GIS 技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

謝曉婷

（河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，河北 石家莊 050021）

1 GIS 技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

1.1 在地下水的應(yīng)用

水文水資源研究領(lǐng)域中，最困難的問題是如何監(jiān)測地下水資源。地下蘊(yùn)含豐富的水資源，只有監(jiān)測到地下水的實(shí)際狀況，才能夠采用合適的方法來開發(fā)和利用，也可以在水資源綜合利用中對地下水進(jìn)行保護(hù)。勘察地下水，主要需要獲取以下信息，一是地下水的水層邊界，二是水質(zhì)狀況，三是礦物質(zhì)種類和含量，四是水層分布等等。這些信息是肉眼看不到的，也是設(shè)備無法勘察的。GIS 技術(shù)可以對地下水的分布及相關(guān)信息進(jìn)行分析，為是否開發(fā)地下水提供有價值的參考信息。

1.2 在地表水的應(yīng)用

第一，GIS 技術(shù)應(yīng)用于地表水資源保護(hù)工作。地表水資源非常寶貴，人類已經(jīng)開始意識到保護(hù)水資源的重要性。保護(hù)水資源是一項長期的大工程，需要對水資源的分布情況進(jìn)行統(tǒng)計，然后制定計劃，根據(jù)實(shí)際情況有序開展保護(hù)水資源活動。地表水分布寬闊，依靠人力來統(tǒng)計地表水資源是一項龐大的工程。GIS 技術(shù)應(yīng)用該項工作，提高了工作效率。首先，利用遙感技術(shù)來采集地表水資源的信息，根據(jù)這些信息明確水資源的變化周期。然后，運(yùn)用GIS 技術(shù)開始后續(xù)工作，首先要對遙感技術(shù)采集的信息進(jìn)行處理，基于采集信息和人類需要構(gòu)建一個水資源保護(hù)系統(tǒng)，模擬每種方案執(zhí)行后的結(jié)果，優(yōu)選出最佳方案。由此可見，使用GIS 技術(shù)來制定地表水保護(hù)方案，可以提高效率，減少人的工作量，降低勘察費(fèi)用。

第二，GIS 技術(shù)應(yīng)用于地表水資源規(guī)劃工作。自然資源是有限的，人類文明發(fā)展進(jìn)程是沒有終點(diǎn)的。如果合理使用既有的水資源，是可持續(xù)發(fā)展視角下關(guān)注的問題。傳統(tǒng)水資源規(guī)劃工作繁重，采集區(qū)域內(nèi)的水資源分布、人口分布需要大量的人力好無力，設(shè)計出水資源規(guī)劃方案耗費(fèi)大量的時間。城市化進(jìn)程的加速，導(dǎo)致了城市內(nèi)給排水工程頻繁升級改造。這就說明現(xiàn)有的水資源規(guī)劃工作完成之后，也許并不適合接下來的城市建設(shè)。GIS 技術(shù)應(yīng)用于水資源規(guī)劃工作有顯著優(yōu)勢，該技術(shù)可以短時高效采集并處理數(shù)據(jù)，模擬出水資源規(guī)劃方案，可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域水資源規(guī)劃與城市發(fā)展同步，甚至可以提前做好規(guī)劃工作。GIS 技術(shù)應(yīng)用于地表水資源規(guī)劃工作，有以下幾個特點(diǎn)。第一，豐富數(shù)據(jù)庫信息。GIS 技術(shù)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可以將自己采集的信息進(jìn)行處理，還可將其他形式的信息轉(zhuǎn)換為可用新，最終匯集成一個強(qiáng)大數(shù)據(jù)庫。例如，原有的地表水文數(shù)據(jù)可以繪入新的數(shù)據(jù)庫，水資源史料、水資源特性、水資源相關(guān)地理信息等也都可以繪入新的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫信息越豐富，所制定的水資源規(guī)劃方案的實(shí)用性就越強(qiáng)。GIS 技術(shù)可以根據(jù)需要基于數(shù)據(jù)庫信息設(shè)計方案，完成專題報告；可以設(shè)計區(qū)域內(nèi)的調(diào)水路線，為水利工程施工提供有價值的參考信息。

第三，GIS 技術(shù)可以用來預(yù)測水情。遙感技術(shù)來采集地表水資源的信息，GIS 技術(shù)可以對這些信息明確水資源的變化周期。這就可以根據(jù)降水情況來推算出洪水發(fā)生的概率，以及洪水危害的程度。我國是農(nóng)業(yè)大國，洪水對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有極大影響。城市化進(jìn)程中，市政給排水設(shè)計都是根據(jù)正常需要設(shè)計，可以應(yīng)對強(qiáng)降水，但是泄洪能力不足。GIS 技術(shù)可以構(gòu)建區(qū)域水文模型，通過參數(shù)調(diào)節(jié)來對水情進(jìn)行預(yù)測。每年可以階段性的將實(shí)時的降水情況輸入模型中，預(yù)測后續(xù)洪水發(fā)生的情況，提前對社會發(fā)出洪水警示。這樣就可以提前準(zhǔn)備，采用有效的手段來降低洪水造成的災(zāi)害。

2 GIS 技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢

GIS 技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的優(yōu)勢是可以對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，并且模擬出各種方案。盡管該技術(shù)已經(jīng)在水資源領(lǐng)域中應(yīng)用，但是依然有很大提升空間。例如，如何運(yùn)用GIS 技術(shù)來處理復(fù)雜對象的空間問題還在持續(xù)研究中。如果GIS 可以將所有相關(guān)信息都添加到三維空間模擬，則能夠更精準(zhǔn)地分析自然災(zāi)害。因此，GIS 相關(guān)技術(shù)都需要進(jìn)一步提升，包括地球遙感技術(shù)、計算機(jī)數(shù)據(jù)處理能力、計算機(jī)模擬能力等等。在未來的研究中，GIS 技術(shù)會形成自己的基本應(yīng)用規(guī)范，然后將向著個性化方向發(fā)展，根據(jù)水資源領(lǐng)域的研究需求來優(yōu)化技術(shù)。當(dāng)今社會現(xiàn)存的空間決策支持系統(tǒng)（SDSS） 是在傳統(tǒng)決策體系的基礎(chǔ)之上，結(jié)合GIS 發(fā)展而得到的。目前該系統(tǒng)發(fā)展的并不完善，盡管困難重重，并且需要使用大量的人力、物力，但是仍然需要加大力度支持對空間決策支持系統(tǒng)的研究。此外，GIS 技術(shù)將會完善在水文水資源專業(yè)模型中的應(yīng)用。目前，我國建立的水文水資源專業(yè)模型完美的體現(xiàn)了GIS 技術(shù)強(qiáng)大的信息收集、儲存與傳輸功能，但是GIS 技術(shù)針對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析以及方案預(yù)設(shè)方面還存在很大的不足，充分利用GIS 空間數(shù)據(jù)管理功能是研究的方向。

3 結(jié)語

綜上所述，GIS 技術(shù)在水文資源領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢已經(jīng)凸顯出來，并且有良好的發(fā)展前景。因此，水資源研究領(lǐng)域的工作人員要積極了解GIS 技術(shù)，掌握該技術(shù)的運(yùn)用方法，從而可以發(fā)揮自己專業(yè)優(yōu)勢，讓GIS 技術(shù)更好的服務(wù)于水資源研究。與此同時，計算機(jī)相關(guān)研究人員，要與水文領(lǐng)域有深入的溝通，通過交流來了解需求，然后不斷升級更新GIS 技術(shù)，讓該技術(shù)更加完善，更好的服務(wù)于水資源領(lǐng)域。