Yin Hongmei
(Primer equipo de hidrogeología e ingeniería geológica de la Oficina de Desarrollo y Exploración Geológica y Mineral de la provincia de Henan, Xinxiang, 453002)
Resumen En la actualidad, SIG La tecnología se utiliza ampliamente en los recursos hídricos en mi país. La aplicación en la evaluación, planificación y gestión de recursos está en su infancia, y es necesario ampliar aún más la profundidad y amplitud de su aplicación. Por sus características técnicas, el SIG tiene métodos de trabajo y características propias en cada eslabón de la evaluación, planificación y gestión de los recursos hídricos regionales. Por ejemplo, en la etapa de recopilación de datos, dado que los SIG respaldan la detección remota, el sitio, los estudios sociales y otros métodos de estudio, las capacidades técnicas proporcionadas también se pueden utilizar para completar la conversión mutua de formatos de datos, haciendo así que los datos originales de diversos recursos hídricos y su desarrollo y utilización se utilicen perfectamente. Por lo tanto, el objetivo de la aplicación de la tecnología SIG es ampliar la amplitud y profundidad de los estudios de datos y proporcionar condiciones y un sólido apoyo técnico para la evaluación, planificación y gestión de los recursos hídricos.
Palabras clave Gestión de información SIG recursos hídricos
1 El concepto y características del SIG
Sistema de Información Geográfica (Sistema de Información Geográfica, denominado SIG) se produjo en siglo XX En la década de 1960, la definición original era "un sistema de software utilizado para almacenar, extraer y analizar información geográfica". En las últimas décadas, las capacidades de los sistemas de información geográfica han seguido mejorando, sus aplicaciones se han ampliado y sus definiciones también se han ampliado. En 1996, Michael G del Centro Nacional de Información y Análisis Geográficos (NCGIA) de los Estados Unidos dio la definición de SIG en la conferencia "Sistemas de información geográfica y simulación ambiental" como: "Una amplia gama de actividades de comportamiento bajo el gran tema de información geográfica centenaria". El Sistema de Información Geográfica (SIG) es una tecnología que procesa y analiza de manera integral datos espaciales. Su desarrollo proporciona a los tomadores de decisiones de investigación y gestión científica información geográfica y espacial confiable sobre síntesis regional, optimización de programas y estrategias. Toma de decisiones. Las características del contenido principal son:
1.1 Modelo espacial
Puede abstraer el mundo real en una combinación de capas que conectan diferentes características para realizar consultas y análisis espaciales.
1.2 Sistema de referencia geográfica
Los datos espaciales incluyen información de posición absoluta (coordenadas de latitud y longitud) e información de posición relativa (valores de levantamiento estadístico, etc.). El sistema de coordenadas geográficas de SIG puede. ayudar eficazmente a los usuarios a navegar por la tierra Posicionamiento espacial arbitrario de superficies.
1.3 Estructuras de datos vectoriales y ráster
Los datos SIG incluyen dos modos básicos: vectorial y ráster. Los datos vectoriales se almacenan y administran en forma de puntos, líneas y superficies, que es la mejor manera de expresar espacios y características discretos; los datos ráster expresan características geográficas continuas a través de una serie de celdas de cuadrícula.
2 Perspectivas de aplicación de los SIG
En los últimos años, con el desarrollo de la tecnología SIG desde la periferia hasta el centro, las capacidades de los SIG se han mejorado continuamente y el alcance de la aplicación ha aumentado. sido ampliado continuamente. El SIG por sí mismo tiene la capacidad de resolver problemas de recursos hídricos, y sus condiciones de aplicación en el campo de los recursos hídricos han ido madurando. Su expansión técnica ha permitido su aplicación en la evaluación, planificación y gestión de los recursos hídricos regionales, lo que se refleja específicamente en. los siguientes tres aspectos:
2.1 El rápido desarrollo de la tecnología informática e Internet
GIS se ha beneficiado del sorprendente progreso del hardware informático en los últimos años. de grandes cantidades de datos han ampliado enormemente el alcance de la aplicación práctica de los SIG. La expansión, y la mejora del rendimiento del hardware y la disminución del precio del software SIG proporcionan la base para la promoción y popularización de los SIG. Además, el sistema de red es la base de la estructura distribuida del software SIG. Los servidores procesadores de datos de alto rendimiento y la interacción persona-computadora se utilizan junto con los clientes (cliente/servidor) para abordar de manera efectiva la contradicción entre eficiencia y costo. GIS hizo lo mismo al adoptar estas tecnologías.
2.2 Publicación de información geográfica digital a gran escala
Con la popularidad de los SIG, la demanda de información digital es cada vez más urgente.
Una tendencia obvia es que constantemente se introducen en el mercado productos de información geográfica digital a gran escala. Además, las bases de datos y las funciones SIG comúnmente necesarias están comenzando a integrarse en productos que los clientes pueden utilizar directamente. Los tipos de información publicada también se han ampliado. desde los mapas topográficos básicos iniciales hasta datos profesionales superiores. "First Dtreet: con archivos Tiger 94", publicado por ESRI en 1998.
Es una base de datos SIG completa que cubre todo Estados Unidos. También hay una gran cantidad de datos gratuitos disponibles en la World Wide Web. Algunos de estos datos son muestras y otros son servicios de diversas empresas y organizaciones. Por ejemplo, la base de datos sobre ríos de FEMA, el centro federal de respuesta a emergencias de los Estados Unidos, proporciona información hidrológica sobre riesgos de inundaciones en varias regiones en la World Wide Web para consulta pública de forma gratuita. El "Mapa Digital de China" publicado conjuntamente por la Oficina de Topografía y Cartografía de China y ESRI es el primer mapa digital nacional 1:1 millón publicado por el gobierno chino. Incluye elementos básicos como carreteras, ríos, residentes y límites administrativos. Es una base de datos SIG a gran escala publicada en China a principios de.
2.3 Desarrollo de la geografía
La geografía es la base científica de los SIG. Proporciona a la ciencia de la información reglas y técnicas para la recuperación y el análisis del posicionamiento espacial, y también proporciona espacio para integrar características de información geográfica. La estructura y base de los datos y datos de atributos. El rápido desarrollo de la geografía está cambiando rápidamente la cara de los SIG. Después de que los SIG describieran con éxito una gran cantidad de fenómenos geográficos, comenzaron a utilizarse para simular procesos de cambio geográfico. Por ejemplo, la implementación exitosa de la función de red de la teoría de grafos en SIG ha creado condiciones para simular procesos geográficos como hidrología, transporte y redes de tuberías y la descripción de fenómenos de difusión por Arc/Infor Grid ha proporcionado condiciones para simular procesos de movimiento. La realización de la expresión de modelos tridimensionales también mejora la capacidad de los fenómenos geográficos reales. El uso generalizado de Arc/INGO Tin y ArcView 3D Analyst son buenos ejemplos. La combinación de ArcView, Map Object y GPS también proporciona condiciones.
3. La función del sistema de gestión de información SIG en la evaluación integral de los recursos hídricos
3.1 Función de visualización intuitiva y racional
Software CAD de uso común como AUTOCAD, etc., a menudo tiene capacidades gráficas sólidas pero una capacidad débil para administrar datos de atributos, por lo que generalmente solo se puede usar para dibujar. Debido a sus capacidades de análisis integral de datos espaciales y datos de atributos, el sistema de información geográfica compensa las deficiencias de los gráficos puros y los números puros en otras herramientas, y ha mejorado enormemente la representación gráfica de datos espaciales y el análisis espacial de datos de atributos. Por tanto, se puede proporcionar una herramienta de visualización intuitiva y racional. La visualización facilita la construcción de conceptos y la observación.
3.2 Funciones de almacenamiento y gestión de grandes cantidades de datos espaciales
A diferencia de la comprensión inicial de los datos por parte de las personas, hoy vivimos una era de explosión de datos. Como dijo Naibitt: "Por primera vez, tenemos tantos datos que no sólo son nuevos sino también regenerativos. La cuestión no es si habrá suficientes, sino si nos abrumaremos". Estos datos espaciales y no espaciales se pueden representar estática y dinámicamente en SIG. Los SIG, respaldados por un sistema de gestión de bases de datos, han desarrollado la capacidad de almacenar y gestionar grandes bases de datos y proporcionan la función de consulta rápida de datos. SDE (Motor de base de datos especial) desarrollado por ARC/INFOR, como sistema de gestión de bases de datos espaciales de alto rendimiento, proporciona a los usuarios acceso a geodatabases de gran tamaño. El tiempo de respuesta para consultar millones de datos a través de SDE es inferior a 0,03 segundos y el tiempo de respuesta para seleccionar 8.000 puntos de 15 millones de puntos es inferior a 0,04 segundos. Los usuarios pueden esperar resultados rápidos y oportunos. A medida que la capacidad de gestión se vuelve cada vez más compleja, es necesario establecer bases de datos muy grandes. Debe existir un sistema integral y unificado para gestionar los datos, de modo que se pueda garantizar el conocimiento y la integridad de los datos. Los SIG ofrecen la capacidad de almacenar y gestionar grandes cantidades de datos espaciales sobre entornos acuáticos regionales.
En el sistema integral de gestión de evaluación de recursos hídricos, se puede ingresar y editar diversa información cartográfica y se pueden crear archivos de datos cartográficos. Hay principalmente dos tipos de datos: vectoriales y ráster. Con el soporte del sistema, todos los gráficos relacionados con los recursos hídricos también se pueden administrar en forma de archivos según el rango del mapa, el contenido de la representación del mapa y la escala del mapa.
SIG admite diversas formas de datos espaciales y puede servir para la gestión regional de recursos hídricos mediante la conversión de datos. Los datos de medición tradicionales en el sitio generalmente ingresan datos de mapas en una base de datos. Sin embargo, con el desarrollo de SIG y CPS relacionados, los datos obtenidos por GPS se pueden proporcionar directamente a SIG para su uso. Los resultados de la detección remota también se pueden interpretar directamente de forma manual o por computadora. interpretación incluida en la base de datos SIG. El soporte de los SIG para múltiples expresiones de datos espaciales permite que la información espacial sirva directamente a la gestión regional de los recursos hídricos y permite que el trabajo de gestión de los recursos hídricos se refleje de forma integral y multinivel.
3.3 Proporcionar buenas funciones de mantenimiento y actualización de datos
GIS proporciona tecnologías de mantenimiento de datos espaciales, como corrección de deformación del marco, unión de bordes y verificación. Se pueden agregar, eliminar y cambiar datos espaciales. en La base de datos se puede implementar rápidamente. Además, a través de la gestión distribuida de la red, los datos actualizados pueden reflejarse rápidamente en los módulos correspondientes y entregarse a los clientes de las aplicaciones correspondientes. Las buenas y rápidas capacidades de actualización y mantenimiento de datos de los SIG mejoran la eficiencia del tiempo en la gestión de los recursos hídricos a largo plazo.
3.4 Función de análisis de datos basados en el espacio
El sistema de gestión de información de evaluación integral de recursos hídricos basado en SIG proporciona datos espaciales como consulta, superposición, clasificación, red, proximidad y elevación digital. Modelos. Funciones de análisis.
3.4.1 Consulta y medición
Las funciones de consulta y medición proporcionadas por SIG pueden realizar mediciones mutuas de datos espaciales y datos de atributos. A través de las funciones de consulta y cálculo del sistema de información geográfica, se puede realizar la consulta mutua de imágenes y textos. En primer lugar, se puede consultar la ubicación de la información espacial de acuerdo con los requisitos de la información de atributos (es decir, "mapa de búsqueda de texto") y el. La información de atributos se puede consultar según la ubicación espacial (es decir, "Tuchawen"). En segundo lugar, se puede realizar la consulta mutua de elementos puntuales, lineales y de superficie en el sistema. Por ejemplo, la consulta línea a punto puede realizar una consulta de información (ubicación, características, etc.) sobre un determinado elemento lineal, como un elemento puntual (salida de aguas residuales) en un río.
3.4.2 Superposición
La idea básica de la superposición es: en el proceso de uso de mapas para la evaluación de recursos y la planificación del uso de la tierra, la gente cree que los diversos elementos de la tierra Las superficies no actúan independientemente unas de otras, sino que interactúan y funcionan de forma integral. Por lo tanto, es necesaria una evaluación integral y multidisciplinaria. Una forma sencilla de realizar este tipo de trabajo de evaluación integral es componer (superponer) copias transparentes de varios mapas de recursos en una fachada transparente y luego buscar ubicaciones en el mapa superpuesto donde varios atributos sean los correctos. Este método se combina con tecnología informática para imprimir los valores requeridos en papel cuadriculado para hacer un mapa de un solo factor, superponer estos valores de red y utilizar la superposición de caracteres de la impresora de líneas para generar una escala de grises adecuada para representar el valor de la evaluación integral. Este es un SIG basado en Grid. La superposición final en el sistema de información independiente es superponer la información espacial y de atributos dispersada en diferentes capas de acuerdo con la misma posición espacial para convertirse en una nueva capa. El proceso de superposición implica principalmente las operaciones de intersección, unión y complemento de información espacial y su correspondiente información de atributos. También puede realizar otras operaciones sobre atributos.
3.4.3 Clasificación
El propósito de la clasificación es simplificar cosas complejas para facilitar un mayor pensamiento y análisis. Los seres humanos utilizan métodos de clasificación para revelar las leyes inherentes de la naturaleza. En esencia, la clasificación de datos espaciales es el proceso de análisis de información espacial. El SIG proporciona un método de clasificación desde un solo elemento hasta varios elementos para la gestión del medio acuático regional y proporciona una función eficaz de clasificación automática.
3.4.4 Análisis de red
El significado de la función de análisis de red es utilizar la combinación de elementos lineales para describir el movimiento de un determinado recurso o sustancia en el espacio. del análisis de red, a través del cálculo de impedancia lineal utilizando otros métodos se puede realizar la selección de ruta, estimación de carga, asignación de personal, estadísticas de tiempo y distancia, etc.
El análisis de red tiene un gran valor de aplicación en términos de análisis de diseño de infraestructura y otros aspectos.
3.5 Modelo de elevación digital
A diferencia de los puntos, líneas y superficies generales, el terreno natural es una superficie continuamente ondulada que a menudo no tiene límites claros. En el dibujo de mapas tradicional, las líneas de contorno se utilizan a menudo para representar el terreno y las formas del relieve. Desde una perspectiva bidimensional, las líneas de contorno facilitan la observación y el análisis visual y también se pueden utilizar para mediciones manuales. Sin embargo, almacenar contornos como datos es inconveniente para el análisis por computadora y generar contornos manualmente requiere mucho tiempo y es laborioso. Por lo tanto, se han producido modelos de elevación digitales (DEM) o modelos digitales de terreno (DTM) basados en computadora. Al asignar atributos y elevaciones especiales a los puntos, líneas y superficies del modelo de elevación digital, se puede convertir en un modelo de superficie tridimensional. Los modelos de elevación digitales proporcionan un análisis intuitivo de datos de atributos espaciales y pueden usarse para análisis de representación y análisis de rutas de confluencia.
El propósito de la evaluación integral de los recursos hídricos es comprender los datos, la calidad y la distribución espacio-temporal de las fuentes de agua, el estado actual del desarrollo y utilización de los recursos hídricos, etc., con el fin de regular las actividades humanas. , desarrollar racionalmente y utilizar eficientemente los recursos hídricos, y prevenir la contaminación de los recursos hídricos y el daño al medio ambiente de regeneración, protegiendo así la supervivencia humana y el desarrollo estable de la economía y la sociedad. La gestión de los recursos hídricos es una actividad científica de gestión y toma de decisiones que supera la ceguera y la arbitrariedad subjetiva de la vida económica y social humana. En los últimos años, con el desarrollo de las computadoras y el avance de la tecnología SIG, se ha generado este nuevo método de toma de decisiones científicas y gestión de la información, que ha mejorado los métodos de trabajo anteriores de gestión de recursos hídricos, por tanto, la tecnología de gestión de la información. Basado en SIG es actualmente el método de gestión más avanzado de la ciencia. En términos de evaluación, planificación y gestión de recursos hídricos, la sólida función de visualización gráfica y el SIG tridimensional con el tiempo son útiles para que los trabajadores de hidrología y recursos hídricos estudien la distribución espacial hidrológica de cuencas o regiones, y ayudan a comprender las precipitaciones y las aguas superficiales. y Cambios en el tiempo y el espacio de las aguas subterráneas, etc. Los SIG son buenos para gestionar una gran cantidad de atributos espaciales y pueden utilizarse como una herramienta de gestión eficaz para datos de atributos espaciales. La aplicación del sistema de información geográfica puede gestionar, analizar y procesar datos de atributos espaciales de gran capacidad, especialmente la aplicación en diversos elementos de hidrología y recursos hídricos, resolviendo la escasez de larga data de volumen de datos e información en el trabajo de análisis de hidrología, meteorología e hidrogeología. . El problema de la cantidad insuficiente. Al mismo tiempo, la tendencia actual de los sistemas de información geográfica de bajo coste, las características de la previsión en tiempo real y el uso sostenible de los datos tienen amplias perspectivas de aplicación en el campo de la evaluación, planificación y gestión de los recursos hídricos.