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第一章 “3S”技术及其在水利信息化中的作用1

第一节 “3S”技术基础1

一、地理信息系统1

二、遥感9

三、全球定位系统19

第二节 从数字地球到数字流域24

一、数字地球24

二、数字流域28

第三节 水利信息化32

一、信息化及水利信息化32

二、水利信息化建设的主要内容32

三、我国水利信息化建设现状33

四、“3S”技术与水利信息化35

参考文献36

第二章 “3S”技术在防洪减灾中的应用38

第一节 防洪减灾及需要的主要信息38

一、雨情监测41

二、水情43

三、工情信息及基于GIS的管理45

四、洪涝灾害灾情监测评估46

第二节 基础空间数据库的建设和维护51

一、数据库的设计51

二、基于GIS的空间数据库的功能60

三、数据库维护系统设计66

第三节 防洪减灾决策支持系统67

一、防洪减灾决策支持系统总体设计68

二、系统总体功能层次划分73

三、子系统划分及功能74

四、各子系统之间的关系77

五、系统性能要求和安全性设计78

六、系统网络、硬件、软件环境和开发工具80

七、图形／图像库82

八、模型库、方法库和超文本库83

第四节 防洪规划和风险管理83

一、洪水和洪灾区划83

二、中国洪灾状况和洪灾孕育环境86

三、致洪因子分析91

四、致洪因子图层制作和隶属度指标的确定95

五、叠置分析和洪水洪灾危险程度区划103

六、洪水洪灾危险程度区划空间分布分析106

七、洪灾风险管理110

参考文献119

第三章 “3S”技术在水资源与生态环境管理中的应用120

第一节 概述120

一、遥感技术在水资源与生态环境评价中的应用120

二、CIS技术在水资源与生态环境评价中的应用与发展121

第二节 基于遥感与GIS技术生态需水计算及分析122

一、国内外关于生态需水计算方法研究概况122

二、基于遥感与GIS技术的区域生态需水计算方法122

三、西北重点地区现状生态耗水127

四、西北重点地区生态保护目标与生态需水129

一、系统总体结构130

第三节 基于遥感和GIS技术的水资源与生态环境评价管理信息系统130

二、系统建设内容131

三、系统功能设计132

四、系统设计框架134

五、系统开发流程134

第四节 “3S”技术在区域水资源实时监控管理系统中的应用137

一、水资源实时监控的目标137

二、水资源实时监控系统功能概要137

三、“3S”技术在水资源实时监控系统应用138

参考文献139

第四章 旱情监测141

第一节 概述141

一、干旱的基本概念142

三、常用的干旱分等定级方法143

二、常规干旱指标143

四、干旱特征145

五、旱灾形成条件、影响及其对策145

第二节 旱情的遥感监测原理及其方法146

一、旱情的热惯量监测方法146

二、旱情的归一化植被指数距平方法与植被状态指数监测方法149

三、旱情的缺水指数与供水指数监测方法151

四、旱情的微波遥感监测方法152

五、旱情遥感监测数据源153

六、旱情监测的技术流程155

七、旱情遥感监测有待解决的共性技术问题156

八、干旱遥感监测区域针对性、手段有效性和可行性157

三、旱情监测与墒情预报信息系统研究进展158

二、旱情观测数据的传输与管理158

第三节 旱情信息管理系统158

一、农情、墒情和简单气象要素信息的采集158

第四节 旱情预警、动态监测及抗旱决策支持系统159

一、旱情的中长期预警159

二、旱情的短临预警159

三、与地面墒情观测信息系统同步的旱情遥感动态监测159

四、抗旱决策支持与抗旱效果评估160

参考文献160

第五章 水环境监测，评价与管理161

第一节 水质指标161

一、水质标准的制定161

二、我国地面水质标准162

三、水质指标标准163

第二节 水质监测164

一、水质监测规范164

二、水质监测手段165

第三节 水质评价170

一、水质评价的作用及分类170

二、水质评价的内容与方法171

三、水质评价步骤172

第四节 水环境信息管理系统173

一、系统中的水环境信息173

二、水环境信息数据库的设计与建设174

三、水环境信息系统维护175

五、全国水环境信息管理系统176

四、水环境信息系统的WEB发布176

第五节 水环境遥感监测188

一、水体光谱特征188

二、水质高光谱遥感189

三、海洋水色遥感191

四、水污染遥感194

参考文献202

第六章 “3S”技术在水土保持中的应用203

第一节 水土流失概述203

一、水土流失的定义203

二、水土流失的危害203

三、我国水土流失现状204

四、我国水土流失调查及结果分析205

第二节 土壤侵蚀的定量研究206

第三节 GIS支持下的土壤侵蚀的遥感调查方法207

一、土壤侵蚀遥感监测分类分级系统207

二、土壤侵蚀影响因子指标体系209

三、土壤侵蚀遥感定量监测模型210

第四节 实例分析——嘉陵江上游西汉水流域土壤侵蚀量估算212

一、研究区概况212

二、土壤侵蚀影响因子信息提取与分级定标212

三、土壤侵蚀量估算215

参考文献216

第一节 灌溉的相关问题217

一、农牧业灌溉水资源条件217

第七章 灌溉面积监测与规划217

二、作物各生长阶段需水与地域分异特征218

三、我国灌溉面积发展过程220

四、我国现阶段的主要灌溉模式及存在问题221

五、灌溉面积的统计学意义及其对生产实践的指导223

六、几种灌溉面积概念的讨论224

第二节 有效灌溉面积遥感监测方法224

一、现阶段可供运用的遥感资源及其特点225

二、有效灌溉面积主要参数的确定226

三、水平年历史分析方法228

四、有效灌溉面积变化的遥感动态监测流程228

一、现阶段可供运用的高时间分辨率遥感手段及其特点233

第三节 实际灌溉面积遥感监测方法233

二、实际灌溉特征的遥感认定方法235

三、地面同步观测实施组织方法238

四、实际灌溉面积的时序统计方法238

第四节 灌区发展规划与灌溉动态管理信息系统240

一、灌区发展自然条件的综合分析240

二、灌区发展规划的系统实现241

三、灌溉动态管理的基本内容及形式241

四、灌溉动态管理的系统实现242

参考文献243

第八章 “3S”技术在河道、河口、河势动态监测中的作用244

第一节 河道和河势变化及阻水建筑物的动态监测244

一、河道动态变化监测244

二、河道中阻水建筑物的动态监测248

一、河口变化及其影响250

第二节 河口变化的动态监测250

二、河口变化的动态监测251

第三节 河口和海岸带悬移质泥沙及冲淤变化的动态监测258

一、河口和海岸带悬移质泥沙的遥感监测258

二、河口和海岸带的冲淤变化的遥感监测263

第四节 遥感信息在河口综合治理规划中的应用267

一、河口治导线规划267

二、河口航道整治规划268

第五节 河势遥感监测270

一、河势及其监测的基本内容270

二、河势监测常用方法272

三、遥感监测河势的方法273

四、监测成果的分析应用276

五、结语278

参考文献278

第九章 遥感在水库库容和湖泊动态变化监测中的应用279

第一节 水库库容动态变化监测279

一、水库库容动态变化监测方法279

二、应用实例1——古田流域及一级水库282

三、应用实例2——丰满水库299

第二节 湖泊面积及蓄水量的动态监测315

一、湖泊面积与蓄水容量的变化及其影响315

二、湖泊面积的遥感监测316

参考文献320

第一节 运行系统设计321

一、基于软件工程的设计方法321

第十章 运行系统设计及数据标准与共享321

二、基于地理信息系统工程的设计方法322

三、系统体系结构设计326

第二节 数据标准化和数据共享327

一、数据标准化及其意义327

二、元数据与数据标准328

三、数据元素与数据标准328

四、空间数据标准329

五、非空间数据标准329

六、数据标准化与数据共享330

第三节 数据安全330

一、数据安全330

二、数据安全机制330

参考文献331

第十一章 国内外常见地理信息系统和遥感软件介绍332

第一节 GIS软件介绍332

一、ESRI产品系列332

二、Intergraph产品系列334

三、Mapinfo产品系列335

四、MapGIS系列产品338

五、SuperMap GIS341

六、GeoStar346

七、VRMap347

第二节 遥感软件介绍350

一、ERDAS350

二、PCI354

三、ER Mapper362

四、ENVI364