的工具。主要在于建立各種模型和擬定經(jīng)營方案等,直接用于決策過程。三個階段反映了林業(yè)工作者對GIS認識的逐步深入。,GIS在森林資源中應用三階段,.,GIS在森林資源中的應用,1、森林資源清查和數(shù)據(jù)管理。這是GIS最初應用于林業(yè)的主要方面。2、制定森林經(jīng)營決策方案。GIS借助其擁有的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理功能等,可以很方便地在空間、屬性數(shù)據(jù)的基礎上建立生長、預測、經(jīng)營、決策模型。通過對各種經(jīng)營過程進行模擬、比較和評價,選擇出最優(yōu)經(jīng)營方案,并形成綜合或?qū)ｎ}報告輸出供決策者參考。3、林業(yè)制圖。制圖是一項技藝性強且工作量極大的工作,但GIS提供的制圖功能使制圖工作變得輕松自如。在制作植被分布圖時,GIS把地圖的信息源依海拔、坡向、坡位、坡度、土壤類型、年降雨量等分成不同的“層”,使每一層與一定立地上的植被相聯(lián)系,從而簡化、連貫了植被成圖工作。4、遙感圖像處理。把GIS引入遙感即實現(xiàn)遙感與GIS的整體結合,由于解決了遙感圖象計算機自動識別、GIS數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)自動更新和自動成圖,實現(xiàn)了資源與環(huán)境分析計算機化,從而使空間遙感技術廣泛應用于資源調(diào)查、災害監(jiān)測等方面,使其在資源管理及經(jīng)營決策中發(fā)揮著重要的作用。,.,1、森林資源信息管理。各地、各林業(yè)局、各林場森林面積,森林蓄積,森林類型,林種分布,樹種結構,林齡結構及變動情況等,過去只能從森林資源檔案數(shù)據(jù)庫中了解情況,應用地理信息系統(tǒng)可以做到圖上動態(tài)管理和監(jiān)測,從而可以做到更真實,更