如何從地理信息中提取水文要素

① 地理信息系統中的數據來源及獲取方式（明天考試，急）

GIS的數據源，是指建立的地理資料庫所需的各種數據的來源，主要包括地圖、遙感圖像、文本資料、統計資料、實測數據、多媒體數據、已有系統的數據等。
①地圖
點――居民點、采樣點、高程點、控制點等。
線――河流、道路、構造線等。
面――湖泊、海洋、植被等。
注記――地名注記、高程注記等。
②遙感數據
遙感數據是GIS的重要數據源。遙感數據含有豐富的資源與環境信息，在GIS支持下，可以與地質、地球物理、地球化學、地球生物、軍事應用等方面的信息進行信息復合和綜合分析。遙感數據是一種大面積的、動態的、近實時的數據源，遙感技術是GIS數據更新的重要手段。
③文本資料
文本資料是指各行業、各部門的有關法律文檔、行業規范、技術標准、條文條例等，如邊界條約等。這些也屬於GIS的數據。
④統計資料
國家和軍隊的許多部門和機構都擁有不同領域（如人口、基礎設施建設、兵要地誌等）的大量統計資料，這些都是GIS的數據源，尤其是GIS屬性數據的重要來源。
⑤實測數據
野外試驗、實地測量等獲取的數據可以通過轉換直接進入GIS的地理資料庫，以便於進行實時的分析和進一步的應用。GPS（全球定位系統）所獲取的數據也是GIS的重要數據源。
⑥多媒體數據
多媒體數據（包括聲音、錄像等）通常可通過通訊口傳入GIS的地理資料庫中，目前其主要功能是輔助GIS的分析和查詢。
⑦已有系統的數據
GIS還可以從其它已建成的信息系統和資料庫中獲取相應的數據。由於規范化、標准化的推廣，不同系統間的數據共享和可交換性越來越強。這樣就拓展了數據的可用性，增加了數據的潛在價值。

② 流域水文要素有哪些，他們對流域水文是怎麼影響

構成某一地區、某一時段水文狀況的必要因素。如降水、蒸發和徑流。是水文循環中的3個基本要素。此外，水位、流量、含沙量、水溫、冰凌和水質等也可稱為水文要素。各種水文要素可以通過水文站網的水文測驗和觀測來測定，是預報、研究水體水文情勢的不同物理量。成某一地點在某一時間的水文狀況的必要因素。包括各種水文變數和水文現象。降水、蒸發和徑流是水文循環的三要素。有時，也把水位、流量、含沙量、水溫、冰凌和水質等稱為水文要素。水文要素由水文站網通過水文測驗和觀測加以測定，取得數據。

水文要素 (hydrological elements) 構成某一地點或區域在某一時間的水文情勢的主要因素。水文要素是描述水文情勢的主要物理量，包括各種水文變數和水文現象。降水、蒸發和徑流是水文循環的基本要素。同時，把水位、流速、流量、水溫、含沙量、冰凌和水質等列為水文要素。水文要素通常由水文站網通過水文測驗加以測定。

水位 自由水面的高程，單位為m 。中國按統一規定的高程基準面計算水位。通常用設在水位觀測站和水文站的水尺或自記水位計測量水位。

流速 水流的速度，單位為m/s 。天然河道中的水流幾乎都呈紊流，存在流速脈動現象，水流各質點的瞬時流速等於一定時間內的平均流速(稱時均流速)和脈動流速之和。在水文分析中，流速通常指時均流速。天然水域中，流速隨時間和空間而變化，。通常用流速儀在水文測站測量流速，有時也可根據水力學公式計算。

流量 單位時間內通過某一過水斷面(水面以下的橫斷面)的水量。流量是衡量水資源量的指標之一。流量可直接測量，也可根據過水斷面平均流速和過水斷面面積計算 (參見流量測驗)。

水溫 水體中某一點或某一水域的溫度，是反映水體熱狀況的指標。水溫低於某值時，河流、湖泊、水庫等水體出現冰情。在中高緯度地區的冬春季節，河流冰情是重要的水文情勢。湖水溫度沿水深的分布有正溫層、逆溫層和溫躍層3種情況 。湖水溫度分布不均引起上下層湖水對流運動和湖水混合。水溫通常在水文站和船舶上測量 (參見水溫觀測)。

含沙量 單位體積水中所含泥沙的質量，單位為kg/m3，是研究河床演變的重要物理量。含沙量大的河流容易引起河床劇烈改變甚至改道，釀成嚴重的水文情勢。測定含沙量採用取水樣的方法 (參見泥沙測驗)。

降水 大氣中的水汽凝結降落到地面的過程。

蒸發 陸地和海洋中的液態水轉化成大氣中的氣態水的過程。

徑流 陸地上的水匯流到海洋或內陸湖泊的過程。

降水、蒸發、徑流是水文循環的基本過程。降水量、蒸發量、徑流量是水量平衡的基本要素。

水質 反映水體質量狀況的指標。20世紀60年代以來，河流、湖泊等天然水體受到嚴重污染，水的質量成為普遍關心的問題。因此水質被列為水文要素之一。地表水監測項目分為兩大類：必測項目和選測項目，其中包含了天然水化學指標和污染指標。必測項目主要包括：水溫、pH值、懸浮物、總硬度、電導率、溶解氧、高錳酸鹽指數、溶解氣體，耗氧量，生物原生質，總硬度，總鹼度，主要離子和礦化度等23項。選測項目主要包括：硫化物、礦化度、非離子氨、化學需氧量、總錳、總鋅、硒、陰離子表面活性劑、苯並(a)芘等17項。飲用水源地的監測項目與其略有不同。

③ 地理信息系統在水文水資源方面有哪些應用

製作洪水風險圖、防洪排澇中下墊面土地利用分類統計、洪澇災害淹沒損失分析等等

④ 水文要素的要素內容

水文要素包括各種水文變數的水文現象。降水、蒸發和徑流是水文循環的基本要素。同時，水位、流速、流量、水溫、含沙量、冰凌和水質等也列為水文要素。 地面從大氣中獲得的水汽凝結物，總稱為降水。它包括兩部分：一部分是大氣中水汽直接在地面或地物表面及低空的凝結物，如霜、露、霧和霧凇，又稱為水平降水；另一部分是由空中降落到地面上的水汽凝結物，如雨、雪、霰雹和雨淞等，又稱為垂直降水：我國國家氣象局地面觀測規范規定，降水量指的是垂直降水。
降水是水文循環的基本要素之一，也是區域自然地理特徵的重要表徵要素，是雨情的表徵。它是地表水和地下水的來源，與人類的生活、生產方式關系密切，又與區域自然生態緊密關聯。降水是區域洪澇災害的直接因素，是水文預報的重要依據。在人類活動的許多方面需要掌握降水資料，研究降水空間與時間變化規律。如農業生產、防汛抗旱等都要及時了解降水情況，並通過降水資料分析旱澇規律情勢；在水文預報方案編制和水文分析研究中也需要降水資料。 水位是指水體的自由水面高出基面以上的高程。表達水位所用的基面通常有兩種：一種是絕對基面，另一種是測站基面(假設基面)。我國目前採用的絕對基面大都為黃海基面，即以黃海口某一海濱地點的特徵海平面為零點；為保持資料的連續性，設站時間較久遠的站點，仍沿用吳淞基面。為使各站的水位便於比較，在「水文年鑒」中均註明了黃海與吳淞基面的換算關系。如長沙水位站，所使用的基面為吳淞基面，將其換算為黃海基面起算水位，則黃海基面以上水位=現觀測水位(吳淞基面)-2.280m。
測站基面，是水文測站專用的一種固定基面，一般以略低於歷年最低水位或河床最低點作為零點來計算水位高程。為便於比較各站水位，在刊布水文資料時，均註明了該基面與絕對基面的關系。
水位可直接用於水文情報預報，為防汛抗旱、灌溉、排澇、航運及水利工程的建設、運用和管理等所必需。長期積累的水位資料是水利水電、橋梁、航道、港口、城市給排水等工程建設規劃設計的基本依據：在水文測驗中，常用連續觀測的水位記錄，通過水位流量關系推求流量及變化過程。利用水位還可推求水面比降和江河湖庫的蓄水量等。在進行流量、泥沙、水溫、冰情觀測的同時也需要觀測水位。 水面蒸發量(近似用E601型蒸發器觀測值代替)，是表徵一個地區蒸發能力的參數。陸面蒸發量是指當地降水量中通過陸面表面土壤蒸發和植物散發以及水體蒸發而消耗的總水量，這部分水量也是當地降水形成的土壤水補給通量。
水面蒸發是水循環過程中的一個重要環節，是水文學研究中的一個重要課題。它是水庫、湖泊等水體水量損失的主要部分，也是研究陸面蒸發的基本參證資料。在水資源評價、水文模型確定、水利水電工程和用水量較大的工礦企業規劃設計和管理中都需要水面蒸發資料。隨著國民經濟的不斷發展，水資源的開發、利用急劇增長，供需矛盾日益尖銳，這就要求我們更精確地進行水資源的評價。水面蒸發觀測工作，就是為了探索水體的水面蒸發及蒸發能力在不同地區和時問上的變化規律，以滿足國民經濟各部門的需要，為水資源評價和科學研究提供可靠的依據。 土壤墒情(用土壤含水量表示)與植物生長狀態關系密切，是農業、牧業、茶業、林業乾旱程度的衡量指標，是旱情監測與發布的依據。同時土壤墒情與降水、蒸發、地表徑流和地下水位關系密切，是推算前期影響土壤蓄水進而建立旱情預報模型的基礎。
開展土壤墒情監測工作，就是為了探索土壤含水量在不同地區、不同土壤質地和時間上的變化規律。配合墒情監測輔助觀測植物生長狀態，是掌握特定土體不同植物不同生長時期維系植物正常生長適宜含水量的依據。為各級政府和防汛抗旱部門指導農業抗旱及調整農業種植結構提供依據。 水質的監測是環境監測的重要內容之一。其目的是提供水環境質量現狀數據，判斷水環境質量；確定水污染物時空分布，污染物的來源和污染途徑；提供水環境污染及危害的信息，確定污染影響范圍，評價污染治理效果，為水質管理提供科學依據。

⑤ 地理信息系統的數據如何採集

主要有三種途徑
一種是數字化，就是把野外測量好的數據或者地圖數字化後的數據利用手工輸入的辦法錄入，是現在精確度最高的建庫方法
第二種是從老MIS系統掛接，但這只限於屬性數據
第三種是通過遙感影像，這是最廉價最高效的採集方式，但是由於現在地物識別技術有待發展，所以准確度有限，比如管線地理信息系統，裡面的水管啊，氣管啊就不能有遙感來實現入庫

⑥ 地球信息科學在水文方面的應用

作為一個現代的科學術語,地球信息科學的出現僅僅十多年時間。它是在衛星遙感、全球定位系統、地理信息系統、數字傳輸網路等一系列現代信息技術高度集成,以及信息科學與地球系統科學交叉的基礎之上所形成的科學體系。雖然其理論與方法還處於初級階段,科學體系尚未完善,但它已得到國內外科技界的普遍關注。十年來,為了加強對資源開發與環境保護的系統調控和協調發展,許多國家都在積極發展地球信息科學。
地球信息科學的科學定義是地球系統科學、信息科學、地球信息技術交叉與融合的產物,它以信息流為手段研究地球系統內部物質流、能量流和人流的運動狀態與方式,由主部分組成「地球信息學」是其理論研究的主體,「地球信息技術」是其研究手段,「全球變化與區域可持續發展」是其主要應用研究領域。地球信息科學是地球科學的一門新興的重要分支學科和應用學科。
地球信息科學通過對地球圈層間信息傳輸過程與物理機制的研究來揭示地球信息機理,它是地球信息科學的重要理論支撐。以對地觀測系統、地理信息系統、電子地圖與信息高速公路所構成的以地理信息系統為核心的集成化技術體系,由於實現了地球信息的獲取、分析與傳播,因而形成了地球信息科學的重要技術框架。全球變化與區域可持續發展則是地球信息科學的重要應用領域。
在現代科學的理論體系中,信息、控制和系統是三個具有時代特徵意義並且有深刻內在聯系的重要科學概念。資訊理論、控制論和系統論的結合導致了現代科學方法論的重大突破,促成了現代科學技術的巨大變化。地球信息科學的研究對象是地球系統,應用資訊理論、控制論和系統論來研究地球系統就形成了地球信息科學的方法論。
地球信息科學的方法論可以概括為:
地球系統數據流—→地理信息系統(空間信息分析) 信息流—→
專業模型、專家系統(策略、方案分析) 知識流—→
策略、方案實施調節、控制—→地球系統的信息流通與反饋鏈條。
地理信息系統通過源於地球系統的數據流進行空間信息分析,將數據流轉換為信息流,實質上完成了對地球系統的了解和認識,即實現了對於這個復雜地球系統的認識過程。空間決策系統通過對來於地理信息系統的信息流進行空間決策分析,將信息流轉換為知識流(目的、計劃和策略信息流),實質上模擬了對於地球系統的調節和控製作用,即模擬了對於這個復雜地球系統的調控過程,而策略、方案的實施,則將知識流轉化為真正可供操作的調節和控制行為。
總之,地球信息科學的產生與發展,無論從理論上還是從技術上都將為地球科學問題的全球變化與區域可持續發展研究提供指導與支持。如果用人的一雙手形象地描述地球信息科學的應用,一隻手可以看作全球變化,每一個手指分別代表生物圈、水圈、大氣圈、土壤圈和岩石圈,五個方面相互作用構成了全球變化研究主題;另一隻手可以看作是區域可持續發展,大拇指代表信息流,其餘四指分別代表人流、物質流、能量流等。

⑦ 水資源綜合評價中的信息管理系統

尹紅美

（河南省地質礦產勘查開發局第一水文地質工程地質隊，新鄉，453002）

摘要目前，GIS技術在我國水資源評價、規劃和管理中的應用處於起步階段，其應用的深度和廣度還有待進一步拓展。GIS因其技術上的特點，在區域水資源評價、規劃和管理的各個環節中，分別有著各自的工作方法和特點。例如，在數據的收集階段，由於GIS支持遙感、站點、社會調研等調查手段，還可以利用所提供的技術能力，完成數據格式的相互轉換，從而使各種水資源及其開發利用的原始數據得以完善使用。因此，GIS技術應用的重點在於拓展數據調查的廣度和深度，為開展水資源評價、規劃和管理等工作提供條件和強大的技術支撐。

關鍵詞GIS信息管理水資源

1GIS的概念及特點

地理信息系統（Geographic Information System，簡稱GIS），產生於20世紀60年代，最初的定義是「用來存儲、提取、分析地理信息的軟體系統」。在幾十年的發展中，地理信息系統的能力不斷提高，應用不斷擴大，定義也隨之不斷拓展。1996年美國國家地理信息與分析中心（NCGIA）的Michael G在「地理信息系統與環境模擬」會議上給出的GIS定義為：「在世紀化地理信息這個大題目下的廣泛的行為活動。」地理信息系統（GIS）是綜合處理和分析空間數據的技術，它的發展為科研和管理決策人員提供了有關區域綜合、方案優選和戰略決策等方面可靠的地理和空間信息。主要內容的特點是：

1.1空間模型

它可以將現實世界抽象為相互聯結不同特徵的層面（layer）組合，進行空間的查詢和分析。

1.2地理參考系

空間數據包括絕對位置信息（經緯度坐標）以及相對位置信息（統計調查值等），GIS的地理坐標系可有效幫助用戶在地球表面任意空間定位。

1.3矢量和柵格數據結構

GIS數據包括矢量和柵格兩種基本模式。矢量數據以點、線、面方式儲存管理，是表現離散空間、特徵的最佳方式；柵格數據是通過一系列網格單元表達連續地理特徵。

2GIS的應用前景

近年來隨著GIS技術從外圍到內核上的進展，使得GIS的能力不斷增強，應用范圍也不斷擴大。GIS自身同時具備了解決水資源問題的能力，在水資源領域的應用條件逐漸成熟起來，其技術上的拓展使區域水資源評價、規劃和管理中的應用成為可能，具體表現在以下三個方面：

2.1計算機技術和互聯網的飛速發展

GIS受益於計算機硬體近年來令人驚嘆的長足進步，大量數據的高速處理能力使GIS的實際應用范圍急劇擴大，並且硬體的性能提高和GIS軟體價格的下降為GIS的推廣、普及提供了基礎。另外，網路系統是GIS軟體採用分布式結構的基礎，高性能數據處理機伺服器和人機交互與客戶機配合使用（client/sever），有效地處理了效率和成本之間的矛盾。GIS同時跟進採用了這些技術。

2.2大規模數字化地理信息的出版

隨著GIS的普及，對數字化信息的需求越來越迫切。一個明顯的趨勢是大型的數字化地理信息產品不斷推向市場，另外開始把資料庫和常用必需的GIS功能整合成產品，客戶可以直接使用，發布的信息種類也由初期的基本地形圖擴大到專業數據上。1998年ESRI發行的「First Dtreet—With Tiger 94 files」。

就是一個完整的覆蓋了全美國的GIS資料庫。在萬維網上也已經有大量的免費數據提供使用。這些數據有的是樣品，有的是各類公司和組織的服務。例如美國聯邦政府緊急災害處理中心FEMA的河流資料庫在萬維網上免費提供各地區水災風險的水文信息供民眾參考。中國測繪局與ESRI合作發行的「中國數字地圖」是中國政府出版的第一個全國1∶100萬的數字地圖，包括了道路、河流、居民、行政邊界等基本要素，是中國出版大型GIS資料庫的開端。

2.3地理學的發展

地理學是GIS的科學基礎，為信息科學提供了空間定位檢索分析的規律和技術，也提供了整合地理信息特徵的空間數據和屬性數據的構架和依據。地理學的迅速發展極快地改變著GIS的面貌。在GIS成功地描述大量的地理現象後，已經開始進一步用於模擬地理的變化過程。例如圖論網路功能在GIS的成功實現，為模擬水文、交通、管網等地理過程創造了條件；又如Arc/Infor Grid對擴散現象的描述，為模擬運動過程提供了條件。三維模型表達的實現，也同時增強了真實地理現象的能力。Arc/INGO Tin和ArcView 3D Analyst的廣泛應用是很好的實例。ArcView和Map Object和GPS的結合也提供了條件。

3GIS在水資源綜合評價中信息管理系統的功能

3.1直觀、理性的可視化功能

常用的CAD軟體如AUTOCAD等，往往圖形能力強而相對屬性數據的管理能力弱，所以一般只能作繪圖使用。而地理信息系統由於其對空間數據和屬性數據的綜合分析能力，彌補了其他工具純圖形、純數字的缺陷，而使空間數據的圖形表現和屬性數據的空間分析有了很大程度的提高，因而可以提供一個直觀、理性的可視化工具。可視化可促進建立概念及提高對事物的觀察力。

3.2大量空間數據的儲存和管理功能

與人們早期對數據的掌握不同，今天是數據爆炸的時代。正如Naibitt所說：「我們第一次擁有如此眾多的數據，這些數據不僅僅是自新的，而且是再生的。問題的關鍵不在於他們是否夠用，而在於我們將會被他們所淹沒」。這些空間的、非空間的數據，靜態的、動態的表示在GIS中可以實現。以資料庫管理系統為支持之一的GIS，開發了對大型資料庫儲存、管理的能力，並提供了對數據快速查詢的功能。ARC/INFOR開發的SDE（Special Database Engine），作為一個高性能的空間資料庫管理系統，提供了用戶對超大型地理資料庫的訪問能力。通過SDE對以百萬個數據查詢的響應時間小於0.03s，從1500萬個點中選擇8000個點中的響應時間小於0.04s。使用者可以獲得快速和適時的結果。在管理容量越來越復雜的情況下，建立超大型的資料庫是必要的。必須有一個綜合統一的系統來管理數據，數據的已知性和完整性才能得到保證。GIS為大量的區域水環境的空間數據提供了儲存和管理的能力。

在水資源綜合評價管理系統中，可以完成各種地圖信息的輸入編輯，建立地圖數據文件，主要有矢量和柵格兩種數據類型。在系統的支持下，還可以對與水資源相關的所有圖形按圖幅范圍、圖幅表示內容、圖幅比例尺以文件方式逐級管理。

GIS支持多種形式的空間數據方式，並可通過數據的轉換使之為區域水資源管理服務。傳統的現場測量數據一般是將地圖數據輸入資料庫，而隨著GIS和相關的CPS的發展，使GPS獲得的數據可以直接提供給GIS使用，遙感的結果經過人工解譯或計算機解譯也可直接納入GIS的資料庫中。GIS對空間數據多種表現形式的支持使空間信息可以直接為區域水資源管理服務，並使水資源管理工作得到全面、多層次地體現。

3.3提供良好的數據維護和更新功能

GIS提供了圖幅變形矯正、接邊、核對等空間數據維護技術，空間數據的增加、刪除和更改在資料庫中可以很快得到實現。另外，通過網路分布式管理，可以使更新的數據迅速地體現在相應的模塊並傳遞給相應的應用客戶。GIS這種良好、快速的數據維護和更新能力，從長遠來看，提高了水資源管理的時間效益。

3.4基於空間的數據分析功能

基於GIS的水資源綜合評價信息管理系統提供了查詢、疊加、分類、網路、鄰近、數字高程模型等空間數據的分析功能。

3.4.1查詢和量算

GIS提供的查詢和量算功能可以進行空間數據和屬性數據的相互量算。通過地理信息系統查詢和量算的功能，可以實現圖文互查，首先，可以按屬性信息的要求來查詢空間信息的位置（即「文查圖」）和按空間位置來查詢屬性信息（即「圖查文」）。其次，可以實現系統中點、線、面元素的相互查詢。例如，從線到點的查詢可以實現對某一線性元素如河流上點元素（排污口）的信息查詢（位置、特徵等）。

3.4.2疊加

疊加的基本思路是：在利用地圖進行資源評價和土地利用規劃過程中，人們認為地球表面的各個要素不是彼此獨立地進行作用，而是相互影響、綜合地進行作用的。因此，有必要進行綜合的、多學科的評價。進行這類綜合評價工作的一個簡單方法是在一個透明的正面上復合（疊加）各種資源地圖的透明拷貝，然後在疊加的地圖上尋找各種屬性恰好適宜的地點。這種方法與計算機技術結合，在網格紙上列印出需要值來製作單因素地圖，疊加這些網路值，用行式列印機字元疊加的方式產生適宜的灰度來表示綜合評價的值，這就是基於網格的GIS。最終獨立信息系統中的疊加是把分散到不同層上的空間和屬性信息按相同的空間位置疊加在一起，成為新的一層。疊加的過程主要是對空間信息及其相應屬性信息進行集合的交、並、補的運算，也可以進一步對屬性做其他運算。

3.4.3分類

分類的目的是為了把復雜的事物進行簡化，從而便於進一步地思考和分析。人類正是藉助分類的方法來揭示自然界的內在規律。實質上，對空間數據的分類，就是對空間信息的分析過程。GIS對區域水環境管理提供了從單元素到多元素的分類方法，並提供了自動分類的有效功能。

3.4.4網路分析

網路分析功能的涵義是藉助線性要素的組合來描述某種資源或物質在空間上的運動，藉助網路分析，通過線性阻抗等方法的計算，可以實現路徑選擇、負荷估算、職員分配、時間和距離的統計等。在基礎設施的布點分析等方面，網路分析都有很好的應用價值。

3.5數字高程模型

與一般的點、線、面不同，自然地形是一個連續起伏變化的表面，往往沒有明確的邊界。傳統的地圖制圖，常常用等高線來表示地形、地貌。從二維的角度，等高線便於視覺觀察和分析，也可做手工的量算。但把等高線作為數據存儲起來，不便於計算機進行分析，而且手工方式產生等高線費時費力，為此，產生了以計算機為基礎的數字高程模型（DEM）或數字地形模型（DTM）。通過對數字高程模型的點、線、面賦予特殊的屬性、高程，可以使其變成三維的表面模型。數字高程模型提供了對空間屬性數據的直觀分析，可以用於代表分析、匯流路徑分析。

水資源綜合評價的目的在於了解水源的數據、質量及其時空分布、水資源開發利用現狀等，以達到調控人類自身活動，合理開發和高效利用水資源，防止水資源的污染和再生環境的破壞，從而保護人類生存和經濟社會的穩定發展。水資源管理是一種克服人類經濟社會生活的盲目性和主觀隨意性的科學管理與決策活動。近年來隨著計算機的發展和GIS技術的進步，帶來了這種科學決策和管理信息的新方法，改進了以往水資源管理的工作方法，因而基於GIS的信息管理技術是當前最先進的科學管理方法。在水資源評價、規劃和管理方面，很強的圖形顯示功能和帶有時間的三維GIS，有利於水文水資源工作者研究流域或區域的水文空間分布，並有助於了解降雨、地表水和地下水等在時間和空間上的變化情況。地理信息系統以管理大量的空間屬性見長，可以作為空間屬性數據的有效管理工具。應用地理信息系統，可以管理、分析、處理大容量的空間屬性數據，特別是水文水資源各要素中的應用，解決了水文、氣象和水文地質等分析工作中長期以來存在的數據量不足和信息量不豐富的問題。同時，當前地理信息系統的低成本趨勢、具有實時預報的特點和數據的可持續利用，在水資源評價、規劃和管理領域中具有廣泛的應用前景。

⑧ 湖泊水文學的研究手段

湖泊水文學的新手段有：①模型技術,其中包括物理模型和數學模型，用以進行湖泊水文現象的物理和數值模擬，建立湖水動力模型、湖泊水溫模型、湖水化學模型、湖泊沉積模型等；②
遙感技術，用於探測湖界、水溫、冰情，識別湖水污染和淺水湖泊泥沙運動；③核技術，用於示蹤泥沙運動，分析湖泊沉積，探測水庫滲漏；④電子技術，用於湖泊調查和測量等。 現代湖泊水文學要加強水文混合與水文平衡基礎理論研究，以闡明湖泊水文現象內部聯系；提高水量平衡要素觀測和計算精度；推廣應用新技術；將湖泊作為系統，了解其中所有因素之間相互關系，研究湖泊的環境效應，湖水資源的保護、開發和利用。
利用資源衛星圖像，進行湖泊、水庫的分析之圖，可以建立湖泊信息系統，這是湖泊遙感多元分析的新途徑，也是湖泊數據更新的重要保證，具有多方面的應用功能。
湖泊水庫等地理分布調查，不論高山高寒地區，或是浩瀚無際的沙漠地帶以及人煙稀少的邊境區域，都能通過衛星像片的地學分析，標出湖泊等水體的位置、形狀、大小等基本特徵。有目的地建立湖泊資料庫，為水資源調查，開創新技術途徑。
湖泊水化學成分、礦化度、水質、水溫等，都能從衛星影像特徵中進行定性研究，同時也可結合地面有關調查數據作定量分析，還可對地圖上湖泊、水庫、沼澤窪地等水文要素作更新修正。它們在湖泊信息系統的支持下，利用資源衛星像片修編地圖是一條多、快、好、省的途徑。這對地物變化快的要素，如湖泊的退縮消長，水庫的興修擴建等圖面訂正補充，都有很好的效果。
衛星遙感圖像具有其周期性、宏觀性和現勢性特點，因此，運用遙感技術進行湖泊、水庫等調查制圖，有著快速、實時性的優勢。所以，開展湖泊地理信息系統的研製，實時監測湖泊水體，具有廣闊的應用前景。
資源衛星對湖泊資源的保護和開發利用，能發揮獨特的作用。湖泊是一個多功能的資源庫，人們不斷地開發索取，其結果引起湖泊生態環境的變化，乃至惡化。而資源衛星獲取的像片，能不時地將湖區被圍墾，湖面縮小，直至湖泊生態系統的破壞等信息傳遞給人們，進而可引起有關部門的重視，採取措施積極保護湖泊資源。
80年代後期以來，中國科學院南京地理與湖泊研究所開展了一系列湖泊資料庫--湖泊信息系統的研究，積累了豐富的湖泊信息，並於90年代後期上網發布。

⑨ 地質與水文資料的獲取方式有哪些

遙感是以航空攝影技術為基礎，在本世紀60年代初發展起來的一門新興技術。開始為航空遙感，自1972年美國發射了第一顆陸地衛星後，標志著航天遙感時代的開始。經過幾十年的發展，目前遙感技術已廣泛應用於資源環境、水文、氣象，地質地理等領域，成為一門實用的，先進的空間探測技術。

遙感是利用遙感器從空中來探測地面物體性質的，它根據不同物體對波譜產生不同響應的原理，識別地面上各類地物，具有遙遠感知事物的意思。也就是利用地面上空的飛機、飛船、衛星等飛行物上的遙感器收集地面數據資料，並從中獲取信息，經記錄、傳送、分析和判讀來識別地物。

遙感技術主要特點為：

1．可獲取大范圍數據資料。遙感用航攝飛機飛行高度為10km左右，陸地衛星的衛星軌道高度達910km左右，從而，可及時獲取大范圍的信息。例如，一張陸地衛星圖象，其覆蓋面積可達3萬多km2。這種展示宏觀景象的圖象，對地球資源和環境分析極為重要。

2．獲取信息的速度快，周期短。由於衛星圍繞地球運轉，從而能及時獲取所經地區的各種自然現象的最新資料，以便更新原有資料，或根據新舊資料變化進行動態監測，這是人工實地測量和航空攝影測量無法比擬的。例如，陸地衛星4、5，每16天可覆蓋地球一遍，NOAA氣象衛星每天能收到兩次圖象。Meteosat每30分鍾獲得同一地區的圖象。

3．獲取信息受條件限制少。在地球上有很多地方，自然條件極為惡劣，人類難以到達，如沙漠、沼澤、高山峻嶺等。採用不受地面條件限制的遙感技術，特別是航天遙感可方便及時地獲取各種寶貴資料。

4．獲取信息的手段多，信息量大。根據不同的任務，遙感技術可選用不同波段和遙感儀器來獲取信息。例如可採用可見光探測物體，也可採用紫外線，紅外線和微波探測物體。利用不同波段對物體不同的穿透性，還可獲取地物內部信息。例如，地面深層、水的下層，冰層下的水體，沙漠下面的地物特性等，微波波段還可以全天候的工作。

用處：

一、遙感在資源調查方面的應用

遙感在資源調查中可發揮很大的作用，特別在自然資源調查中，近年來做了很多工作，取得了豐碩的成果和可觀的效益。其主要表現在國民經濟建設中的農業、林業、地質礦產及水利建設等部門中。

（一）在農業、林業方面的應用

遙感在農林方面的應用主要是在農、林土地資源調查、土地利用現狀調查、農林病蟲害、土壤乾旱、鹽化、沙化的調查及監測，以及農作物長勢的監測與估產、森林資源的清查等方面。近年來，在牧場草場資源調查、短中期農林災害、農用水資源，以及野生動物生態環境調查等方面也相繼開展工作，取得了成果。

遙感在土地資源與土壤調查中，得到廣泛應用。遙感加快了調查工作的進度，工作精度、質量也有很大提高。例如，我國利用560幅陸地衛星圖像，僅用兩年時間完成了全國15種土地利用類型的分析和量算統計工作，提供了全國和分省的土地利用基本數據和有關圖件。

作物估產是體現遙感在農業方面綜合應用的最好例證。自1974年以來，美國、前蘇聯、阿根廷、中國、日本、印度等國先後進行了不同范圍、不同作物的估產工作。美國對世界小麥產量的估產精度已達90%以上，並擴大到對玉米、大豆等八種以上作物的估產。我國於1983—1986年在京津冀進行跨省市的統一網路較大范圍冬小麥遙感估產試驗，精度也超過90%。

遙感在林業上的應用也很廣泛。例如，我國近年完成的「三北」防護林遙感綜合調查。在包括西北大部、華北北部和東北西北部總面積為128萬平方公里的「三北」造林一期工程的調查中，完成了對現有防護林類型、分布、面積和保存率；草地數量、質量和分布；土地資源類型、分布、數量及利用現狀的調查。提供了200餘幅各類遙感專題系列圖，並建成了全區資源與環境信息系統，為掌握防護林區現狀、林區的進一步發展和規劃奠定了基礎。

（二）在地質礦產方面的應用

遙感在地質及其礦產資源方面的應用主要表現在基礎地質工作、礦產地質工作，以及工程地質、地震地質、災害地質的地質綜合調查等方面的應用。遙感已成為地質礦產調查研究中的一種先進工作手段和重要方法。

遙感圖像視域寬闊，客觀真實地反映出各種地質現象及其相互間的關系，形象地反映出區域地質構造，以及區域構造間的空間關系，為跨區域甚至全球的區域地質研究提供了極有利的條件和基礎。例如近年來對雅魯藏布江深斷裂帶的延伸和走向的研究、郯 斷裂的延伸和走向問題的論證，以及重新修編的1∶400萬中國構造體系圖的工作，都是建立在遙感圖像基礎上的新的認識和發現的體現，解決了一些地質學界長期爭論或按常規很難解決的問題。遙感為持不同學術觀點的地質學者提供了一個可共同參照的基礎，推動和促進了地質學的發展。

遙感在礦產地質工作中的應用已取得許多成果，獲得了一致的好評。例如，我國地礦系統採用遙感地質調查方法，在小秦嶺金礦田地區劃分出線性構造1030條，環形構造138個，古采峒1000餘處；綜合化探、物探成果提出13個遠景地段。經檢查發現含金石英脈帶、蝕變構造帶22條，已見金礦3處，全部工作僅歷時一年時間。又如：煤田總公司在東北大興安嶺西坡，採用遙感地質方法圈定出17個含煤盆地，其中4個屬新發現，新增儲量540億噸。類似的實例不勝枚舉，遙感地質方法已成為礦產地質工作的重要方法。

工程地質、地震地質、水文地質以及災害地質等綜合地質調查中也廣泛地應用了遙感這一現代化手段。僅在1980—1985年期間，地礦部遙感地質工作者就為較大工程做了工程穩定性評價課題13個，研究大型滑坡4個。地礦部遙感中心在長江三峽的重慶至宜昌間先後進行了彩色及側視雷達成像飛行。利用獲得的資料對三峽庫區進行了詳細的工程地質判讀分析，對新灘坡體的形態、形成機理及發展趨勢作了較為詳細的分析，為國家提供了有關三峽工程建設的基礎資料。

基於遙感在地質礦產調查中廣泛的應用以及取得的顯著效益，我國地勘部門相繼成立了專業的遙感應用和科研機構，遙感地質隊伍也不斷擴大，成果累累，展現出遙感在地質礦產資源方面美好的發展前景。

（三）在水文、水資源方面的應用

遙感在水文水資源方面的應用，如水資源的調查、流域規劃、水土流失調查、冰雪監測、海口海岸帶及淺海地形調查、海洋調查研究等方面，都能發揮重要作用。特別是在人類足跡難以到達的荒涼地區，遙感技術可成為水文水資源調查的有效手段。例如，我國青藏高原在以往300年來先後經歷了150多次探險考察，曾查出500多個湖泊，而近年來採用航空像片、衛星圖像判讀，不僅對這些湖泊的面積、形狀進行了修正定位，而且還補充了地面考察或地圖上未標明的300多個湖泊。

遙感圖像，特別是紅外遙感圖像在識別含水層、判斷充水斷層、查明富水地段位置方面是很有利的。例如，美國在夏威夷群島，利用紅外遙感發現了200多處地下淡水出露點，從而解決了該島對淡水的需求。我國在大連地區開展航空熱紅外遙感試驗，在該地區沿海共發現22處從未有歷史記錄的淡水泉點，通過對這些泉點的分析，確定了地下淡水排泄地段，為解決沿海地區人畜飲水水源提供了一個重要途徑。

利用遙感圖像進行海岸帶岸線測量、河口及近岸懸浮泥沙運移，以及海洋環境監測，諸如海水溫度、鹽度、水深、洋流、波浪、潮汐等海洋諸要素的測量，都可發揮重要作用，對海洋的開發具有重要意義，特別是遙感圖像可提供大尺度、現實性強、多層次、全天候、客觀逼真的豐富信息，為海洋研究及指導海洋漁業生產提供了基礎。

二、遙感在環境監測評價及對抗自然災害方面的應用

（一）在環境監測方面的應用

遙感在環境監測中主要是利用遙感提供的瞬間成像的大范圍圖像，對大氣污染、水體污染、土地污染以及海洋污染等進行監測。由於遙感所提供的信息快速及時，現實性好，以及真實客觀、形象的特點，可實時地了解和掌握污染源的位置、污染物的性質、污染物的動態變化，以及污染對環境的影響，為及時採取防護或疏導措施，以及環境評價提供了基礎。例如，地礦部水文方法隊與地質遙感中心合作，對長江下游蘇州河口至吳凇口的水污染現狀做了調查研究，他們利用航空熱紅外掃描圖像，共判讀出異常點29處，繪制了約25公里江段的污染判讀圖。他們還對北起大連，南至海南島海岸沿線的港口及海上平台對海水的污染情況進行了航空紅外監測，為國家海洋局執法提供了依據。

長江三峽水利樞紐工程是一項規模宏大、技術復雜、具有重大經濟效益和社會效益的巨大工程，但是，在長江幹流上興建三峽大壩，必將對其生態、環境及社會產生深刻地影響。為此，在系統地開展三峽工程對生態與環境的影響及其對策的研究中，以及在實地調查工作中都採用了遙感綜合分析的方法，充分發揮了遙感在三峽環境論證與信息儲備中的作用。並在庫區環境本底調查、環境演變分析、環境動態監測等方面取得許多明顯成效，為我國三峽工程的科學決策提供了可靠的資料和基礎。

近年來，我國相繼在長春、太原、北京、天津、廣州等大中城市，利用航空遙感進行城市環境的監測和評價，這標志著我國遙感在環境監測方面的應用正向更為廣泛深入的方向發展。

（二）在對抗自然災害中的應用

自然災害是指環境異常或環境的突發性變化，給人類生活和生存帶來的災難。近年來遙感技術在預報災害方面取得很多重要成就，成為預報自然災害的有力工具和手段。

氣象衛星當前已進入業務性運轉，形成多層次的預報網路，在災害性天氣監測、天氣分析預報、氣象研究等方面，發揮了十分重要的作用。我國「風雲一號」「風雲二號」氣象衛星的研製和相繼發射成功，標志著我國的氣象預報技術已從單項、短期、小范圍的預報發展成綜合性、中長期、大范圍的准確預報。為我國的旱情、洪水，以及滑坡、泥石流和病蟲害的准確預報提供了可靠資料，為採取減災措施提供了可靠基礎。

森林火災一直是威脅林業建設的重要災害之一，早在70年代，我國就進行機載遙感—林火探測實驗，在3000米高空通過熱紅外感測器可發現地面 0.1平方米的火源。1987年5月，黑龍江省大興安嶺森林特大火災中，遙感在准確確定火源位置、范圍，以及火源蔓延趨勢，為撲滅大火提供及時准確的火情信息上，以及在監測火勢發展，災後評估火災損失和恢復重建規劃方面，都發揮了重要的作用，獲得顯著的社會經濟效益。

近年來，在利用多時相遙感資料和地理信息系統技術對黃土高原水土流失進行綜合調查和研究；利用全球定位系統（GPS）技術，監測地殼及其板塊的運動，進行大區域的地球動力學研究，探索地震的發生機理，進行地震的中長期預報；利用多時相大比例尺航空遙感圖像結合氣象預報資料和地面勘查進行滑坡、泥石流的調查與監測，保障重點工程及鐵路沿線的安全；以及利用遠距離衛星通訊技術，提高災害預報的及時性和准確性，為救災和決策提供依據等方面，都取得很大成效和重大的進展。

三、遙感在區域分析及建設規劃方面的應用

遙感圖像是地表面一定區域景觀的真實、客觀的記錄和形象顯示。地理學區域分析亦充分利用和發揮了遙感圖像的這一特點和優勢，成為遙感在地理學應用的重要方面。例如，我國早期開展的滕沖、長春、新疆及長江中下游地區的遙感試驗，以及近年來開展的黃土高原遙感綜合調查，「三北」防護林遙感綜合調查等大型遙感工程中，都是以遙感區域分析為先導，以區域分析為基礎，取得的成果。我國在遙感的區域分析應用中，已形成一定特色，進入世界先進水平行列。

近年來隨著城市化及城市建設的熱潮，城市遙感方興未艾。城市遙感可提供諸如城市土地利用現狀，城市用地分析，城市環境監測及評價，城鎮布局結構分析，城市道路交通分析，城市人口分析及城鎮的生態分析等城市發展的基礎信息，為城市建設規劃及決策服務。例如，由北京市政府和地質礦產部、城鄉建設部聯合組織實施的「北京航空遙感（8301工程），於1983年開始遙感飛行，到1986年底，在城市環境地質、城市建設、農業水利建設、生態環境、影像地圖以及文物、古建築等諸多方面，共獲得41項研究成果，有23項填補了北京市基礎資料的空白，取得了良好的經濟效益和社會效益。

繼北京市之後，城市遙感在全國各大、中城市較為普遍地開展起來，並在應用的深度和廣度上有不同程度的提高。特別是隨著城市遙感應用的深化，城市地理信息系統的建立及在城市總體規劃、城市建設的輔助決策中的應用，將城市遙感應用提高到一個更高層次的階段。

四、遙感在全球性宏觀研究中的應用

遙感的全球性研究雖然目前尚未系統地進行，形成規模。但是，隨著社會經濟的發展，特別是諸如世界人口增加，資源危機，環境惡化等一系列涉及全球性的問題，越來越引起人們的關注。全球性研究（Global Study）已提到日程上，得到世界各國普遍的重視，全球性研究必將有一個較大的發展。

全球研究的目的主要是宏觀地、整體性地對人類賴以生存的岩石圈、大氣圈、水圈、生物圈的研究，以此帶動區域性研究的深化，促進全球環境的改善。因此，這無疑為遙感發揮自身的特點和優勢，開拓的又一應用領域。遙感可為全球研究提供各種便利條件，促進全球性研究的進一步開展和深化。例如，可利用遙感全球定位系統（GPS）監測和研究板塊的運移，深大斷裂活動，研究環形構造的成因及其機制；利用氣象衛星資料及其它遙感信息，進行全球性氣象研究及世界災情的預報；海洋動力學研究，地球表面固態水的分布，世界冰川的進退，以及世界大環境的監測和治理等。遙感必將在全球性研究中發揮出更大的作用，做出更大的貢獻。

當前，全球性研究已陸續開展，1992年已確定為國際空間年（ISY）；一種全新的數字式全球變化網路全書將問世，它將說明遙感可以對監測全球變化做出的貢獻。我國已決定積極地參與「地圈與生物圈」（IGBP）、「國際空間年」（ISY）、「國際減災十年」等科技項目合作。承接全球變化地圖集與全球變化電子網路全書等部分項目的工作。中國將對全球性研究作出貢獻。

五、遙感在其它方面的應用

（一）在測繪制圖方面的應用

航空攝影測量一直是測繪制圖的一種主要資料來源和重要的技術方法，形成了完整而系統的學科體系。當代遙感的發展使測繪制圖的資料來源更為多樣化，資料的准確可靠性及其快速及時性和適時動態性等方面都有較大的改觀；成圖周期大為縮短；影像地圖、數字地圖等新圖種和制圖新工藝大量涌現，使測繪制圖產生了新的變化和進展。例如，我國依據近年來所發射的衛星獲得的圖像，完成了黃河三角洲1∶5萬，1∶10萬地圖的編制，繪制完成了我國第一幅南沙群島影像地圖。遙感還能在各種氣候氣象條件復雜，常規方法難於進行工作的地區獲得資料，填補地面工作的空白。例如，巴西亞馬孫河流域有近500萬平方公里的熱帶雨林區，那裡人煙稀少，雲霧終日不散，常規測量工作難於進行。利用遙感側視雷達技術，在不到一年的時間里就完成了該地區1∶40萬雷達掃描成像工作，取得了有價值的資料，為該地區測量制圖提供了基礎。利用遙感圖像進行各種專題圖的編制，以及編制中小比例尺大區域的省（區）、全國乃至大洲影像地圖已較普遍，西歐各國已應用SPOT衛星資料修編和更新1∶5萬地形圖等。隨著遙感信息在空間解析度、光譜解析度以及時相解析度方面的提高，遙感將為測繪制圖技術的發展應用，開拓出更加美好的前景。

（二）在歷史遺跡、考古調查方面的應用

近年來在進行野外考古調查中，配合應用遙感圖像分析，發現了許多重大的歷史遺跡，取得顯著的成果。例如，英國遙感專家通過計算機增強的衛星圖像，在英國倫敦以北約30公里的地下發現了羅馬時代的古城堡遺跡。我國也曾利用遙感提供的信息，進行北京圓明園遺跡考察，長城遺跡的考察，以及內蒙古金代古城的發現等方面取得很好的效果。遙感為野外考古調查帶來了變革，成為考古工作者有力的工具和手段，促進和加快了野外考古工作。

（三）軍事上的應用

遙感在軍事上的應用是不言而喻的。事實上，軍事應用是遙感最早最成功的應用，今天遙感的發展是得利於遙感軍事上成功的應用而迅速發展起來的。目前，發射的繞地球運行的衛星，絕大部分是與軍事有關的。當今戰爭的勝負，不僅決定於軍事實力（人力、武器）的對比上，准確可靠的信息獲取，傳輸和決策對戰爭的勝負起著關鍵性的作用。英國、阿根廷的馬島戰爭、中東戰爭，以及海灣戰爭都充分證實了遙感在軍事戰爭中所起到的至關重要的作用。

⑩ 如何從地圖上獲取有效的地理信息

1、標準的地圖，可以看經緯度、圖例，比例尺和陸高海深表，來了解圖上不同顏色區域的地形、海拔高度、城市等級、人口總量、交通分布等信息。
2、非標準的地圖，可以看圖例和題目信息來分析，相應的要素。