地理信息系統(tǒng)（GIS）在水文水資源領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)

高蘇瑞

【摘要】伴隨著科技的發(fā)展，水文研究工作獲得了長足進(jìn)步，水文研究的技術(shù)方式發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，新型水文研究技術(shù)——地理信息系統(tǒng)（CIS）綜合應(yīng)用于水文資源研究領(lǐng)域，能夠有效地促進(jìn)水文研究工作網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化發(fā)展。GIS技術(shù)所具有的管理、處理海量數(shù)據(jù)能力，水時(shí)空分布特性及它的空間特性決定了GIS在水資源研究工作中的應(yīng)用具有重要作用。

【關(guān)鍵詞】GIS；水文研究；應(yīng)用

一、引言

地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種新興的技術(shù)，在水文水資源研究領(lǐng)域綜合運(yùn)用促進(jìn)了水文研究工作的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化發(fā)展。通過介紹GIS的技術(shù)特點(diǎn)，分析其在水文研究工作中的應(yīng)用。

二、GIS技術(shù)及特點(diǎn)

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)、地理科學(xué)及信息科學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r應(yīng)運(yùn)而生的地理信息系統(tǒng)（GIS）能夠?qū)崿F(xiàn)空間相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、管理及分析功能，并形成可視化的輸出。空間數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)是GIS技術(shù)的核心，對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。專題地圖、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)等是空間數(shù)據(jù)的主要來源。

GIS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的提取、轉(zhuǎn)換及編輯功能，進(jìn)行數(shù)據(jù)集成、重構(gòu)及轉(zhuǎn)換等工作，可以查詢及檢索數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)空間操作并進(jìn)行分析，輸出檢測(cè)成果，更新數(shù)據(jù)等。

三、GIS技術(shù)在水資源研究領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）水文情報(bào)預(yù)報(bào)方面的應(yīng)用

1.實(shí)現(xiàn)空間信息的查詢、分析功能。數(shù)值化的電子地圖是水文情報(bào)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的普遍背景，采用GIS技術(shù)可以對(duì)水情信息進(jìn)行查詢、檢索、顯示及分析計(jì)算。

2.分布式水文模型開發(fā)。GIS能夠?yàn)榈乩硇畔⒌目臻g分布提供詳細(xì)的分析資料，并依據(jù)流域下墊面條件，對(duì)流域滿足分辨率要求的情況進(jìn)行劃分，充分考慮空間內(nèi)降雨及下墊面等因素的不均勻分布狀況。

3.確定模型參數(shù)。流域的地理信息關(guān)系著水文模型的參數(shù)情況，這些參數(shù)都可以直接采用GIS技術(shù)對(duì)地理信息進(jìn)行分析后確定，一些模型參數(shù)可以間接通過GIS系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算得出。

4.數(shù)字高程模型的應(yīng)用。數(shù)字高程模型（ CEM）可以應(yīng)用在匯流計(jì)算方面，且能夠結(jié)合水利模型，進(jìn)行災(zāi)情快速、準(zhǔn)確的分析、評(píng)估。

（二）水環(huán)境管理方面的應(yīng)用

空間和層次是水環(huán)境信息的明顯屬性，GIS系統(tǒng)能夠明確顯示各個(gè)地區(qū)的水環(huán)境狀況及空間上的質(zhì)量變化趨勢(shì)。水環(huán)境檢測(cè)、分析處理、輔助決策模塊，標(biāo)準(zhǔn)模塊和相關(guān)法律法規(guī)是水環(huán)境管理信息系統(tǒng)的重要組成部分。運(yùn)用GIS技術(shù)可以加大水資源信息管理的效率及水平。1.數(shù)據(jù)管理；2.水質(zhì)參數(shù)的雙向查詢，可以實(shí)現(xiàn)依據(jù)水質(zhì)等級(jí)、某物質(zhì)超標(biāo)的情況進(jìn)行位置的查測(cè)：3.對(duì)河段上下游水質(zhì)空間進(jìn)行分析，并找出污染源。需要注意的是，只有加強(qiáng)對(duì)水資源系統(tǒng)模擬、輔助決策方面的研究，才能完善GIS技術(shù)的水資源管理系統(tǒng)。

（三）防洪減災(zāi)方面的應(yīng)用

GIS在此方面的應(yīng)用有以下四個(gè)方面：

1.災(zāi)情評(píng)估；2.洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的分析及區(qū)劃；3.城市防洪；4.防洪決策支持系統(tǒng)，建立信息管理系統(tǒng)平臺(tái)。

（四）水土保持方面的應(yīng)用

GIS能夠?qū)嵤┧帘３诌M(jìn)行全方面、全過程的應(yīng)用。判斷土壤是否被侵蝕，對(duì)侵蝕的強(qiáng)度進(jìn)行劃分，計(jì)算侵蝕量及流域內(nèi)的泥沙輸移狀況，評(píng)價(jià)水保措施的成效。GIS提供了土壤侵蝕過程的預(yù)測(cè)、模擬支撐技術(shù)，因此水土保持中應(yīng)用的一些大型模型，通常情況下都會(huì)采用能夠和GIS很好相結(jié)合的模型，這樣方便使用GIS作為建模的平臺(tái)。

（五）地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)及預(yù)測(cè)方面的應(yīng)用

地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)專業(yè)模型和GIS進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，能準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)地下水水質(zhì)狀況，找到適合運(yùn)用GIS進(jìn)行地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)的方法體系和技術(shù)路線，可以更生動(dòng)、直觀、全面地進(jìn)行抽象的地下水水質(zhì)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作。GIS建立的空間屬性數(shù)據(jù)庫能夠提供專業(yè)模塊的數(shù)據(jù)，選擇應(yīng)用方法并設(shè)計(jì)專業(yè)模型，由于GIS系統(tǒng)能夠?qū)⒛Ｐ蛥?shù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，成為模型輸入的專業(yè)數(shù)據(jù)信息，使GIS與專業(yè)模型的集成得以實(shí)現(xiàn)。

（六）生態(tài)用水量計(jì)算方面

GIS系統(tǒng)可以提供進(jìn)行生態(tài)環(huán)境管理、調(diào)控及評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)資料。對(duì)不同土地覆被面積進(jìn)行調(diào)查，結(jié)合生態(tài)用水計(jì)量模型，GIS系統(tǒng)就可以計(jì)算出生態(tài)用水量。

（七）突發(fā)性水污染事故應(yīng)急處理

水質(zhì)模擬技術(shù)有效的與GIS技術(shù)結(jié)合，能夠模擬突發(fā)性污染事故的污染情況，將受到影響的范圍和對(duì)象及時(shí)確定，并采取相對(duì)應(yīng)的方法措施進(jìn)行有效的控制。

（八）流域水量調(diào)度系統(tǒng)

將航天遙感、通信手段與地面的遙測(cè)手段進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)行流域內(nèi)水資源調(diào)度數(shù)據(jù)資料的采集，依靠通信系統(tǒng)可以建立將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)淖酉到y(tǒng)。基于這樣的基礎(chǔ)能夠?qū)崿F(xiàn)專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，建設(shè)業(yè)務(wù)處理、信息服務(wù)子系統(tǒng)，構(gòu)建主要業(yè)務(wù)的電子政務(wù)平臺(tái)以此實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)查詢流域內(nèi)水資源信息功能，并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)管理，以此實(shí)現(xiàn)科學(xué)、合理的調(diào)度流域內(nèi)水量。

（九）地表、地下水?dāng)?shù)據(jù)庫的集成

綜合管理水資源、水環(huán)境過程時(shí)通常需要先對(duì)一些相關(guān)的地表水、地下水進(jìn)行數(shù)據(jù)集成。GIS系統(tǒng)不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)同一數(shù)據(jù)庫不同數(shù)據(jù)層間集成，而且能夠?qū)崿F(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫間的集成。

（十）地下水功能及脆弱性評(píng)價(jià)

地下水的質(zhì)、量發(fā)生時(shí)間及空間變化時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一定的社會(huì)、環(huán)境影響，這就是地下水的功能。GIS技術(shù)能夠?qū)⒌叵滤δ荏w系/脆弱性指標(biāo)體系里矢量化的各因子屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，結(jié)合空間疊加分析技術(shù)，獲得評(píng)價(jià)屬性數(shù)據(jù)，并賦權(quán)各因子來實(shí)現(xiàn)地下水脆弱性評(píng)價(jià)和水功能的評(píng)價(jià)。GIS可以提供水資源開發(fā)利用、保護(hù)的科學(xué)依據(jù)。

四、總結(jié)

GIS系統(tǒng)在水文水資源研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，能夠有效的提高水文現(xiàn)代化水平，實(shí)現(xiàn)水文研究工作的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化發(fā)展。水文研究技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和GIS技術(shù)有機(jī)結(jié)合能夠更好地為生活生產(chǎn)服務(wù)。實(shí)現(xiàn)GIS向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、可視化方向發(fā)展，能夠極大的促進(jìn)與水文資源間的相互融合，加大GIS技術(shù)的應(yīng)用。相信科學(xué)的進(jìn)步必將帶動(dòng)GIS技術(shù)的成熟發(fā)展。將GIS技術(shù)應(yīng)用在水文研究領(lǐng)域，會(huì)帶來更大的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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