GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域的應(yīng)用

張良洋 張宸

摘 要：GIS的出現(xiàn)推動了各行各業(yè)的發(fā)展，GIS技術(shù)是信息技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它是研究空間數(shù)據(jù)和信息管理系統(tǒng)的一種系統(tǒng)，利用GIS技術(shù)能夠滿足人們在工作中對于信息圖形和數(shù)據(jù)的需要，尤其是在水文與水資源領(lǐng)域中，他可以幫助我們解決諸多問題，例如水文信息儲存、處理、分析和備份等，極大的促進(jìn)了水文和水資源的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：GIS;水文水資源;應(yīng)用

1.地理信息系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢

地理信息系統(tǒng)是對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、編輯、存儲、分析和輸出的計算機(jī)信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)是一門門多技術(shù)交叉的空間信息科學(xué)，它依賴于地理學(xué)、測繪學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等基礎(chǔ)性學(xué)科，又取決于計算機(jī)硬件與軟件技術(shù)、航天技術(shù)、遙感技術(shù)和人工智能與專家系統(tǒng)技術(shù)的進(jìn)步與成就。

地理信息系統(tǒng)最早始于地理學(xué)領(lǐng)域，是地理學(xué)與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。即利用計算機(jī)技術(shù)處理與地理坐標(biāo)相關(guān)的問題。它最早主要應(yīng)用于環(huán)境資源管理規(guī)劃。在這一階段，GIS主要面向地學(xué)專業(yè)人員，具有明顯的專業(yè)特點(diǎn)和研究色彩。如：1956年，奧地利測繪部門首先利用電子計算機(jī)建立了地籍?dāng)?shù)據(jù)庫，隨后各國的土地測繪和管理部門都逐步發(fā)展土地信息系統(tǒng)（LIS）用于地籍管理。1963年，加拿大測量學(xué)家R. F. Tomlinson首先提出了地理信息系統(tǒng)這一術(shù)語，并建立了世界上第一個GIS——加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS），用于自然資源的管理和規(guī)劃。進(jìn)入上世紀(jì)80年代，由于計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、空間技術(shù)等的發(fā)展，GIS不再局限于地學(xué)領(lǐng)域，而是在越來越多的行業(yè)，其中包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、郵電、氣象、城市規(guī)劃、人口、公安、衛(wèi)生、文化教育、商業(yè)、軍事等部門得到迅速普及和推廣應(yīng)用，為其管理和決策服務(wù)。在這一階段，由于GIS技術(shù)的提高，用戶界面的進(jìn)一步友好，行業(yè)管理人員不必十分精通GIS技術(shù)的內(nèi)核，往往只需掌握GIS的某些基本概念和使用方法就可以利用GIS為其行業(yè)服務(wù)了。進(jìn)入上世紀(jì)90年代以后，計算機(jī)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)一步加速發(fā)展，得到了前所未有的推廣普及，并且開始直接面向公眾，進(jìn)入家庭。另外，隨著硬件設(shè)備性能價格比的提高和GIS軟件技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，GIS的應(yīng)用逐步從專業(yè)、行業(yè)化走向社會化、公眾化。

2.GIS技術(shù)在水文水資源的應(yīng)用

隨著時代發(fā)展，信息化越來越普及，傳統(tǒng)學(xué)科也開始向著信息化進(jìn)行轉(zhuǎn)變。水文與水資源也離不開現(xiàn)代技術(shù)帶來的福利，GIS技術(shù)能夠幫助專家對水資源的研究更加透徹。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，通過GIS可以對各個地區(qū)的和水資源的分布進(jìn)行準(zhǔn)確有效的分析，位系統(tǒng)科學(xué)的管體調(diào)度水資源提供了非常大的便利。

2.1水污染的控制規(guī)劃

以往的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，尤其是水污染方面。在我國，受到污染的水體相當(dāng)?shù)亩嗲椅廴境潭仁謬?yán)重，這就加劇了治理水污染的難度，需要我們投入大量的人力物力去治理。從這里看，我們就需要利用新技術(shù)對水污染進(jìn)行規(guī)劃和控制，而規(guī)劃的重點(diǎn)就是對水污染進(jìn)行總量控制。將“治本”作為控制的主導(dǎo)方向，并且將水體污染系統(tǒng)分為不同的能區(qū)水域單元，通過GIS技術(shù)來對水體的污染源和水質(zhì)的分布進(jìn)行統(tǒng)一的籌劃規(guī)劃，并利用地圖的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲以及信息的管理【1】。

2.2防洪抗旱的作用

干旱和洪澇災(zāi)害一直是我國特別重要的一項(xiàng)工作。長期以來，我國深受干旱和洪澇災(zāi)害的影響，造成了一些重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以水利部門需要進(jìn)一步的提高對防洪抗旱的實(shí)時監(jiān)測能力， 借助信息技術(shù)， 對防洪抗旱信息和資料進(jìn)行有效地收集， 才能提高應(yīng)對洪水和干旱的能力。而利用GIS技術(shù)就可以對這些信息進(jìn)行有效的收集與分析，做到災(zāi)情早預(yù)測災(zāi)后數(shù)據(jù)統(tǒng)計等功能，達(dá)到防災(zāi)減災(zāi)的任務(wù)。

利用GIS技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)防洪決策支持系統(tǒng)或信心管理系統(tǒng)平臺的建立。在這些系統(tǒng)中，能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)進(jìn)行管理、查詢、檢索、更新和維護(hù)，利用空間分析能力為防汛抗旱提供指揮決策和輔助支持;還可以對干旱洪澇災(zāi)害進(jìn)行災(zāi)情評估。這主要是建立在GIS的數(shù)據(jù)管理、檢索和統(tǒng)計上的。幫助決策者對災(zāi)情作出合理的評估;GIS還能夠?qū)闈碁?zāi)害進(jìn)行風(fēng)險分析與規(guī)劃。洪澇災(zāi)害分析是分析不同強(qiáng)度的洪水發(fā)生概率及其可能造成的損失，它包括洪水的危險性分析、承災(zāi)體的易損性分析和損失評估。采用GIS技術(shù)，將涉及上述三方面諸多的自然、地理、社會因子并附上相應(yīng)的權(quán)重進(jìn)行空間疊加，是進(jìn)行洪澇災(zāi)害風(fēng)險分析與區(qū)劃的有效手段.近幾年的新成果在考慮的因素比以前增加了很多，但仍有繼續(xù)研討的空間，例如充分利用GIS空間分析的功能，考慮上下游的關(guān)系等。同時，GIS技術(shù)在數(shù)據(jù)層疊加，多邊形合并，緩沖區(qū)的運(yùn)用方面充分發(fā)揮了作用【2】。

2.3水文預(yù)報的作用

在水文預(yù)報中，常利用顯有的數(shù)據(jù)和資源對接下來的即將發(fā)生的水文過程作出預(yù)報，這就需要強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫和其他的基本信息參數(shù)，例如歷年的降雨數(shù)據(jù)，下墊面情況和地理環(huán)境位置。而這些都可以在GIS中體現(xiàn)出來。

GIS在水文預(yù)報中有如下幾個應(yīng)用：信息查詢和空間信息分析，在水文預(yù)報中，一般以數(shù)值化電子地圖為背景，應(yīng)用GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)水文信息的查詢、分析、檢索和計算;模型參數(shù)的確定。水文模型的參數(shù)多與流域的地理信息有關(guān)，利用GIS技術(shù)，對流域所在地理環(huán)境做出系統(tǒng)的分析，確定出合適的模型參數(shù);水文模型的開發(fā)。隨著時代的發(fā)展，現(xiàn)代社會對水文預(yù)報的精度要求越來越高，這就需要水文模型更加的科學(xué)化，利用GIS技術(shù)，將一個流域分為若干個單元，每個單元分別計算模型參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)水文模型的精確化。

2.4數(shù)據(jù)庫的建立

數(shù)據(jù)庫可以說是水文和水資源最為重要的一個環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)庫的建立，可以幫助水污染的控制、水環(huán)境的保護(hù)、干旱洪澇災(zāi)害的治理和水文模型的建立。利用GIS技術(shù)的存儲、查詢、檢索、分析、計算和輸出等能力，能夠有效的實(shí)現(xiàn)水文信息的數(shù)據(jù)化，方便科研人員快速的利用。數(shù)據(jù)庫還可以幫助國家正確的進(jìn)行決策分析，把握大的方向。

3.結(jié)語

總的來說，GIS技術(shù)在水文水資源中有很多應(yīng)用，而且取得了眾多成就。一個學(xué)科的發(fā)展，必然離不開新技術(shù)的支持，只有有效的將GIS與水文水資源結(jié)合在一起，才能更好的發(fā)展水文水資源領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭美葉.探析GIS在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用[B] 黑龍江水利科技，2018.4（第46卷）

[2]王光明，梁秀娟，肖長來，于景錄.GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)站趨勢[B] 吉林水利，2009.6（第六期）

作者簡介：

張良洋（1997.9.8）男，漢，四川省江油市，本科生，研究方向：水文與水資源工程.

張宸（1998.5.22）男，漢，河南省駐馬店市，本科生，研究方向：水文與水資源工程.