GIS在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)探析

鐘鎮(zhèn)龍

摘 要：水資源對(duì)人類生產(chǎn)至關(guān)重要，如何能更加合理的開發(fā)、利用、保護(hù)水資源是人類永恒的話題。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，新的GIS技術(shù)使人類對(duì)水文水資源的監(jiān)測研究邁入了更高的臺(tái)階，本文主要講述了GIS在水文水資源領(lǐng)域中所發(fā)揮的作用與應(yīng)用現(xiàn)狀，并探討了GIS在該領(lǐng)域未來應(yīng)用發(fā)展趨向，旨在為我國水文水資源工作提供更好的技術(shù)支持和保障。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；水文水資源；應(yīng)用進(jìn)展；發(fā)展趨勢(shì)

1 GIS的概念與功能特點(diǎn)分析

1.1 GIS的概念

GIS，也就是俗稱的“地理信息系統(tǒng)”，它借助于計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)的不斷發(fā)展而產(chǎn)生興起，是一種基于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展和地理信息技術(shù)發(fā)展的信息加工和處理系統(tǒng)。它是一門綜合性的學(xué)科，結(jié)合了計(jì)算機(jī)遙感技術(shù)、地圖學(xué)、地理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)，是用于數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢、多方位查詢以及顯示地理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

它產(chǎn)生于上世紀(jì)五十年代中期，能站在綜合性的客觀角度上對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，具有很多樣的地理空間信息處理的能力，如：大量數(shù)據(jù)的采集和分析、管理及輸出，能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究人員或者管理人員的科學(xué)決策和規(guī)劃提供準(zhǔn)確的地理信息保證，為水文工作注入了新的活力、創(chuàng)造了新的發(fā)展方向。

1.2 GIS的功能特點(diǎn)

（1）它擁有立體空間性和動(dòng)態(tài)靈活性的特點(diǎn)，這是其最基本的特點(diǎn)，能完成數(shù)據(jù)的收集、研究，輸出，也是其最原始的功能。

（2）GIS并不是單一的領(lǐng)域，它融合了多個(gè)學(xué)科，和地理科學(xué)的融合，使其能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測，進(jìn)行空間的區(qū)域分析，拓展了其應(yīng)用范圍；

（3）其準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)處理功能，在現(xiàn)代通信技術(shù)、遙感技術(shù)的配合作用下，為科學(xué)決策帶來了有力的信息技術(shù)保證。

2 水文水資源研究

水資源是水文水資源研究的重點(diǎn)對(duì)象，水文水資源是對(duì)水資源各種情況的研究探討，如水資源的運(yùn)動(dòng)情況、變化軌跡、分布狀態(tài)等，通過對(duì)這些所掌握情況的分析研究，目的是要掌握水資源的發(fā)展變化規(guī)律，預(yù)測水文水資源的未來趨勢(shì)，對(duì)其各種隱患提前做出應(yīng)急措施，讓水資源為我所用，達(dá)到人和水資源的長久和諧相處。

水文水資源的研究，需要精確的數(shù)據(jù)保證，包括水文、地理、空間等各方面的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，而GIS技術(shù)的發(fā)展恰恰迎合了需求，它不僅可以精確的采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，還能將其數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以可視化方式進(jìn)行直觀的呈現(xiàn)，能幫助研究人員準(zhǔn)確的掌握水資源的時(shí)間和空間分布特點(diǎn)。

3 GIS在水文水資源領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

3.1 空間數(shù)據(jù)庫是其核心應(yīng)用部分

GIS技術(shù)以現(xiàn)代信息科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代遙感技術(shù)，其技術(shù)核心就是對(duì)空間數(shù)據(jù)信息的管理，具備很厲害的相關(guān)數(shù)據(jù)的收集和整理、匯總能力，它可以有效的進(jìn)行空間數(shù)據(jù)收集，在擴(kuò)大數(shù)據(jù)的采集范圍的同時(shí)保證信息的準(zhǔn)確性；對(duì)收集到的信息進(jìn)行既定的處理與分析，并在完成后進(jìn)行直觀的可視化處理，除此之外，GIS技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)間的大集成，完成數(shù)據(jù)重構(gòu)等工作。

空間數(shù)據(jù)庫是進(jìn)行各類數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)，它還包含了與自然與社會(huì)各方面聯(lián)系的信息，類似一個(gè)大腦的中樞，能進(jìn)行及時(shí)的更新，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的查詢，方便快捷、高效準(zhǔn)確，為后續(xù)的水文監(jiān)測、災(zāi)情處理、污染治理、洪水預(yù)報(bào)等行為提供依據(jù)。

3.2 基于強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的具體應(yīng)用

3.2.1 水資源規(guī)劃的應(yīng)用

水資源的規(guī)劃包括對(duì)水資源的整體調(diào)查；對(duì)水資源開發(fā)利用現(xiàn)狀的調(diào)查；對(duì)水資源的保護(hù)等多種方面，其中涉及到諸多信息，如：水文現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)信息、水流與行政區(qū)劃之間的關(guān)系、相關(guān)河流水系真實(shí)情況的調(diào)查等。GIS以其無法比擬的對(duì)時(shí)維性數(shù)據(jù)的有效獲取和管理為水資源的規(guī)劃提供了數(shù)據(jù)支持，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行模型的創(chuàng)建、水資源的計(jì)算，并能根據(jù)數(shù)據(jù)創(chuàng)建不同專題，利用其圖層疊加技術(shù)對(duì)某一地區(qū)的水資源完成全方位的評(píng)估，從而制定科學(xué)、合理的措施。

3.2.2 水文情報(bào)預(yù)測、防洪減災(zāi)的應(yīng)用

GIS強(qiáng)大的信息收集和整理、匯總功能，為洪水、洪澇等水情的準(zhǔn)確及時(shí)預(yù)測提供了重要的保證，它極大的擴(kuò)大了數(shù)據(jù)采集的范圍，其在水文模型、數(shù)據(jù)參數(shù)方面的準(zhǔn)確性，為水文情況的高效、客觀監(jiān)測提供了保障。

GIS通過整合不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)多層次的管理，在此基礎(chǔ)上推理演變出洪水災(zāi)害的嚴(yán)重程度和災(zāi)情數(shù)據(jù)。并將社會(huì)方面、地理方面的影響因素疊加考慮在內(nèi)，計(jì)算出災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)和可能的后果，為防洪減災(zāi)提供決策依據(jù)。

3.2.3 水污染治理和水環(huán)境管理應(yīng)用

水污染是水文水資源領(lǐng)域的重點(diǎn)關(guān)注問題，是人類生產(chǎn)、發(fā)展的重要保證。GIS能在大范圍內(nèi)采集污水分布信息，建立專門的數(shù)據(jù)庫，對(duì)水污染模型進(jìn)行不斷的填充完善，并以可視化形式呈現(xiàn)出來，GIS技術(shù)的應(yīng)用，在有效開發(fā)利用水資源、減少水污染、水污染控制管理方面發(fā)揮了巨大作用。

水環(huán)境管理包括水文地質(zhì)、地形地貌、水利工程、土壤植被等等各方面，GIS技術(shù)能夠準(zhǔn)確真實(shí)的反映出不同區(qū)域不同水環(huán)境的真實(shí)狀態(tài)，通過在系統(tǒng)中建立模型，借助不同類型的模型、根據(jù)不同水環(huán)境的具體情況進(jìn)行差別化管理，提高水環(huán)境管理的效率。

3.2.4 城市水管系統(tǒng)管理的應(yīng)用

城市水管系統(tǒng)的獨(dú)立開發(fā)比較簡單，難度相對(duì)較小，但是對(duì)進(jìn)行集成二次開發(fā)卻比較困難，單純依靠人力很難解決。GIS的空間數(shù)據(jù)處理能力就顯得尤為重要。通過GIS技術(shù)，可以對(duì)水管系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，通過對(duì)信息的采集、編輯、采集、提取等進(jìn)行優(yōu)化，提高設(shè)計(jì)方案的可行性與可操作性。

4 GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 規(guī)范化發(fā)展方向

GIS技術(shù)雖然很重要，應(yīng)用也很廣泛，但從實(shí)際情況來看，仍存在著各單位溝通不暢，與其它平臺(tái)交融性較差的現(xiàn)象，使用單位、研發(fā)單位各自為戰(zhàn)，缺乏統(tǒng)一的平臺(tái)，沒有完整統(tǒng)一的規(guī)范，導(dǎo)致其數(shù)據(jù)格式多樣，開發(fā)平臺(tái)多種，對(duì)信息間的交流和共享帶來了很大的不便。要想有更好的發(fā)展，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范操作是接下來的發(fā)展方向。

4.2 集成化發(fā)展方向

雖然現(xiàn)階段GIS能建立諸多專業(yè)模型，但是許多模型仍停留在數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)上，空間數(shù)據(jù)的管理功能應(yīng)用仍待開掘，在對(duì)地理空間的表達(dá)、分析和決策支撐等方面仍存在著諸多不足，下一階段應(yīng)充分發(fā)揮系統(tǒng)的自身優(yōu)勢(shì)、深挖潛力，使水資源領(lǐng)域的相關(guān)模型和GIS的先進(jìn)技術(shù)更好的融合起來，往集成化的方向努力發(fā)展。

4.3 多維化發(fā)展方向

當(dāng)前僅有IVM和GRASS等少數(shù)幾個(gè)GIS軟件能有效的實(shí)現(xiàn)三維分析，即便能實(shí)現(xiàn)三維分析，但是在精確分析、幾何建模等環(huán)節(jié)仍存在著明顯的不足。由于水文水資源的時(shí)空動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)，我們應(yīng)該努力研究出可以進(jìn)行三維、四維空間分析的GIS軟件技術(shù)，GIS技術(shù)應(yīng)實(shí)現(xiàn)從獨(dú)立走向兼容或者集成系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)從二維走向多維的最終目標(biāo)。

5 結(jié)論與展望

綜上所述，雖然GIS技術(shù)有其自有的獨(dú)特性和不可替代性，已廣泛應(yīng)用于水文水資源領(lǐng)域，但仍有著很大的進(jìn)步和發(fā)展空間，在標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范完善上、空間數(shù)據(jù)管理功能的挖掘上，在地理空間環(huán)境的使用上等方面仍需要“百尺竿頭更進(jìn)一步”，使水資源相關(guān)工作能再次取得新的突破。

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