GIS在水文水資源領域的應用進展

劉宏偉，姚鵬舉

吉林省水文水資源局吉林分局，吉林吉林 132013

0 引言

GIS 全稱地理信息系統，它產生于20 世紀60 年代。其最開始是用來存儲、提取、分析的一個關于地理信息的軟件系統。它能綜合的處理與分析空間數據，并且為管理和科研人員提供區域綜合的規劃、戰略的決策與方案的選取等可靠的空間和地理信息。

隨著科學技術的進步，GIS 的技術也逐步的從外圍發展到了內核，隨著GIS 技術的不斷增強，其應用的范圍也越來越大。而且本身的能力也可以解決水資源問題，對于水資源領域的條件也越來越成熟，使得它在區域水資源規劃的管理、水情的預報以及水文的研究成為現實。

1 主要應用

1.1 在水資源的開發中的應用

在調查地表的水資源的空間分布時，水文部門采用GIS 技術。而且GIS 還用于研究和挖掘地下水資源。在地下水的蘊藏量等大量地下水資源的信息的基礎下，GIS 為怎樣多大量級的開采地下水進行了科學的分析，這對保護好地下水資源，并合理的開發好地下水資源具有重大的決策和支持的作用。例如：黃河下游水資源管理空間決策支持系統、全國水文水資源綜合項目規劃等等一系列系統[1]。

1.2 在流域水文模型中的應用

把GIS 應用于水文模型的發展成為近年來的主要發展趨勢，它利用流域內的降水具有時空分布不均勻的特點，通過DEM 把流域給劃分成為許多個子流域單位，并且用TOPMODEL 模型作為理論基礎，設計了一個個分單位的處理產流與匯流過程的分布式降雨的徑流模型，然后再結合特定的水庫的汛期資料來進行一些模擬的計算，從而實現監控。

1.3 在水文情報預報中的應用

在GIS 系統中，水文情報的系統分為以下幾點：

1）關于模型參數的確定：在流域水文模型中，大多數的參數都與地理信息有關，例如河長、寬度，流域的坡度以及土地的利用面積等，都可以直接用GIS 根據地理信息來確定。而另一些的模型參數，例如流域的下滲的能力等等也可以間接用GIS 根據地理信息來分析和計算；

2）信息的查詢和空間信息的分析：在預報系統中，基本上都是以電子的地圖作為背景，利用GIS 的技術以及數據管理的技術，從而實現了水情信息查詢、檢索以及分析和計算；

3）DEM 的應用：DEM 不僅應用在流域的匯流計算，還應用在水力學模型，從而快速的、客觀的并且準確的進行災情的評估與分析。

4）分布式的水文模型的開發：因為GIS 可以提供詳細明確的資料嗎，所以可以根據流域的條件，把流域劃分成滿足分辨率的很多不規則的、多邊形的單元格，用來考慮降雨等要素在空間分布的不均勻。

1.4 在水土保持中的應用

水土流失的類型多種多樣，其中有風蝕、水蝕、凍融侵蝕等等各種類型，并且水土流失時伴隨著大量的滑坡、泥石流、山崩等嚴重的地質災害。如何保持水土流失這是一個艱巨的任務。在上世紀80 年代以來，如此嚴重的水土流失問題得到了國家的高度重視，并且先后在主要的江河進行了治理工程，而且在重點區域建立了監測網站，利用遙感技術的特點、GIS 的強大的信息管理以及全球定位系統的高精確的特點來進行統一的管理。用GIS 來監測數據并且進行分析，這樣及時的可靠的傳遞數據，為流域的水土流失治理提供了大力的便捷。

2 發展趨勢

GIS 的優勢是，具有強大的數據管理與分析功能。它在空間信息的處理上具有獨到的優勢，它是研究水文水資源及其利用的極為有利的工具。因為GIS 能有效的克服傳統的大尺度的戰略規劃的缺點，所以它一直被認為是一種靈活的規劃工具。GIS 的管理系統可以自動的生成當地流域自然地理以及社會要素的底圖，并且以底圖為基礎生成流域水資源供需圖。灌溉的規劃圖以及等等一系列關于流域的地圖。還可以進行分析，例如：流域內的蓄水量、分布以及與社會的關系等等一系列的分析。還可以對單一對象的相關的信息進行查詢以及剖面的顯示、開采的模擬等等[2]。

往后，伴隨著專業化的逐步發展。GIS 肯定會在軟件的方面率先突破，并且用來專門研究水資源的GIS 會大量出現。其效率肯定也會大大提高。但是除了軟件的開發外，要把軟件學、軟件系統的思想一起納入水資源的研究之中，這也是以后GIS在水資源領域中發展取得進步的關鍵。

3 其中的缺點

盡管目前的大多數GIS 都具備強大的數據存儲、管理以及輸入輸出的功能，但是畢竟是以數據作為中心，它在水文地理空間的表達上以及水文現象空間的分析上，其決策的能力是遠遠不夠的，這種現況的主要原因是因為GIS 的數據模型不能夠準確明確的表達地理空間的水文特征。

此外，雖然現在的通用GIS 軟件功能很不錯，但是因為這些都不是用來專門來研究水資源的軟件，所以其功能還不算是太完備，這必須要開發者來進行二次的開發。因為這種非專業的GIS 軟件，給使用GIS 的科研人員帶來了許多的不便以及極大的限制。并且從某種程度上來看，它會影響研究成果的可靠性以及實用性，并且無法徹底最終的解決水資源的管理問題。

4 結論

GIS 技術的運用大大的促進了水文水資源的發展的同時也加快了GIS 技術提升的腳步。地理信息系統（GIS）它是一門新興的計算機應用科學，并且在水文水資源領域的作用日益的加大。GIS 在管理、處理以及儲存與分析時的分布資料，再為以后的開發規劃以及運行管理的決策時，可以為水資源與環境的保護提供相當直觀、科學的依據，并且協助了水文學科的有關理論方面的知識研究，GIS 在其中起到了非常重要的作用。

[1]張群利.基于多源信息融合的巖溶礦區礦井突水危險性評價[D].中國地質大學，2011.

[2]劉劍鋒，陳琳，王琴.基于GIS的土地定級估價信息系統的設計[J].黃河水利職業技術學院學報，2010(3).