3S技術(shù)在地下水管理與開發(fā)中的應(yīng)用

曹佳云,付曉婷,賀 丹

(西北大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院,陜西西安 710127)

地下水在我國水資源利用中占有重要的地位,特別在北方地區(qū)具有戰(zhàn)略性重要作用。地下水約占全國水資源總量的 1/3,在我國北方地區(qū),地下水在許多地區(qū)和城市已成為唯一水源。隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展和人口繼續(xù)增加,城市開發(fā)利用地下水日益廣泛,迄今地下水已經(jīng)成為我國城市和工農(nóng)業(yè)用水的主要水源,全國三分之二的城市以地下水作為主要的供水水源,約四分之一的農(nóng)用田灌溉靠地下水。地下水開采總量超過1 000億 m3,約占全國用水量的 15%～20%。由此可見,地下水的管理開發(fā)是關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題。

RS和 GPS技術(shù)與 GIS的集成應(yīng)用,方便研究人員在地下水研究過程中獲取快速、準(zhǔn)確的定位信息,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的快速更新,并在分析決策模型支持下,快速完成多維、多元復(fù)合分析。目前 3S在地下水天然資源評價(jià)工作中的應(yīng)用多是單項(xiàng)技術(shù)的獨(dú)立應(yīng)用或是(RS+GIS)或(GPS+GIS)的應(yīng)用模式,并沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上 3S的一體化或 3S的綜合應(yīng)用。因此,“3S”一體化及其應(yīng)用將對地下水管理和開發(fā)具有深遠(yuǎn)的意義。

1 3S技術(shù)在地下水管理與開發(fā)方面的應(yīng)用

1.1 GIS技術(shù)在地下水領(lǐng)域的應(yīng)用

GIS之所以被越來越廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)中去,一個(gè)最主要的原因就是其自身具有強(qiáng)大的空間信息查詢與分析功能,以及可視化表達(dá)功能。一直以來,由于地下水系統(tǒng)的特殊性,在地下水管理中,往往缺乏對水文地質(zhì)條件的認(rèn)識以及污染物觀測的不確定性,使得刻畫污染物特征的工作成果大打折扣。但是利用GIS技術(shù)能夠?qū)λ|(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解譯,在 GIS下,可以提供各種智能標(biāo)注和制圖表達(dá)需求。GIS因其精湛的分析和制圖能力,也能夠?yàn)殚_發(fā)基于 GIS的地下水模型和包氣帶模型、模型的校正識別以及結(jié)果的顯示提供一個(gè)強(qiáng)大的平臺。

GIS是一種重要的信息組織和管理工具,因此 GIS技術(shù)在地下水研究領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用,主要包括：基于 GIS的區(qū)域地下水資源評價(jià)、區(qū)域地下水資源管理、地面沉降研究、地下水水質(zhì)評價(jià)及污染物分析,以及 GIS與數(shù)值模擬技術(shù)的結(jié)合等(嚴(yán)峰,2005)。

地下水系統(tǒng)十分復(fù)雜,地下水研究的信息量也很大,除了以一般的二維圖件和文字來表達(dá)描述之外,真三維和四維的空間模擬、時(shí)空模型的建立以及綜合空間分析將成為地下水研究中的一個(gè)熱點(diǎn),真三維和四維 GIS技術(shù)應(yīng)用于地下水量、溶質(zhì)運(yùn)移、水質(zhì)、地下水動態(tài)變化等方面的模擬,不僅需要真三維和四維 GIS,而且還需要真三維水文地質(zhì)概念模型和數(shù)學(xué)模型與之配套,為地下水天然資源評價(jià)工作提供更良好、直觀的表達(dá)方式。

從 20世紀(jì) 80年代末開始,研究者已經(jīng)將 GIS應(yīng)用到地下水資源開發(fā)和模擬等領(lǐng)域,隨著 GIS技術(shù)的發(fā)展,GIS被研究者越來越多地應(yīng)用到地下水研究的各個(gè)領(lǐng)域。Adams等人(1993)開發(fā)了一個(gè)基于 GIS的空間數(shù)據(jù)模型——WELLHEAD,能夠?qū)崿F(xiàn)交互式和圖形化地查看和檢索地下數(shù)據(jù)。WELLHEAD利用了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模擬,屬于一個(gè)基于特征的系統(tǒng)。Hudak等人(1995)開發(fā)了一個(gè)基于 GIS的地下儲油罐管理系統(tǒng),并應(yīng)用在德克薩斯州 Denton市 136個(gè)加油站。結(jié)果發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)對儲油罐清單是很有效的,能主動識別有可能存在問題的設(shè)施。一旦油品滲漏或者溢出,這個(gè)管理系統(tǒng)就能支持減輕地下污染的應(yīng)急措施的執(zhí)行。W atkins等(1996)對 GIS在地下水流模擬中的應(yīng)用進(jìn)行了很好的總結(jié),并討論了 GIS的用途和未來的發(fā)展方向。Almasri和 Kaluarachchi(2004)介紹了一種基于 GIS的模擬方法,來評價(jià)地面氮負(fù)荷和相應(yīng)的氮淋失到地下水中的變化。模擬結(jié)果表明,牛糞是本地僅次于肥料的主要的氮源。土地利用類型的變化對氮淋失有明顯的影響。Gossel等人(2004)針對撒哈拉沙漠東部努比亞砂巖含水層,開發(fā)了一種三維的基于 GIS的地下水流模型。在穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流條件下,對該模型進(jìn)行了校正,然后再用來模擬含水層對過去 25000年的氣候變化的響應(yīng)。

國內(nèi)楊慶、奕茂田(1999)利用 GIS分別繪制了影響含水層脆弱性評價(jià)的編圖。王文科、姜桂華等(2002)開發(fā)了基于GIS的地下水脆弱性評價(jià)系統(tǒng),并將其應(yīng)用于關(guān)中盆地地下水脆弱性評價(jià)與編圖中,取得了良好的效果。劉明柱等(2002)通過對地下水資源系統(tǒng)特點(diǎn)的分析,應(yīng)用 GIS建立了地下水資源評價(jià)系統(tǒng),對系統(tǒng)內(nèi)部不同空間對象采用不同的空間分析方法,揭示了區(qū)域地下水系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系,對整個(gè)區(qū)域地下水系統(tǒng)的富水性進(jìn)行了評價(jià)。雷能忠等(2003)利用 Arc/In fo和 Map Info軟件的空間數(shù)據(jù)處理和制圖功能,以安徽省淮北地區(qū)為例,建立起一種實(shí)際可操作的淺層地下水資源量計(jì)算和制圖方法。在地下水資源管理信息系統(tǒng)的研制方面,北京市地質(zhì)工程勘察院(1996)、宮輝力等(1996)、廣州市水利局(2000)、陳剛等(2000)分別研制了基于 GIS的水資源管理(和決策)信息系統(tǒng)。朱少霞等(2005)設(shè)計(jì)了基于 GIS的地下水空間分析系統(tǒng)。

GIS技術(shù)應(yīng)用到地下水管理與研究領(lǐng)域中,不僅大幅度提高了地下水管理與研究工作的質(zhì)量和效率,還可利用 GIS的強(qiáng)大功能來獲取更廣泛、準(zhǔn)確的空間參數(shù),展示地下水滲流場的時(shí)空變化過程。地下水模擬的結(jié)果亦可在 GIS中存儲、處理,以便產(chǎn)生更高層次的管理決策支持信息,深刻地影響和改變當(dāng)前的地下水管理與研究工作。主要體現(xiàn)在以下三方面：首先,增強(qiáng)了空間區(qū)域的綜合能力。GIS已成為體現(xiàn)地下水資源區(qū)域性、空間性與動態(tài)性特點(diǎn)的技術(shù)保證之一;其次,強(qiáng)化了動態(tài)分析功能。GIS已具備了分析地下水系統(tǒng)演變過程和描述其未來變化趨勢的能力;再次,提高了可視化技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域中的地位和作用。生動直觀的圖形圖像不僅是研究成果的主要表現(xiàn)形式,而且也是重要的研究手段和研究成果實(shí)用化的有效途徑。因此,GIS技術(shù)在地下水管理與開發(fā)的成功應(yīng)用,對二者的發(fā)展都將產(chǎn)生巨大的促進(jìn)作用。

1.2 遙感技術(shù)地下水領(lǐng)域的應(yīng)用

遙感具有實(shí)時(shí)獲得覆蓋大范圍以及難以到達(dá)區(qū)域的空間數(shù)據(jù)、光譜數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)的優(yōu)勢,這使其成為地下水資源開發(fā)、評價(jià)和管理中一個(gè)非常便利的工具(Chowdhury等,2003)。對于那些地質(zhì)和地圖信息缺乏或者不準(zhǔn)確地區(qū)來說,衛(wèi)星數(shù)據(jù)的水文地質(zhì)解譯是的一種重要的調(diào)查工具,它提供了關(guān)于地下水分布和運(yùn)移的控制因素(如地質(zhì)、巖性、地形、土壤、土地利用/覆蓋、排水模式、線性構(gòu)造等)的快捷有用的基礎(chǔ)信息。結(jié)構(gòu)特征(如斷層、裂隙和其它線性或曲線特征)可以顯示地下水的可能存在。沉積地層(即沖積沉積物和冰磧物)或者某些巖石露頭等其它特征也可以指示潛在的含水層。牛軛湖和古河道的存在是沖積沉積物很好的指示物。淺層地下水也可以根據(jù)土壤水分測量、植被類型和模式的變化進(jìn)行推測。在干旱區(qū),植被特征可以指示地下水的埋深和水質(zhì)情況?？梢詮耐寥馈⒅脖缓蜏\層地下水、上層滯水推測出某個(gè)流域地下水的補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)。此外,遙感測量到的地表溫度的差異(是由近地表地下水造成的)可以識別沖積沉積物、淺層地下水、泉或者滲流。如果用熱紅外傳感器在長期無雨后所做的地表溫度測量,可以繪制區(qū)域淺層地下水位,推斷地下水的補(bǔ)給和排泄。

從衛(wèi)星圖像或者航空照片中獲得的重要的地形特征,可以用于評價(jià)多種水文地質(zhì)背景下的地下水條件(如分布、埋深、流動類型、數(shù)量或者水質(zhì)),見表 1(Madan K.Jha,A livia Chowdhury等,2007)。

表1 從遙感數(shù)據(jù)獲得用于評價(jià)地下水條件的明顯地形物理特征(修訂自 Todd,1980;Todd和 Mays,2005)

遙感在地下水領(lǐng)域的應(yīng)用,根據(jù)遙感應(yīng)用可以分為：1)數(shù)據(jù)源,通過遙感解譯獲得地下水的有用信息 2)地下水專題制圖 3)地下水建模 4)雷達(dá)測距 5)遙感探測地下水分布 6)水文地質(zhì)分析及過程動態(tài)監(jiān)測。按地下水領(lǐng)域可以分為：1)遙感找水 2)水質(zhì)評價(jià) 3)地下水資源探測與評價(jià) 4)地下水水位與水量預(yù)測等。Farnsworth等(1984),Waters等(1990),Engman和 Gurney(1991)以及 Meijerink(2000)很好地總結(jié)了遙感在地下水水文學(xué)中的應(yīng)用,揭示出遙感已經(jīng)被廣泛地用來補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)化的地球物理技術(shù)。Meijerink(2000)認(rèn)識到遙感在地下水補(bǔ)給研究中的重要性,并認(rèn)為遙感能在很大程度上輔助傳統(tǒng)的評價(jià)和模擬技術(shù)。朱君等(2008)重點(diǎn)闡述了定量遙感在地下水找水、地下水水源探測與評價(jià)、地下水水量與水位預(yù)測、地下水水質(zhì)研究等領(lǐng)域中的應(yīng)用。說明該技術(shù)是定量研究地下水資源預(yù)測、評價(jià)及探測等的重要手段之一,具有廣闊的應(yīng)用前景。

Salama等人(1994)利用航空照片和 Landsat(TM)數(shù)據(jù)制作了澳大利亞西部鹽河系統(tǒng)的地形圖、地質(zhì)圖和結(jié)構(gòu)圖,以對控制該地區(qū)地下水補(bǔ)給和排泄機(jī)制的單元進(jìn)行分類。利用地貌類型的水文地質(zhì)解譯和源自 TM分析的水文地貌單元的分類來確定補(bǔ)給區(qū)和排泄區(qū)。Srivastava(2002)綜合遙感數(shù)據(jù)和水文資料,研究印度北方邦 Ken Graben地區(qū)詳細(xì)的地下情況、含水層幾何形狀和地下水水質(zhì)。作者利用 IRS LISS-I/II數(shù)據(jù)來探測研究區(qū)的地質(zhì)、地貌和結(jié)構(gòu)。識別出埋藏的管道和兩類不同的地基沉降,二者影響了研究區(qū)含水層的幾何形狀、地下水潛力和地下水水質(zhì)。Oldenborger等人(2003)應(yīng)用探地雷達(dá)(GPR)和磁導(dǎo)計(jì)來確定加拿大安大略湖 Fanshawe三角洲地區(qū)冰積 -沖積砂礫石沉積物的滲透系數(shù)的空間分布。比較磁導(dǎo)數(shù)據(jù)和雷達(dá)數(shù)據(jù)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,結(jié)果表明可以根據(jù)雷達(dá)疊加速度的水平相關(guān)結(jié)構(gòu)直接推測滲透系數(shù)的水平相關(guān)結(jié)構(gòu)。P.Brunner等(2010)介紹了地下水模型試驗(yàn)中利用遙感觀測數(shù)據(jù)的可行性,并通過博茨瓦納和中國的實(shí)例對其進(jìn)行了驗(yàn)證。主要可行的事是：1)利用遙感數(shù)據(jù)為模型建立一些空間分布的輸入?yún)?shù)集;2)在利用從遙感取得的空間分布數(shù)據(jù)校正的時(shí)候,約束模型。二者都能從概念和數(shù)字上改進(jìn)模型。

國內(nèi)李廷祺等(1998)從 MSS圖像判別含水層的巖性,區(qū)域地形地貌特征和地表水補(bǔ)給源,結(jié)合其成因類型對塔里木盆地地下水量、水質(zhì)和埋藏深度等因素進(jìn)行分析,按礦化度對地下水進(jìn)行分類,定性地描繪了地下水量和地下水位的分布。朱第植等(2000)針對南疆民豐戈壁沙漠地區(qū),應(yīng)用遙感技術(shù),在地貌、水系、構(gòu)造、古河道等系列解譯的基礎(chǔ)上,根據(jù)不同植被的影像特征建立了找水模型。塔西甫拉提?特依拜等(2002)利用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)評價(jià)干旱區(qū)綠洲 -荒漠交錯(cuò)帶地下水位的分布作為主要研究目的,使用全波段 Landsat-7ETM+圖像,用遙感 -數(shù)學(xué) -模型學(xué)融合的研究方法,利用實(shí)地考察的地下水位、土壤水分和其他輔助資料,建立了土壤水分和地下水位的實(shí)驗(yàn)方程,提出了評價(jià)地下水位分布的遙感模型—GLDRS模型,并利用該模型對新疆策勒綠洲-荒漠交錯(cuò)帶進(jìn)行了實(shí)地驗(yàn)證。喬彥肖(2005)對太行山前河北平原,采用遙感技術(shù)進(jìn)行了地下水資源調(diào)查評價(jià)。充分利用衛(wèi)星遙感(ETM+)圖像數(shù)據(jù)以及綜合其他常規(guī)資料,準(zhǔn)確的圈定出山前沖洪積扇的范圍,劃分出它們的形成期次和扇體結(jié)構(gòu),恢復(fù)了主要河流的水流系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上,推測出具有開采潛力的地下水富水區(qū) 6處。

1.3 GPS技術(shù)在地下水領(lǐng)域的應(yīng)用

GPS全球定位系統(tǒng)是美國在 20世紀(jì) 70年代開始研制,具有在海陸空全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)。其技術(shù)特點(diǎn)是：①全球、全天候;②功能多,精度高,連續(xù)提供動態(tài)目標(biāo)的三維位置、三維航速和時(shí)間信息。③實(shí)時(shí)定位速度快,可在 1s內(nèi)完成。④抗干擾性能好,保密性強(qiáng)。⑤操作簡單,觀測方便。

使用 GPS采集器測量經(jīng)緯度、高程等既快速又準(zhǔn)確,它采用差分定位,精度可達(dá)到厘米級和毫米級,提高測量的精度,因此通過 GPS采集器實(shí)地測量,不僅對現(xiàn)有觀測井位有了比較真實(shí)的客觀記錄,對以前的誤差進(jìn)行了修改,并能夠真實(shí)地反映地下水動態(tài)變化情況所影響的區(qū)域。

王海英等(2005)在將 GPS、GIS技術(shù)與 PMWIN地下水模型技術(shù)應(yīng)用到冀北壩上高原綜合資源評估中提到,GPS在資源評估中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在：①用于項(xiàng)目縣地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中監(jiān)測井的定位工作;②利用 GPS技術(shù)具有精度高,方便易操作特點(diǎn),完成評估區(qū)現(xiàn)有各類農(nóng)用灌溉機(jī)井了普查工作,可以大大提高普查精度,縮短普查時(shí)間。

1.4 綜合應(yīng)用

以 GIS為核心的 3S(RS、GIS和 GPS)技術(shù)的集成,構(gòu)成了對空間數(shù)據(jù)適時(shí)進(jìn)行采集、更新、處理、分析及為各種實(shí)際應(yīng)用提供科學(xué)的決策咨詢的強(qiáng)大技術(shù)體系。三種技術(shù)的結(jié)合根據(jù)實(shí)際需要而定,其中GIS起著關(guān)鍵性的作用。把這三門學(xué)科綜合到一起的最基本的部分是把RS和GIS綜合到一起。

地理信息系統(tǒng)(GIS)已經(jīng)成為一種處理空間數(shù)據(jù)和地下水領(lǐng)域決策制定的有效工具。遙感數(shù)據(jù)是提供陸地和水信息的主要來源之一?？捎酶鞣N不同的遙感軟件包(如 PCI、ENVI、ERDAS IMAGINE等)對這些數(shù)字化的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行有效解譯和分析,這樣能比較容易地將這些信息輸入 GIS環(huán)境,實(shí)現(xiàn)與其它類型數(shù)據(jù)的整合,然后再做分析。毫無疑問,GIS工具以計(jì)算機(jī)的準(zhǔn)確度和最小的人為誤差風(fēng)險(xiǎn),實(shí)現(xiàn)了海量水文數(shù)據(jù)和水文地質(zhì)數(shù)據(jù)的快速組織、量化和解譯。GPS以其精確的測位技術(shù)為對下井位以及水位等監(jiān)測提供了精確的定位數(shù)據(jù)。將 GIS、RS與GPS三者綜合應(yīng)用到地下水管理與開發(fā)方面已經(jīng)有了不少的研究和應(yīng)用實(shí)例：

Musa等人(2000)利用遙感和 GIS的綜合系統(tǒng)繪制了各種專題圖,對馬來群島 Langat盆地的地下水開采潛力進(jìn)行了分類。他們利用 Landsat TM數(shù)據(jù)、地形圖、土壤分布圖和其它相關(guān)的野外數(shù)據(jù)繪制了各種專題圖層,如年降雨量、巖性、線性構(gòu)造密度、排水密度、土地利用、地面高程、坡度和土壤類型,并利用改進(jìn)的 DRASTIC模型將所有的圖層綜合起來。根據(jù)地下水開發(fā)潛力的適宜性或相關(guān)性,對每個(gè)專題圖層上的多邊形進(jìn)行分類,再賦以適當(dāng)?shù)臋?quán)重。最后,利用地下水潛力模型將所有的專題圖層綜合起來,得到一個(gè)總圖層。結(jié)果表明,在堅(jiān)硬的基巖地區(qū),利用基于 GIS的模型,對專題圖層進(jìn)行綜合評價(jià)是最適合進(jìn)行地下水潛力分區(qū)的方法。

Ramlingam和 Santhakumar(2002)利用遙感和 GIS技術(shù),探索出印度 Tam il Nadu邦能夠發(fā)揮地下水調(diào)蓄作用的合適的補(bǔ)給區(qū)和蓄水構(gòu)造。該研究利用 IRS LISS-III衛(wèi)星數(shù)據(jù)和野外收集到的其它間接信息制作了各種專題圖,利用ArcInfo GIS軟件包確定出合適的人工補(bǔ)給區(qū)。他們將補(bǔ)給區(qū)劃分為“高度適宜”、“中等適宜”、“不適宜”和 “差”四類。根據(jù)地形條件和適宜性分區(qū),給出了適宜補(bǔ)給的構(gòu)造。他們的結(jié)論是：利用 GIS所做的分區(qū)以及建議的取水設(shè)施的類型和位置是可取的,成功率超過了 90%。

Lamble和 Fraser(2002)利用衛(wèi)星圖像和輔助數(shù)據(jù),為澳大利亞新南威爾士默里河谷灌區(qū)開發(fā)了一個(gè)基于 GIS的地下水預(yù)測模型。該模型能夠預(yù)測由地下水位上升造成的鹽漬化風(fēng)險(xiǎn)。

Erhan Sener等(2006)聯(lián)合運(yùn)用遙感和 GIS方法,制作了不同的專題地圖,包括年降雨量分布圖、土地利用圖、地質(zhì)圖、線性構(gòu)造密度分布圖、地形高程圖、斜坡分布圖和水網(wǎng)密度圖等。利用基于GIS技術(shù)開發(fā)出來的模型對這些專題地圖進(jìn)行綜合評價(jià),用于預(yù)測地下水的潛力區(qū),進(jìn)而為土耳其西南部的布爾杜爾市尋找新的地下水源。

吳泉源等(2001)運(yùn)用 RS、GIS技術(shù)對龍口市地下水資源進(jìn)行了時(shí)空模擬分析。結(jié)合當(dāng)?shù)匦杷F(xiàn)狀分析和未來需水預(yù)測,對地下水資源開發(fā)利用進(jìn)行了規(guī)劃。王海英等(2005)將全球定位系統(tǒng) GPS、地理信息系統(tǒng)(GIS),地下水模型技術(shù)(PMWIN)聯(lián)合應(yīng)用到冀北壩上高原的資源綜合評估中,利用模型來用來評估地下水在農(nóng)畜業(yè)及可持續(xù)利用;通過相關(guān)評價(jià)指標(biāo)體系,從水量、土地質(zhì)量、地形坡度等方面完成模型區(qū)水土資源的灌溉適宜性等級劃分工作;將灌溉適宜性分析結(jié)果與預(yù)測的地下水水位結(jié)果相疊加,完成了水資源管理區(qū)劃分和政策措施。

2 問題與展望

2.1 中國 3S技術(shù)在地下水管理和開發(fā)的應(yīng)用的主要問題

國外 3S技術(shù),特別是 GIS與 RS技術(shù),在地下水管理和開發(fā)方面的綜合應(yīng)用研究范圍廣、方法也比較完善,我國在利用遙感和GIS技術(shù)進(jìn)行的地下水研究雖然出現(xiàn)了一些新的領(lǐng)域,但是這些研究非常有限。此外,大部分研究實(shí)際上只是示范了遙感數(shù)據(jù)和/或 GIS軟件的應(yīng)用。并且通常缺少標(biāo)準(zhǔn)方法和利用野外數(shù)據(jù)對遙感和GIS結(jié)果進(jìn)行的驗(yàn)證。基于GIS的地下模擬也很受限制,盡管對該領(lǐng)域的知識在不斷增加。

在我國,遙感和 GIS應(yīng)用受限和標(biāo)準(zhǔn)方法缺乏的主要原因是,政府為保證安全性,限制了地圖和遙感數(shù)據(jù)的使用,無法得到能夠滿足真正需要的數(shù)據(jù)。另外,缺少甚至沒有地下水監(jiān)測設(shè)施也導(dǎo)致了野外數(shù)據(jù)的不足。當(dāng)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始用現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行地下水的實(shí)時(shí)監(jiān)測時(shí),大部分發(fā)展中國家仍在沿用一些傳統(tǒng)手段,仍然沒有合適可靠的地下水監(jiān)測計(jì)劃。除了這些主要的限制因素外,還有一些更為復(fù)雜問題,如：①高分辨率的遙感數(shù)據(jù)沒有得到私人、公共和高校的使用;②缺乏數(shù)據(jù)發(fā)布設(shè)施;③遙感數(shù)據(jù)的成本很高;④缺乏對這些正在開發(fā)的技術(shù)的認(rèn)識;⑤缺乏足夠的基礎(chǔ)設(shè)施、培訓(xùn)和支持;⑥政府規(guī)劃和開發(fā)部門中缺乏高級技術(shù)人才;⑦遙感和 GIS軟件包及附件的價(jià)格昂貴。

解決上述一些限制的切實(shí)可行的應(yīng)急方法包括：①亟待開發(fā)一個(gè)數(shù)據(jù)共享平臺,確保能以合理的價(jià)格快速獲取和更好地發(fā)布遙感數(shù)據(jù);②通過正確的培訓(xùn)和支持,增加政府和私人部門使用遙感和GIS技術(shù)的意識和熟練程度;③改進(jìn)和更新基礎(chǔ)設(shè)施,以緊跟這些技術(shù)的最新發(fā)展。至于遙感數(shù)據(jù)的局限性,鑒于一些發(fā)達(dá)國家對高分辨數(shù)據(jù)在內(nèi)的遙感數(shù)據(jù)的自由分布和相對容易的獲取,發(fā)展中國家應(yīng)該慎重地取消或放松對遙感數(shù)據(jù)和地圖的安全限制,除非一些涉及到危害國家安全的案例(Narayana,1999)。另外,迫切需要在全國范圍內(nèi)建立足夠的地下水監(jiān)測設(shè)施,推動野外調(diào)查,以確保新興的遙感和 GIS技術(shù)的有效應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)對寶貴的地下水資源的可持續(xù)開發(fā)和管理。

2.2 展望

遙感技術(shù)通過提供獨(dú)特的新數(shù)據(jù)補(bǔ)充了傳統(tǒng)的野外數(shù)據(jù),未來極有可能使地下水監(jiān)測和管理發(fā)生革命性的變化。迅速發(fā)展的 GIS技術(shù)將在處理海量的時(shí)空數(shù)據(jù),有效進(jìn)行數(shù)據(jù)的解譯、分析和顯示中發(fā)揮重要作用,盡管這些應(yīng)用會產(chǎn)生一些新的問題。水文地質(zhì)學(xué)家面臨的挑戰(zhàn)是,如何利用遙感技術(shù)將地下水流和運(yùn)移過程進(jìn)行可視化,有效解譯遙感數(shù)據(jù),以及開發(fā)經(jīng)濟(jì)的非侵入性野外測量技術(shù),來開拓地下水水文學(xué)的新領(lǐng)域和現(xiàn)有領(lǐng)域。這些發(fā)展必定會使我們能夠以一種真正可持續(xù)的并與環(huán)境相協(xié)調(diào)的方法,開發(fā)和管理珍貴的地下水資源。

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