淺析GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域的應(yīng)用

【摘要】目前，我國(guó)信息革命浪潮的沖擊日益激烈，加之水資源日漸枯竭，在這樣的形式下，我們就必須緊緊的圍繞水文水資源的問題進(jìn)行綜合研究。因此，對(duì)于水文資料的準(zhǔn)確、快速獲取以及空間信息的分析、圖形圖像的處理等就顯得尤為重要。由于GIS技術(shù)的空間特性，對(duì)于海量數(shù)據(jù)的管理與處理能力以及水的時(shí)空分布特性等，使得GIS技術(shù)必然能夠在水文水資源領(lǐng)域中發(fā)揮出重要的作用。在G1S應(yīng)用在水文水資源領(lǐng)域的過程中，相關(guān)的工作質(zhì)量和工作水平都有了非常大的提升，這樣一來也就為防洪減災(zāi)和水資源的合理利用提供了非常好的條件，在實(shí)際的應(yīng)用中，我們必須要采取有效的措施來不斷的提高其應(yīng)用的質(zhì)量和水平，為我國(guó)水資源的保護(hù)提供良好的條件，減少水資源浪費(fèi)的現(xiàn)象

【關(guān)鍵詞】GIS；水文水資源；應(yīng)用

引言

GIS技術(shù)（地理信息系統(tǒng)）是當(dāng)前水文和水利工作的重要基礎(chǔ)性技術(shù)，由于GIS技術(shù)立足于計(jì)算機(jī)技術(shù)，這使得水文水資源工作可以利用數(shù)字、通信領(lǐng)域的新發(fā)展得到迅速的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)水文水資源科學(xué)的管理、水文資源政策合理的制定、防洪抗旱能力的提高，可見GIS技術(shù)對(duì)于水文水資源工作的重要價(jià)值。應(yīng)該從GIS技術(shù)的水文水資源基礎(chǔ)認(rèn)知入手，分析水文水資源工作應(yīng)用GIS技術(shù)存在的問題，找到問題存在的深層次原因，以水文水資源工作和GIS技術(shù)的特點(diǎn)出發(fā)，探尋水文水資源領(lǐng)域GIS技術(shù)應(yīng)用的要點(diǎn)，把握GIS技術(shù)應(yīng)用于水文水資源領(lǐng)域的方向，更好地實(shí)現(xiàn)GIS技術(shù)對(duì)于水文水資源工作的價(jià)值，促進(jìn)水文和水利領(lǐng)域的各項(xiàng)工作走向深入。

1、地理信息系統(tǒng)的概述

地理信息系統(tǒng)是運(yùn)用于對(duì)地理信息進(jìn)行采、管理、存儲(chǔ)、運(yùn)算和分析的一種計(jì)算機(jī)技術(shù)。尤其是對(duì)地球表面地理信息的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具有很大的優(yōu)勢(shì)

。地理信息空間系統(tǒng)主要由空間數(shù)據(jù)的處理和空間分析組成。地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)的來源主要是通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)等的轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換為具有空間特征地理空間信息。地理信息系統(tǒng)有3個(gè)主要功能分別是：在對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、管理分析和輸出的過程中，地理信息系統(tǒng)具有很強(qiáng)的時(shí)效性和空間性，可以建立很強(qiáng)的空間信息，并對(duì)信息進(jìn)行及時(shí)地更新；地理信息系統(tǒng)在區(qū)域空間分析方面，通過將采集的數(shù)據(jù)信息與地學(xué)模型結(jié)合在一起，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)；通過利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和衛(wèi)星遙感技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化管理，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，能過提供一定的決策依據(jù)。

2GIS在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 在水污染控制規(guī)劃方面的應(yīng)用

水污染是水文水資源領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)問題，一定程度上影響著水資源的開發(fā)利用率。將GIS技術(shù)應(yīng)用到水污染控制規(guī)劃方面顯得非常有必要。利用GIS技術(shù)采集水污染分布等數(shù)據(jù)參數(shù)，并可視化地加以呈現(xiàn)，設(shè)計(jì)出合理的水污染控制方案，最大限度地發(fā)揮城市排污網(wǎng)絡(luò)功能，降低水污染給環(huán)境造成的影響。具體操作時(shí)首先需明確水污染控制規(guī)劃對(duì)象，利用GIS技術(shù)采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，建立專門的數(shù)據(jù)庫(kù)，并建立面向用戶的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，依據(jù)采集的數(shù)據(jù)對(duì)水污染控制模型加以完善，最終實(shí)現(xiàn)區(qū)域環(huán)境內(nèi)水污染的管理控制。

2.2 在水文資源空間管理與決策方面的應(yīng)用

現(xiàn)代科技推動(dòng)GIS技術(shù)不斷發(fā)展變化，近些年，決策支持系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)不斷得到體現(xiàn)，這主要是由GIS及常規(guī)決策技術(shù)提煉而成，以此為基礎(chǔ)開發(fā)應(yīng)用的，這種技術(shù)的應(yīng)用，更加符合我國(guó)水資源特征，尚需不斷結(jié)合我國(guó)自然災(zāi)害特點(diǎn)，推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，加大投入力度，實(shí)現(xiàn)新型決策研究目標(biāo)?？梢哉f，水文決策是建立在精準(zhǔn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的研究，只有數(shù)據(jù)保證全面、科學(xué)，才能確保研究成果的可靠。那么，在對(duì)水文資源空間管理與決策時(shí)，最主要的技術(shù)因素則是GIS技術(shù)，空間數(shù)據(jù)庫(kù)是GIS技術(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)中心，通過科學(xué)的創(chuàng)建，形成水文水資源數(shù)據(jù)庫(kù)，主要作用就是提高水資源管理水平、依據(jù)空間、時(shí)間分布做預(yù)測(cè)，只有不斷加強(qiáng)決策系統(tǒng)建設(shè)，才能從本質(zhì)上推動(dòng)水資源管理能力。

2.3 在水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)應(yīng)用

此項(xiàng)技術(shù)也在水管網(wǎng)信息管理中起著重要作用，可以通過二次開發(fā)、獨(dú)立開發(fā)、集成二次開發(fā)三種體現(xiàn)模式，進(jìn)行GIS技術(shù)推廣開發(fā)。不通過GIS技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)開發(fā)的是獨(dú)立開發(fā)，可以說是三種模式中開發(fā)難度最小的；最需要GIS技術(shù)支撐的是集成二次開發(fā)，通過GIS技術(shù)處理實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的分析，對(duì)信息進(jìn)行多次編輯、采集、提取，不斷形成優(yōu)化方案，在設(shè)計(jì)上提升了科學(xué)的計(jì)算能力；單純的二次開發(fā)主要借用的技術(shù)就是GIS應(yīng)用，開發(fā)難度較集成二次開發(fā)略低，通過合理的設(shè)計(jì)，為各級(jí)管網(wǎng)建設(shè)提供有力支撐。

2.4 GIS技術(shù)在水文情報(bào)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

GIS技術(shù)在水文情報(bào)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1）信息查詢。水文情報(bào)的系統(tǒng)主要借助數(shù)字電子地圖作為依據(jù)，可以方便GIS技術(shù)應(yīng)用對(duì)于各類水情信息進(jìn)行查詢以及檢索。

2）開發(fā)水文模型。因?yàn)镚IS可以給相關(guān)部門提供詳細(xì)的地理信息空間分布圖的資料，所以在實(shí)際操作過程中可以把流域劃分為很多不規(guī)則單元，依據(jù)相關(guān)的分辨率要求，并基于此來考慮降雨的因素，可以給水文模型的開發(fā)提供參考資料。

3）DEM。DEM是一種數(shù)字高程的模型，可以在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)對(duì)于流域會(huì)流的計(jì)算，同時(shí)還能夠?qū)⑵渑c水力學(xué)模型結(jié)合應(yīng)用，應(yīng)用這種模型可以對(duì)災(zāi)情進(jìn)行快速、客觀的評(píng)估和分析。

4）DEM與分布式水文模型的開發(fā)。GIS

可以提供詳細(xì)的地理空間信息資料，于是可以將流域劃分為若干個(gè)單元，而對(duì)于建立分布式的水文模型要充分考慮到降雨等因素的空間分布，應(yīng)用GIS的DEM可以自動(dòng)生成流域水洗，從而給分布式水文模型的開發(fā)提供基礎(chǔ)。

2.5 突發(fā)性水污染事故應(yīng)急響應(yīng)如果將網(wǎng)絡(luò)分析功能、水質(zhì)模擬技術(shù)與GIS技術(shù)下的空間數(shù)據(jù)集成進(jìn)行充分的結(jié)合，那么即能夠?qū)δ切┩话l(fā)性污染事故所造成的污染狀況進(jìn)行模擬，從而讓我們能夠及時(shí)的確定出受影響的對(duì)象及范圍，以便我們采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣韺?duì)其進(jìn)行控制。比如在“松花江污染事件”中，人們通過GIS技術(shù)的應(yīng)用來建立起了松花江預(yù)警系統(tǒng)與污染檢測(cè)系統(tǒng)，以此來對(duì)污染水帶的流動(dòng)與變化情況進(jìn)行科學(xué)、合理的監(jiān)測(cè)，對(duì)沿城市造成的影響進(jìn)行評(píng)估，對(duì)污染變化的趨勢(shì)進(jìn)行分析，并且最終以電子地圖的形式來將污染的情況方便、直觀的展現(xiàn)出來，同時(shí)也能夠具有科學(xué)性、準(zhǔn)確性的預(yù)測(cè)、預(yù)警。

3、地理信息系統(tǒng)在水文水資源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

由于地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的空間分析和空間數(shù)據(jù)管理功能，而正好水文水資源領(lǐng)域在管理這一方面存在較大的缺陷。之前的水資源管理都是建立在野外的實(shí)測(cè)，通過收集實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，再通過室內(nèi)模擬來對(duì)水資源進(jìn)行管理。而現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也使得水文水資源管理變得越來越便捷，就目前來說，地理信息系統(tǒng)在水文水資源領(lǐng)域具有非常光明的前景。

（1）完善GIS應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際工作中GIS的研究多是根據(jù)部門實(shí)際情況獨(dú)立研究，加上GIS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，導(dǎo)致數(shù)據(jù)模式、開發(fā)平臺(tái)多種多樣，給大范圍水文信息的交流帶來阻礙。因此，我國(guó)應(yīng)在借鑒西方成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，制定和完善統(tǒng)一的GIS規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，為GIS的開發(fā)與研究奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（2）加強(qiáng)水文水資源專業(yè)模型與GIS的結(jié)合。當(dāng)前存在的一些GIS專業(yè)模型盡管多數(shù)具備信息管理及存儲(chǔ)功能，但在決策支持、地理空間的表達(dá)上略顯不足。因此，今后應(yīng)注重GIS系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)管理功能的充分利用，加強(qiáng)水文水資源模型與GIS間的融合，使系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與功能得以充分發(fā)揮。

4、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地理信息系統(tǒng)在水文水資源領(lǐng)域應(yīng)用的范圍越來越廣，為了更好地對(duì)水資源進(jìn)行開發(fā)、利用，水文水資源管理者就要充分利用地理信息系統(tǒng)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，通過提高對(duì)地理信息系統(tǒng)的研發(fā)，將其運(yùn)用到水文水資源管理方面，不斷促進(jìn)水文水資源應(yīng)用科學(xué)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]柳崇健，劉英.我國(guó)水文氣象學(xué)與水資源學(xué)的若干新進(jìn)展[A].中國(guó)氣象學(xué)會(huì).大氣科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略———中國(guó)氣象學(xué)會(huì)第25次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].中國(guó)氣象學(xué)會(huì).2002：6.

[2]孫寶森，于仲偉，張斌.談GIS在水文情報(bào)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[A].山東水利學(xué)會(huì)第九屆優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C].2004：3.

[3]趙恩來，孫霞.水文新技術(shù)在河南省水文測(cè)報(bào)工作中的應(yīng)用與發(fā)展[A].河南省水利學(xué)會(huì)青年科技工作委員會(huì).科技創(chuàng)新與現(xiàn)代水利———2007年水利青年科技論壇論文集[C].河南省水利學(xué)會(huì)青年科技工作委員會(huì).2007：3.

[4]袁峰，李湘凌，周濤發(fā)，等.GIS與礦區(qū)生態(tài)環(huán)境研究[A].安徽省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì).2004“生態(tài)安徽”博士科技論壇論文集[C].安徽省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì).2004：88-89.

[5]王光明，梁秀娟，肖長(zhǎng)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)展趨勢(shì)[J].吉林水利，2015（06）.

[6]劉佳，于福亮，李傳哲，尹吉國(guó).GIS在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展[J].水電能源科學(xué)，2013（02）.