基于“3S”技术的水资源管理决策支持系统

1.基本原理

利用遥感（RS）对地面地理信息及生态环境信息的动态监测及数据实时动态采集，为水资源管理提供快捷、实时性和应急性的信息，保证水资源管理的实时性。特别是对生态环境信息的动态监测，为水资源管理考虑生态环境质量提供了基础资料。

利用地理信息系统（GIS）的强大空间信息处理、管理及存储功能，为水资源管理决策支持系统提供一个数字化的集成平台。水资源管理决策支持系统需要的数据和信息包括基础数据、专题图形和遥感图像等空间数据，是一个海量数据集，要通过数据仓库技术和数据挖掘技术，以GIS为载体，构建融气象水文观测成果、水资源利用监测成果、生态环境监测成果、遥感解译成果、数字摄影测量成果、社会经济与人文等数据为一体的数字化集成平台。

全球定位系统（GPS）为水资源管理决策支持系统的空间信息、决策输出的空间方位提供空间定位服务。

2.总体目标

以遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）以及其他技术为主要手段，借助宽带网、微波、卫星等快捷传输方式，构建水资源、生态环境和社会经济一体化的信息采集、传输、储存、处理及分析系统，形成运行化、可视化的水资源管理综合信息服务平台，对水资源的开发和管理提供决策支持，为水资源的合理分配及生态环境保护提供科学的决策依据。

3.系统结构

水资源管理决策支持系统结构主要应由三个平台构成。这三个平台分别是基础信息平台、专业分析平台和综合决策平台。基础信息平台由信息采集、传输、存储、信息标准与管理等部分组成；专业服务平台由专业分析系统、模型体系、方法库和知识库组成；综合决策平台是各类服务应用系统，由决策支持中心协调运行。

（1）基础信息平台：

基础信息平台是水资源管理信息化工作的基础，包括基本软硬件平台的建设、通讯和网络设施的建设、数据采集系统的建设、数据仓库的建设。

数据采集系统主要采集以下六个方面的信息：图像信息、图形信息、统计信息、遥测信息、调查与监测信息、文字信息。

数据传输系统：根据研究区的实际情况，综合利用各种技术（目前较先进实用的四种传输方式为：宽带光缆、数字微波、卫星通讯、公用电话网），完成数据的传输。

数据存储：在水资源管理决策支持系统中，数据的类型复杂，涉及到遥感、图形、遥测、人工采集等多种类型数据。具有数据量大、相关性强、一致性要求高、生命周期长、涉及面广的特点。一方面，需要建立信息标准来统一指导数据管理；另一方面，需要开发数据仓库和数据挖掘技术，实现海量数据的存储和整理。

（2）专业应用平台：

专业应用平台是水资源管理决策支持系统的核心，是以基础信息平台为依托，采用系统科学方法、模拟技术手段，对水资源循环系统、生态环境演化系统及社会经济系统进行模型化分析，包括专业模型库、方法库和知识库。(www.zuozong.com)

专业模型库，是利用数学方法描述水资源形成、转化规律，社会经济发展变化趋势，生态环境演变趋势，以及包括水资源优化配置模型在内的专业模型等。

方法库和知识库，是从大量的、不完全的、模糊的、随机的数据中提取隐含的、未知的、潜在的、有用的信息和知识的过程。所采用的方法包括相似分类法、关联规则法、特征分类法和知识代理法。

（3）综合决策平台：

综合决策，是水资源管理决策支持系统服务功能的最高层次的应用，是整个系统的中枢。它以各专业应用系统为主体，完成对水事活动的监测、分析、研究、预测、决策、执行和反馈的全过程，其中包含围绕水资源管理的各种政务活动。

综合决策平台的目标是建设数据共享平台，连接各种主要应用系统，为各应用系统提供数据传输和交换平台，同时管理从各应用系统中提取的和决策有关的数据；支持应用系统的协调工作，控制实施决策并进行跟踪。其主要任务包括：①共享信息的管理：根据业务流程需要，确定需要传输的信息类型和数量，平台利用大型数据库系统来管理共享信息，为决策支持系统提供及时、准确和完善的基础数据；②应用系统接入管理：平台将规定统一的应用系统接入接口，遵循该接口规定的应用系统都可以方便地插入该平台，系统的信息可以由平台来管理，也可以共享其他系统的信息；③工作流管理：平台对应用系统将提供统一的访问控制机制和控制规则、统一的信息存取方式、使用规定的信息系统标识和信息表示，保证应用系统协调工作，完成决策的实施。

4.主要功能

建立比较完整的基于“3S”技术的水资源管理决策支持系统，应该具有以下主要功能：

（1）基础数据库管理。开发专用数据与网络接口，与水文遥测系统、气象专用系统、统计系统对接，结合收集信息资料，建立属性数据库，对各种基础信息、专题信息以及监测站点传输的信息进行分类汇总，完成数据的检索、修改、统计、报表输出等基本功能，并实现测站、分中心与总中心数据的实时传送与一致性维护。

（2）基础地理信息系统。建立数据仓库，对流域内各类地形图、专题图、图像进行输入、编辑、检索、分析、输出等功能，并结合具体应用需要实现诸如缓冲、叠置、水淹、漫溢等通用及专用分析功能。

（3）基本情况分析。根据研究区水资源系统的基本数据，研究水资源转化和运移规律，建立水文数学模型；根据社会经济发展趋势，建立社会经济发展预测模型；建立生态环境演变趋势模型。为水资源管理决策提供模型基础。

（4）遥感动态监测。利用中高分辨率遥感数据（TM、SPOT、RADSET），实现可耕地面积、作物种植结构、土壤类型、天然植被分布、土地利用的动态监测与评估，利用多光谱中分辨率数据（MODIS），实现植被、洪水、土壤水分等其他环境要素的实时监测与评估，利用高分辨率的卫星数据（IKNOS等）、航空遥感或地面摄影遥感，实现对重点工程的监测与评估。

（5）决策系统。利用水资源模拟、优化技术，结合构建的各类水资源模型及基础数据资料，实现水资源调度、管理方案的综合效益评价和决策支持。

（6）综合查询系统。按照水资源管理的日常需求，建立管理综合查询系统，面对决策者、专业应用者和广大用户，提供不同层次的基础信息及决策信息服务。