GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

劉治華

［黃河水土保持綏德治理監(jiān)督局（綏德水土保持科學(xué)試驗(yàn)站），陜西榆林 719000］

在水文水資源領(lǐng)域中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS），能滿足大多數(shù)水文水資源領(lǐng)域的工作需求，迅速分析有關(guān)地區(qū)的時空特點(diǎn)及變化，使工作人員及時獲取本地區(qū)的水文數(shù)據(jù)，因此GIS 技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢。此外，利用GIS 技術(shù)可以在水文水資源領(lǐng)域各方面的應(yīng)用中提供重要的應(yīng)用數(shù)據(jù)，如在供水管網(wǎng)信息管理、空間決策、防洪減災(zāi)及水污染治理等方面得到廣泛應(yīng)用。

1 GIS技術(shù)的優(yōu)勢

1.1 功能優(yōu)勢

GIS 技術(shù)可對管理結(jié)構(gòu)實(shí)施可視化處理，并且針對用戶界面進(jìn)行有效處理，為相關(guān)人員的管理控制工作提供有力支持，增強(qiáng)水文水資源領(lǐng)域決策管理、控制工作的科學(xué)性和合理性。通過GIS 獲取具體數(shù)據(jù)信息后，不僅可以利用報(bào)表的形式將其表示出來，還能應(yīng)用更加形象直觀的方式實(shí)施模擬工作，提升工作效率和質(zhì)量，保證分析結(jié)果的科學(xué)、合理和精確。

1.2 技術(shù)優(yōu)勢

GIS 技術(shù)可以保證所采集的信息數(shù)據(jù)更加科學(xué)、合理、精準(zhǔn)。通過GIS 技術(shù)，相關(guān)人員能在有限時間內(nèi)獲取不同的地理位置數(shù)據(jù)信息，及時更新相關(guān)數(shù)據(jù)，保證信息的實(shí)用性和有效性，并且有助于提升信息處理的效率和質(zhì)量。將GIS 技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)積極融合，建立不同的空間模型，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和共享，確保數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用。應(yīng)用GIS 技術(shù)，便于對空間信息進(jìn)行精準(zhǔn)分析，在數(shù)據(jù)輸入前完善準(zhǔn)備工作，進(jìn)而可以優(yōu)化分析、處理具體數(shù)據(jù)，提升工作效率和質(zhì)量。

1.3 成本優(yōu)勢

在傳統(tǒng)的水文水資源研究和管理工作中，相關(guān)人員需要深入現(xiàn)場進(jìn)行檢測和勘察，而應(yīng)用現(xiàn)代檢測和勘察技術(shù)能避免大量的人力、物力、財(cái)力等的消耗，縮減工作成本，應(yīng)用GIS 模型實(shí)施分析處理工作，有效增強(qiáng)了工作效果。

2 GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 供水管網(wǎng)信息管理方面應(yīng)用

依據(jù)GIS 技術(shù)設(shè)計(jì)供水工程管網(wǎng)方案，主要分為獨(dú)立開發(fā)、集成二次開發(fā)及二次開發(fā)。獨(dú)立開發(fā)程序較簡易，不會過多依賴GIS 技術(shù)；集成二次開發(fā)更加依賴于GIS 技術(shù)的應(yīng)用，通過GIS 技術(shù)的功能作用，實(shí)施軟件的編輯與開發(fā)；單純性的二次開發(fā)難度較低，是針對獨(dú)立開發(fā)程序的一種優(yōu)化和完善，同時也是一種輔助和補(bǔ)充。

集成二次開發(fā)，便于采集、提取相關(guān)數(shù)據(jù)，并且有利于提升水利信息化水平，保證水利泵點(diǎn)設(shè)定的科學(xué)性和有效性，為供水管網(wǎng)建設(shè)及設(shè)計(jì)提供有力保障，進(jìn)而確保管網(wǎng)方案更加合理完善，有利于水文管理工作的開展和實(shí)施。供水管網(wǎng)信息管理方面的應(yīng)用表現(xiàn)是GIS 技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中應(yīng)用的重要體現(xiàn)，需有效發(fā)揮GIS 技術(shù)優(yōu)勢，將GIS 技術(shù)應(yīng)用到供水作業(yè)中。

2.2 空間決策及管理方面

水文水資源的空間決策及管理工作是以GIS 技術(shù)作為支持條件開展和實(shí)施的，這主要是由于工作人員在制定空間決策時需獲得大量的數(shù)據(jù)作為支持，而GIS 技術(shù)能夠滿足工作需要，并且展現(xiàn)自身的數(shù)據(jù)處理優(yōu)勢，以此更好地處理具體數(shù)據(jù)。

建立具備鮮明特點(diǎn)的水文水資源數(shù)據(jù)庫，不僅有利于制定更加完善的水資源管理體系和模式，還可科學(xué)精準(zhǔn)地判斷水資源分布、地理位置及時間變化產(chǎn)生的影響，以此打造更加成熟、完善的決策支持系統(tǒng)，從而增強(qiáng)水資源管理控制能力，確保水文水資源開發(fā)的高效合理。當(dāng)下應(yīng)用GIS 技術(shù)建立的地理空間決策系統(tǒng)及管理體系已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，而且產(chǎn)生了良好的管理效果，在我國水文水資源的開發(fā)及發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。

2.3 防洪減災(zāi)及情報(bào)預(yù)測方面

GIS 技術(shù)具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析和整合能力，為預(yù)測系統(tǒng)提供了重要的數(shù)據(jù)信息。GIS 技術(shù)能對水文數(shù)據(jù)信息進(jìn)行編輯、提取及整理，為后期水文預(yù)測工作等打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，提供有利條件。

科學(xué)精準(zhǔn)的水文數(shù)據(jù)信息，能對洪澇災(zāi)害進(jìn)行更加精準(zhǔn)的預(yù)測，為之后的防洪減災(zāi)工作提供數(shù)據(jù)資料。相關(guān)人員通過應(yīng)用GIS 技術(shù)預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)，有助于管理水文信息客觀評測、洪災(zāi)情報(bào)等工作，在不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)后，可以更加精確地實(shí)施情報(bào)預(yù)測工作，并且模擬計(jì)算洪災(zāi)發(fā)生的強(qiáng)度及發(fā)生的概率，從而更好地完善災(zāi)情數(shù)據(jù)模型。

評估完洪水災(zāi)害后，GIS 系統(tǒng)還全面分析災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)地區(qū)洪水災(zāi)害發(fā)生的特點(diǎn)、規(guī)律及影響水平，綜合運(yùn)算出洪水損失量，應(yīng)用GIS 技術(shù)建構(gòu)出多災(zāi)害模型。為進(jìn)一步體現(xiàn)GIS 系統(tǒng)在防洪減災(zāi)方面的應(yīng)用價值，GIS 技術(shù)研究人員還努力研發(fā)系統(tǒng)空間分析功能內(nèi)容，深度分析流域上游與下游之間的關(guān)系，同時將得到的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、多項(xiàng)合并等，最終制定出科學(xué)的緩沖區(qū)，從而為防洪減災(zāi)工作提供重要參考數(shù)據(jù)及技術(shù)支持。

2.4 控制水污染及規(guī)劃方面

隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，工業(yè)化水平也在逐漸提高，對當(dāng)下水文水資源造成了更加嚴(yán)重的污染，而這是水文水資源領(lǐng)域重要的工作內(nèi)容，同時是需要迫切解決的問題，因此有效控制水污染極其關(guān)鍵和重要。要能針對水文水資源的開發(fā)和發(fā)展制定更加科學(xué)完善的規(guī)劃，GIS 技術(shù)的應(yīng)用可以高質(zhì)、高效地完成水污染情況及嚴(yán)重程度數(shù)據(jù)的采集和分析，以更加形象直觀的形式展現(xiàn)出來，為水污染防范方案的制定提供數(shù)據(jù)支持，便于減少水污染并降低其造成的影響。

實(shí)際應(yīng)用過程中，相關(guān)人員需清晰管控對象，在應(yīng)用GIS 技術(shù)收集及整合數(shù)據(jù)后，制定相關(guān)數(shù)據(jù)庫，以此更好地控制規(guī)劃模型及完善工作，進(jìn)而對于水污染能夠更好的管理、控制及治理［1］。

2.5 突發(fā)水污染事故方面

GIS 技術(shù)在一般性的水污染治理工作中發(fā)揮了重要作用，同時在突發(fā)水污染事故方面發(fā)揮了優(yōu)勢，并且產(chǎn)生了良好的效果，這主要是由于GIS 技術(shù)具備數(shù)據(jù)集成功能，能有效發(fā)揮模擬技術(shù)分析的功能，以此實(shí)現(xiàn)對于突發(fā)水污染事故的模擬，并且預(yù)知水污染所造成的污染情況，輔助相關(guān)部門分析造成突發(fā)水污染事故的因素和被污染對象，有助于設(shè)計(jì)防范方案及治理方案。應(yīng)用GIS 技術(shù)后，相關(guān)部門能制定更加完善的預(yù)測、分析體系，預(yù)測檢測分析水污染所產(chǎn)生的熱水帶變化情況及流動情況，并且預(yù)估周邊地區(qū)被污染的情況，從而分析污染變化趨勢，進(jìn)而為突發(fā)水污染事故防范處理工作提供重要的參考依據(jù)，為相關(guān)人員的管理工作提供工作經(jīng)驗(yàn)［2］。

3 存在的問題

3.1 缺少GIS 系統(tǒng)平臺建設(shè)

水文水資源領(lǐng)域中，GIS 系統(tǒng)具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α５嚓P(guān)研究機(jī)構(gòu)間缺少溝通，研發(fā)的系統(tǒng)內(nèi)容也與自身情況不相符，缺少GIS 系統(tǒng)平臺建設(shè)，造成研發(fā)內(nèi)容缺少統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，同時還會導(dǎo)致工作內(nèi)容或模式的重復(fù)，繼而造成GIS 系統(tǒng)在研究中的應(yīng)用成效較低，影響技術(shù)研發(fā)的速度，導(dǎo)致GIS 系統(tǒng)在水文水資源中難以大規(guī)模應(yīng)用。

3.2 缺少對GIS 系統(tǒng)發(fā)展動態(tài)的了解

水文水資源領(lǐng)域研究工作中，GIS 系統(tǒng)體現(xiàn)出的技術(shù)優(yōu)勢是其基本功能，但由于缺少對GIS 系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展動態(tài)的掌握，造成水文水資源領(lǐng)域中仍沿用傳統(tǒng)的地理信息技術(shù)，對當(dāng)前的研究工作造成了影響，限制了GIS 系統(tǒng)在水文水資源領(lǐng)域中發(fā)揮重要功能作用。

3.3 計(jì)算結(jié)果的動態(tài)展現(xiàn)水平急需提升

雖然GIS 系統(tǒng)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集、整合及分析計(jì)算能力，但在結(jié)果展現(xiàn)方面依然存在問題。例如，展現(xiàn)真實(shí)場景時易出現(xiàn)失真現(xiàn)象，動態(tài)效果展現(xiàn)品質(zhì)較差等，這些都是應(yīng)該解決的問題。

4 對策

4.1 加強(qiáng)空間決策系統(tǒng)的建設(shè)

部分專家學(xué)者在研究水文水資源領(lǐng)域的發(fā)展中，將GIS 技術(shù)與空間決策系統(tǒng)有機(jī)融合，在此基礎(chǔ)上制定了空間決策系統(tǒng)，而這一系統(tǒng)具備較為良好的發(fā)展前景，但開發(fā)建設(shè)難度較大。因此，需加強(qiáng)重視，積極投入人力、物力、財(cái)力，依據(jù)系統(tǒng)建設(shè)具體目標(biāo)，設(shè)定不同任務(wù)，確保系統(tǒng)更加完善、成熟及穩(wěn)定。此外，依據(jù)我國水文水資源分布情況，積極促進(jìn)長江流域和黃河流域空間決策系統(tǒng)的建設(shè)，并以此作為實(shí)驗(yàn)區(qū)，為最終的水文水資源信息化建設(shè)提供數(shù)據(jù)支持和系統(tǒng)支持［3］。

4.2 促進(jìn)模型與GIS 的有機(jī)結(jié)合

GIS 模型具備較為良好的管理功能及存儲功能，但在數(shù)據(jù)分析處理方面，尤其在空間表達(dá)及決策分析方面仍存在問題。因此，相關(guān)人員需加強(qiáng)重視GIS 系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)管理工作的實(shí)施，完善管理功能，在應(yīng)用不同的方式方法進(jìn)行深入探索前提下，逐漸完善空間單元分布模型，確保水文水資源模型及GIS 有機(jī)結(jié)合所產(chǎn)生的作用，保證有機(jī)結(jié)合后的質(zhì)量，進(jìn)而深入發(fā)掘系統(tǒng)的功能作用和優(yōu)勢。

4.3 建立地理空間數(shù)據(jù)庫

空間數(shù)據(jù)庫在實(shí)施應(yīng)用GIS 系統(tǒng)進(jìn)行管理工作、預(yù)測工作方面具有重要作用，所以對于空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)工作需給予重視，尤其需認(rèn)識到地理空間數(shù)據(jù)庫是GIS 技術(shù)應(yīng)用探索的重要組成部分。因此，相關(guān)專家學(xué)者要針對管理系統(tǒng)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫的建立，如對于水旱災(zāi)害的數(shù)據(jù)庫及雨水?dāng)?shù)據(jù)庫等，便于為數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的采集及管理提供幫助，提供數(shù)據(jù)信息資料，完善管理系統(tǒng)，為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供重要的參考依據(jù)，確保決策工作更加科學(xué)合理，并且確保結(jié)果的精確性和實(shí)用性［4］。

4.4 智能化發(fā)展

在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)快速發(fā)展的形勢背景下，GIS技術(shù)的應(yīng)用便于為水文水資源的監(jiān)測普查、災(zāi)害防范、水利建設(shè)方面提供重要的數(shù)據(jù)資料，水文水資源大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，如何更好地開展和實(shí)施監(jiān)測、普查、防范災(zāi)害水利建設(shè)等方面的工作需要得到重視。目前，更好地管理和應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)，深入挖掘數(shù)據(jù)的重要信息，最大化地發(fā)揮數(shù)據(jù)信息的作用和優(yōu)勢成為水文水資源開發(fā)和發(fā)展工作的重要內(nèi)容，同時也是工作目標(biāo)，因此需得到重視［5］。

在智能化水文建設(shè)基礎(chǔ)上，需要以GIS 作為基礎(chǔ)及核心，研發(fā)智慧采集技術(shù)、測繪分析技術(shù)、智慧顯示技術(shù)及智慧處理系統(tǒng)，在建立智慧處理系統(tǒng)后形成水文共享及服務(wù)的重要端口，提高水文整體治理管理工作效率和管理能力。

5 結(jié)語

目前，我國在水文水資源領(lǐng)域方面的開發(fā)有了良好的效果和理想的成績，但由于GIS 技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用還不夠成熟和完善，所以需重視GIS技術(shù)應(yīng)用，提高GIS 技術(shù)在水文水資源開發(fā)和管理方面的應(yīng)用效率和質(zhì)量，從而解決水文水資源領(lǐng)域開發(fā)和發(fā)展中存在的問題。明確GIS 技術(shù)的功能和優(yōu)勢，深入了解GIS 在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用表現(xiàn)，包括供水管網(wǎng)信息管理方面的應(yīng)用、空間決策及管理方面的應(yīng)用、防洪減災(zāi)及情報(bào)預(yù)測方面的應(yīng)用、控制水污染及規(guī)劃方面的應(yīng)用和突發(fā)水污染事故方面的應(yīng)用，并且明確未來GIS 在水文水資源的發(fā)展趨勢，主要包括加強(qiáng)空間決策系統(tǒng)建設(shè)、促進(jìn)模型與GIS 有序結(jié)合、建立地理空間數(shù)據(jù)庫及GIS 技術(shù)智能化發(fā)展，從而保證和促進(jìn)GIS 在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展。