(허난성 지질광산탐사개발국 제 1 수문지질공학지질팀, 신향, 453002)
현재, GIS 기술은 우리나라 수자원 평가, 계획 및 관리에 있어서의 응용이 초기 단계에 있으며, 응용의 깊이와 폭은 더욱 확대될 필요가 있다. 그 기술적 특성으로 인해 GIS 는 지역 수자원 평가, 계획 및 관리의 모든 측면에서 자체 작업 방법과 특징을 가지고 있습니다. 예를 들어, 데이터 수집 단계에서 GIS 는 원격 감지, 현장, 사회조사 등의 조사 수단을 지원하고, 제공된 기술 기능을 활용하여 데이터 형식의 상호 변환을 수행할 수 있으므로 다양한 수자원 및 개발 활용에 필요한 원시 데이터를 더욱 완벽하게 만들 수 있습니다. 따라서 GIS 기술 적용은 데이터 조사의 폭과 깊이를 넓히고 수자원 평가, 계획 및 관리를 위한 조건과 강력한 기술 지원을 제공하는 데 중점을 두고 있습니다.
키워드 GIS 정보 관리 수자원
1 지리 정보 시스템의 개념과 특성
GIS (Geographic Information System) 는 1960 년대에 "지리 정보를 저장, 추출 및 분석하는 소프트웨어 시스템" 으로 처음 정의되었습니다. 수십 년간의 발전에서 지리 정보 시스템의 능력은 끊임없이 향상되고, 응용은 끊임없이 확대되고, 정의는 끊임없이 확대되고 있다. 1996 년, NCGIA (National Geographic Information and Analysis Center) 의 Michael G 는' 지리 정보 시스템 및 환경 시뮬레이션' 회의에서 GIS 의 정의를' 100 년 지리 정보 과제 아래 광범위한 행동 활동' 으로 제시했다. 지리 정보 시스템 (GIS) 은 공간 데이터를 종합적으로 처리하고 분석하는 기술입니다. 그 발전은 과학 연구 및 관리 의사 결정자에게 지역 종합, 프로그램 최적화 및 전략적 결정에 대한 신뢰할 수 있는 지리 및 공간 정보를 제공합니다. 주요 내용은 다음과 같은 특징이 있습니다.
1..1공간 모델
현실 세계를 서로 다른 특징의 도면층 조합으로 추상화하고 공간 조회 및 분석을 수행합니다.
1.2 지리 참조 시스템
공간 데이터에는 절대 위치 정보 (위도 및 경도 좌표) 및 상대 위치 정보 (통계 조사 값 등) 가 포함됩니다. ). 지리 정보 시스템의 지리 좌표계는 사용자가 지구 표면의 어떤 공간에도 배치할 수 있도록 효과적으로 도울 수 있습니다.
1.3 벡터 및 그리드 데이터 구조
GIS 데이터에는 벡터와 그리드라는 두 가지 기본 모드가 있습니다. 벡터 데이터는 점, 선, 면으로 저장 및 관리되며 개별 공간 및 피쳐를 표현하는 가장 좋은 방법입니다. 그리드 데이터는 일련의 그리드 셀을 통해 연속적인 지리적 피쳐를 표현합니다.
2 지리 정보 시스템 응용 프로그램 전망
최근 몇 년 동안 GIS 기술이 외곽에서 핵심으로 발전함에 따라 GIS 의 역량이 지속적으로 향상되고 적용 범위가 확대되고 있습니다. 동시에, GIS 는 수자원 문제를 해결할 수 있는 능력을 갖추고 있으며, 수자원 분야에서의 응용 조건도 점차 성숙해지고 있다. 그것의 기술 확장은 지역 수자원 평가, 계획 및 관리에 대한 응용을 가능하게 하며, 구체적으로 다음 세 가지 측면에 나타난다.
2. 1 컴퓨터 기술 및 인터넷의 급속한 발전
GIS 는 최근 몇 년간 컴퓨터 하드웨어의 놀라운 발전 덕분입니다. 대량의 데이터의 고속 처리 능력은 GIS 의 실제 적용 범위를 크게 확대하고, 하드웨어 성능 향상과 GIS 소프트웨어 가격 하락은 GIS 보급을 위한 기반을 제공합니다. 또한 네트워크 시스템은 고성능 데이터 프로세서 서버 및 인간-컴퓨터 상호 작용과 클라이언트 (클라이언트/서버) 가 효율성과 비용 간의 모순을 효과적으로 처리하는 GIS 소프트웨어 분산 구조의 기초입니다. GIS 도 이러한 기술을 따라갔습니다.
2.2 대규모 디지털 지리 정보 공개
GIS 가 보급됨에 따라 디지털 정보에 대한 수요가 갈수록 절실해지고 있다. 한 가지 분명한 추세는 대규모 디지털 지리 정보 제품이 끊임없이 시장에 출시되고 있다는 것이다. 또한 데이터베이스 및 공통 GIS 기능은 고객이 직접 사용할 수 있는 제품에 통합되며 게시된 정보 유형은 초기 기본 지형도에서 전문 데이터로 확장됩니다. 1998 년 ESRI 가 발행한' 첫 우표-호랑이 94 파일이 있다'.
미국 전체를 포괄하는 완전한 GIS 데이터베이스입니다. 월드 와이드 웹에도 많은 무료 데이터가 있습니다. 이 데이터 중 일부는 샘플이고, 일부는 각 회사와 조직의 서비스이다. 미국 연방 정부 긴급 재해 관리 센터 FEMA 의 강 데이터베이스와 같이 월드 와이드 웹에서 각 지역의 홍수 위험에 대한 수문학 정보를 무료로 제공하여 대중이 참고할 수 있도록 합니다. 중국측회국과 ESRI 가 공동으로 발표한' 중국디지털지도' 는 중국 정부가 출판한 첫 번째1:1만국가디지털지도로 도로, 강, 주민, 행정구역 경계 등 기본요소를 포함해 중국이 대형 GIS 데이터베이스를 출판하는 시작이다.
2.3 지리학의 발전
지리는 지리 정보 시스템의 과학적 토대로서 정보 과학을 위한 공간 포지셔닝, 검색 및 분석을 위한 규칙과 기술을 제공하며 지리 정보 특징을 가진 공간 데이터와 속성 데이터를 통합할 수 있는 프레임워크와 기반을 제공합니다. 지리학의 급속한 발전은 곧 GIS 의 면모를 바꾸었다. 많은 지리적 현상을 성공적으로 설명한 후 GIS 는 지리적 변화 과정을 시뮬레이션하는 데 더 많이 사용되었습니다. GIS 에서의 네트워크 기능의 성공적인 실현은 수문학, 교통, 관망 등의 지리적 과정을 시뮬레이션하기 위한 조건을 만들었습니다. 또 Arc/Infor 메쉬의 확산 현상에 대한 설명처럼 동작 과정을 시뮬레이션하는 조건을 제공합니다. 3D 모형 표현의 실현은 또한 실제 지리 현상의 능력을 향상시켰다. Arc/INGO Tin 과 ArcView 3D Analyst 의 광범위한 응용이 좋은 예입니다. ArcView 와 지도 객체를 GPS 와 결합하면 조건도 제공됩니다.
수자원 종합 평가에서 3 GIS 기반 정보 관리 시스템의 역할
3. 1 직관적이고 합리적인 시각화 기능
일반적으로 사용되는 CAD 소프트웨어 (예: AUTOCAD) 는 그래픽 기능이 강하고 상대 속성 데이터 관리 기능이 약하여 드로잉에만 사용할 수 있습니다. 지리 정보 시스템 (GIS) 은 공간 데이터 및 속성 데이터에 대한 포괄적인 분석 기능을 통해 순수 그래픽 및 기타 여러 도구의 결함을 보완하고 공간 데이터의 그래픽 표현 및 속성 데이터의 공간 분석을 크게 향상시켜 직관적이고 합리적인 시각화 도구를 제공합니다. 시각화는 개념 수립을 촉진하고 사물에 대한 관찰을 높일 수 있다.
3.2 대용량 공간 데이터의 저장 및 관리 기능
사람들의 초기 데이터 파악과는 달리 오늘은 데이터 폭발의 시대다. 네스비트가 말했듯이, "우리는 처음으로 이렇게 많은 데이터를 가지고 있습니다. 이것은 자기쇄신뿐만 아니라 재생이기도 합니다. 문제의 관건은 그것들이 충분한지 아닌지가 아니라, 우리가 그것들에 잠길 것이라는 것이다. " 이러한 공간 및 비공간 데이터의 정적 및 동적 표현은 모두 GIS 에서 구현할 수 있습니다. GIS 는 데이터베이스 관리 시스템의 지원을 받아 대형 데이터베이스를 저장 및 관리하는 기능을 개발하고 빠른 데이터 조회 기능을 제공합니다. ARC/INFOR 에서 개발한 SDE(Special Database Engine) 는 사용자에게 초대형 지형 데이터베이스에 액세스할 수 있는 기능을 제공하는 고성능 공간 데이터베이스 관리 시스템입니다. SDE 는 백만 데이터 쿼리에 대한 응답 시간이 0.03s 미만이고 1500 만 개 지점 중 8000 개 지점을 선택하는 응답 시간이 0.04s 미만이므로 빠르고 시기 적절한 결과를 얻을 수 있습니다. 관리 기능이 점점 복잡해짐에 따라 매우 큰 데이터베이스를 구축해야 합니다. 데이터의 지성과 무결성을 보장하기 위해서는 데이터를 관리할 수 있는 포괄적이고 통합된 시스템이 있어야 합니다. GIS 는 지역 수질 환경의 대량의 공간 데이터에 대한 저장 및 관리 기능을 제공합니다.
수자원 종합 평가 관리 시스템에서는 다양한 지도 정보를 입력 및 편집하고, 주로 벡터 및 그리드 데이터 유형을 포함한 지도 데이터 파일을 작성할 수 있습니다. 이 시스템의 지원을 받아 모든 수자원 관련 도면을 지도의 범위, 내용 및 축척 막대에 따라 단계별로 파일 관리할 수 있습니다.
GIS 는 다양한 형태의 공간 데이터를 지원하며, 데이터 변환을 통해 지역 수자원 관리에 서비스를 제공할 수 있습니다. 전통적인 야외 조사 데이터는 일반적으로 지도 데이터를 데이터베이스에 입력하는 것이지만 GIS 와 관련 CPS 가 발전함에 따라 GPS 에서 얻은 데이터는 GIS 에 직접 제공할 수 있으며, 원격 감지 결과는 수동 해석 또는 컴퓨터 해석 후 GIS 데이터베이스에 직접 포함될 수 있습니다. GIS 의 다양한 형태의 공간 데이터 지원을 통해 공간 정보를 지역 수자원 관리에 직접 제공할 수 있으며, 수자원 관리는 전방위적이고 다층적일 수 있습니다.
3.3 우수한 데이터 유지 관리 및 업데이트 기능을 제공합니다.
GIS 는 지도 변형 보정, 모서리 연결 및 검사와 같은 공간 데이터 유지 관리 기술을 제공하여 데이터베이스에서 공간 데이터를 빠르게 추가, 삭제 및 변경할 수 있습니다. 또한 네트워크 분산 관리를 통해 업데이트된 데이터를 해당 모듈에 신속하게 반영하여 해당 애플리케이션 고객에게 제공할 수 있습니다. GIS 는 양호하고 신속한 데이터 유지 관리 및 업데이트 기능을 통해 장기적으로 수자원 관리의 시간 효율성을 높입니다.
3.4 공간 기반 데이터 분석 기능
GIS 기반 수자원 종합 평가 정보 관리 시스템은 조회, 중첩, 분류, 네트워크, 근접 및 디지털 고도 모형과 같은 공간 데이터의 분석 기능을 제공합니다.
3.4. 1 조회 및 측정
GIS 는 공간 데이터와 속성 데이터를 측정하는 데 사용할 수 있는 조회 및 측정 기능을 제공합니다. GIS 의 쿼리 및 수량 계산 기능을 통해 그래픽 상호 조회를 수행할 수 있습니다. 첫째, 속성 정보의 요구 사항에 따라 공간 정보의 위치 (즉, "문서 검색 맵") 및 공간 위치를 기준으로 속성 정보 (즉, "문서 검색 맵") 를 쿼리할 수 있습니다. 둘째, 시스템의 중간점, 선, 면 피쳐에 대한 상호 조회를 수행할 수 있습니다. 예를 들어, 선에서 점까지의 조회를 통해 정보 조회 (위치, 피쳐 등) 를 수행할 수 있습니다. ) 의 선형 요소 (예: 강의 점 요소 (하수도).
3.4.2 오버레이
중첩법의 기본 사상은 지도를 이용한 자원 평가와 토지 이용 계획 과정에서 지구 표면의 요소가 서로 독립적이지 않고 상호 작용하고 복합적으로 작용한다는 것이다. 따라서 종합적이고 다학과 평가가 필요하다. 이런 종합평가를 하는 간단한 방법은 투명한 정면합성 (오버레이) 다양한 자원지도의 투명한 복사본을 만든 다음 겹쳐진 지도에서 속성이 딱 맞는 곳을 찾는 것이다. 이 방법은 컴퓨터 기술과 결합하여 필요한 숫자 값을 그리드 용지에 인쇄하여 단일 요소 그래프를 만들고, 이러한 네트워크 값을 겹치고, 행 프린터에 문자를 겹쳐서 적절한 회색조를 생성하여 종합적인 평가 값을 나타냅니다. 이것이 바로 그리드 기반 GIS 입니다. 최종 독립 정보 시스템의 오버레이는 서로 다른 레이어에 분산되어 있는 공간 및 속성 정보를 동일한 공간 위치에 중첩하여 새 레이어가 되는 것입니다. 중첩 프로세스는 주로 공간 정보와 해당 속성 정보의 교집합, 합집합, 보연산, 속성에 대한 추가 연산입니다.
3.4.3 분류
분류의 목적은 복잡한 것을 단순화하여 더 깊이 생각하고 분석할 수 있도록 하는 것이다. 바로 분류를 통해 인류는 자연의 내재적 법칙을 밝혀냈다. 공간 데이터의 분류는 본질적으로 공간 정보를 분석하는 과정이다. GIS 는 단일 피쳐에서 다중 피쳐까지 지역 수질 환경 관리를 위한 분류 방법을 제공하며 효과적인 자동 분류 기능을 제공합니다.
네트워크 분석
네트워크 분석 함수의 의미는 선형 요소의 조합을 사용하여 공간에서 자원 또는 물질의 움직임을 설명하는 것입니다. 네트워크 분석 및 선형 임피던스 계산을 통해 경로 선택, 부하 추정, 인력 할당, 시간 및 거리 통계를 얻을 수 있습니다. 네트워크 분석은 인프라 레이아웃 분석에서 좋은 응용 가치를 가지고 있습니다.
3.5 디지털 고도 모형
일반 점, 선, 면과 달리 자연 지형은 연속적인 기복이 있는 면이며, 종종 명확한 경계가 없는 경우가 많습니다. 전통적인 지도 제작에서는 등고선을 사용하여 지형과 지형을 표현하는 경우가 많습니다. 2D 관점에서 볼 때 등고선은 시각적 관찰 및 분석에 편리하며 수동으로 측정할 수도 있습니다. 컴퓨터가 등고선을 데이터로 저장하여 분석하는 것은 불편하며 수동으로 등고선을 생성하는 데는 시간이 많이 걸립니다. 그 결과 DEM (컴퓨터 기반 디지털 고도 모형) 또는 DTM (디지털 지형 모형) 이 생성됩니다. 디지털 고도 모델의 점, 선, 면에 특별한 특성과 고도를 부여하여 3d 표면 모델로 변환할 수 있습니다. 디지털 표고 모형은 대표적인 분석 및 유역 경로 분석에 사용할 수 있는 직관적인 공간 속성 데이터 분석을 제공합니다.
수자원종합평가의 목적은 수자원의 데이터, 품질, 시공간분포, 수자원 개발 이용 현황을 이해하고, 인간의 활동을 규제하고, 합리적으로 수자원을 개발하고, 수자원 오염과 재생 환경 파괴를 방지하여 인류의 생존과 경제사회의 안정적인 발전을 보장하는 것이다. 수자원 관리는 인간 경제와 사회생활의 맹목과 주관성을 극복하는 과학관리와 의사결정활동이다. 최근 몇 년 동안, 컴퓨터의 발전과 GIS 기술의 발전과 함께, 이 새로운 과학적 의사 결정 및 정보 관리 방법을 가져, 기존의 수자원 관리 작업 방법을 개선, 그래서 GIS 기반 정보 관리 기술은 현재 가장 진보 된 과학적 관리 방법입니다. 수자원 평가, 계획 및 관리 분야에서 강력한 그래픽 표시 기능 및 시간이 있는 3D GIS 는 수문수자원 종사자가 유역이나 지역의 수문공간 분포를 연구하고 강우, 지표수, 지하수의 시공간적 변화를 이해하는 데 도움이 됩니다. 지리 정보 시스템은 많은 공간 속성을 관리하는 데 능숙하며 공간 속성 데이터에 대한 효과적인 관리 도구로 사용될 수 있습니다. 지리 정보 시스템의 응용은 대용량 공간 속성 데이터를 관리, 분석 및 처리할 수 있으며, 특히 수문수자원 각 요소에 응용하여 수문학, 기상, 수문지질 중장기 존재하는 데이터 부족, 정보 부족 문제를 해결할 수 있다. 한편, 현재의 지리 정보 시스템은 저비용, 실시간 예측 및 데이터 지속 가능성의 특징을 갖추고 있으며 수자원 평가, 계획 및 관리 분야에서 광범위한 애플리케이션 전망을 가지고 있습니다.