GIS在水文水資源領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

劉宏偉，姚鵬舉

吉林省水文水資源局吉林分局，吉林吉林 132013

0 引言

GIS 全稱地理信息系統(tǒng)，它產(chǎn)生于20 世紀(jì)60 年代。其最開始是用來存儲(chǔ)、提取、分析的一個(gè)關(guān)于地理信息的軟件系統(tǒng)。它能綜合的處理與分析空間數(shù)據(jù)，并且為管理和科研人員提供區(qū)域綜合的規(guī)劃、戰(zhàn)略的決策與方案的選取等可靠的空間和地理信息。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，GIS 的技術(shù)也逐步的從外圍發(fā)展到了內(nèi)核，隨著GIS 技術(shù)的不斷增強(qiáng)，其應(yīng)用的范圍也越來越大。而且本身的能力也可以解決水資源問題，對(duì)于水資源領(lǐng)域的條件也越來越成熟，使得它在區(qū)域水資源規(guī)劃的管理、水情的預(yù)報(bào)以及水文的研究成為現(xiàn)實(shí)。

1 主要應(yīng)用

1.1 在水資源的開發(fā)中的應(yīng)用

在調(diào)查地表的水資源的空間分布時(shí)，水文部門采用GIS 技術(shù)。而且GIS 還用于研究和挖掘地下水資源。在地下水的蘊(yùn)藏量等大量地下水資源的信息的基礎(chǔ)下，GIS 為怎樣多大量級(jí)的開采地下水進(jìn)行了科學(xué)的分析，這對(duì)保護(hù)好地下水資源，并合理的開發(fā)好地下水資源具有重大的決策和支持的作用。例如：黃河下游水資源管理空間決策支持系統(tǒng)、全國(guó)水文水資源綜合項(xiàng)目規(guī)劃等等一系列系統(tǒng)[1]。

1.2 在流域水文模型中的應(yīng)用

把GIS 應(yīng)用于水文模型的發(fā)展成為近年來的主要發(fā)展趨勢(shì)，它利用流域內(nèi)的降水具有時(shí)空分布不均勻的特點(diǎn)，通過DEM 把流域給劃分成為許多個(gè)子流域單位，并且用TOPMODEL 模型作為理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一個(gè)個(gè)分單位的處理產(chǎn)流與匯流過程的分布式降雨的徑流模型，然后再結(jié)合特定的水庫(kù)的汛期資料來進(jìn)行一些模擬的計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。

1.3 在水文情報(bào)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

在GIS 系統(tǒng)中，水文情報(bào)的系統(tǒng)分為以下幾點(diǎn)：

1）關(guān)于模型參數(shù)的確定：在流域水文模型中，大多數(shù)的參數(shù)都與地理信息有關(guān)，例如河長(zhǎng)、寬度，流域的坡度以及土地的利用面積等，都可以直接用GIS 根據(jù)地理信息來確定。而另一些的模型參數(shù)，例如流域的下滲的能力等等也可以間接用GIS 根據(jù)地理信息來分析和計(jì)算；

2）信息的查詢和空間信息的分析：在預(yù)報(bào)系統(tǒng)中，基本上都是以電子的地圖作為背景，利用GIS 的技術(shù)以及數(shù)據(jù)管理的技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了水情信息查詢、檢索以及分析和計(jì)算；

3）DEM 的應(yīng)用：DEM 不僅應(yīng)用在流域的匯流計(jì)算，還應(yīng)用在水力學(xué)模型，從而快速的、客觀的并且準(zhǔn)確的進(jìn)行災(zāi)情的評(píng)估與分析。

4）分布式的水文模型的開發(fā)：因?yàn)镚IS 可以提供詳細(xì)明確的資料嗎，所以可以根據(jù)流域的條件，把流域劃分成滿足分辨率的很多不規(guī)則的、多邊形的單元格，用來考慮降雨等要素在空間分布的不均勻。

1.4 在水土保持中的應(yīng)用

水土流失的類型多種多樣，其中有風(fēng)蝕、水蝕、凍融侵蝕等等各種類型，并且水土流失時(shí)伴隨著大量的滑坡、泥石流、山崩等嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害。如何保持水土流失這是一個(gè)艱巨的任務(wù)。在上世紀(jì)80 年代以來，如此嚴(yán)重的水土流失問題得到了國(guó)家的高度重視，并且先后在主要的江河進(jìn)行了治理工程，而且在重點(diǎn)區(qū)域建立了監(jiān)測(cè)網(wǎng)站，利用遙感技術(shù)的特點(diǎn)、GIS 的強(qiáng)大的信息管理以及全球定位系統(tǒng)的高精確的特點(diǎn)來進(jìn)行統(tǒng)一的管理。用GIS 來監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并且進(jìn)行分析，這樣及時(shí)的可靠的傳遞數(shù)據(jù)，為流域的水土流失治理提供了大力的便捷。

2 發(fā)展趨勢(shì)

GIS 的優(yōu)勢(shì)是，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理與分析功能。它在空間信息的處理上具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，它是研究水文水資源及其利用的極為有利的工具。因?yàn)镚IS 能有效的克服傳統(tǒng)的大尺度的戰(zhàn)略規(guī)劃的缺點(diǎn)，所以它一直被認(rèn)為是一種靈活的規(guī)劃工具。GIS 的管理系統(tǒng)可以自動(dòng)的生成當(dāng)?shù)亓饔蜃匀坏乩硪约吧鐣?huì)要素的底圖，并且以底圖為基礎(chǔ)生成流域水資源供需圖。灌溉的規(guī)劃圖以及等等一系列關(guān)于流域的地圖。還可以進(jìn)行分析，例如：流域內(nèi)的蓄水量、分布以及與社會(huì)的關(guān)系等等一系列的分析。還可以對(duì)單一對(duì)象的相關(guān)的信息進(jìn)行查詢以及剖面的顯示、開采的模擬等等[2]。

往后，伴隨著專業(yè)化的逐步發(fā)展。GIS 肯定會(huì)在軟件的方面率先突破，并且用來專門研究水資源的GIS 會(huì)大量出現(xiàn)。其效率肯定也會(huì)大大提高。但是除了軟件的開發(fā)外，要把軟件學(xué)、軟件系統(tǒng)的思想一起納入水資源的研究之中，這也是以后GIS在水資源領(lǐng)域中發(fā)展取得進(jìn)步的關(guān)鍵。

3 其中的缺點(diǎn)

盡管目前的大多數(shù)GIS 都具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理以及輸入輸出的功能，但是畢竟是以數(shù)據(jù)作為中心，它在水文地理空間的表達(dá)上以及水文現(xiàn)象空間的分析上，其決策的能力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這種現(xiàn)況的主要原因是因?yàn)镚IS 的數(shù)據(jù)模型不能夠準(zhǔn)確明確的表達(dá)地理空間的水文特征。

此外，雖然現(xiàn)在的通用GIS 軟件功能很不錯(cuò)，但是因?yàn)檫@些都不是用來專門來研究水資源的軟件，所以其功能還不算是太完備，這必須要開發(fā)者來進(jìn)行二次的開發(fā)。因?yàn)檫@種非專業(yè)的GIS 軟件，給使用GIS 的科研人員帶來了許多的不便以及極大的限制。并且從某種程度上來看，它會(huì)影響研究成果的可靠性以及實(shí)用性，并且無法徹底最終的解決水資源的管理問題。

4 結(jié)論

GIS 技術(shù)的運(yùn)用大大的促進(jìn)了水文水資源的發(fā)展的同時(shí)也加快了GIS 技術(shù)提升的腳步。地理信息系統(tǒng)（GIS）它是一門新興的計(jì)算機(jī)應(yīng)用科學(xué)，并且在水文水資源領(lǐng)域的作用日益的加大。GIS 在管理、處理以及儲(chǔ)存與分析時(shí)的分布資料，再為以后的開發(fā)規(guī)劃以及運(yùn)行管理的決策時(shí)，可以為水資源與環(huán)境的保護(hù)提供相當(dāng)直觀、科學(xué)的依據(jù)，并且協(xié)助了水文學(xué)科的有關(guān)理論方面的知識(shí)研究，GIS 在其中起到了非常重要的作用。

[1]張群利.基于多源信息融合的巖溶礦區(qū)礦井突水危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，2011.

[2]劉劍鋒，陳琳，王琴.基于GIS的土地定級(jí)估價(jià)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(3).