水文水資源領域中GIS的應用探索

【摘要】GIS在水文水資源領域的應用，促進了水文研究工作的進展。本文分析了目前水資源研究領域地理信息系統(tǒng)應用中存在的問題，并詳細闡述了水文水資源領域中GIS的應用。

【關鍵詞】水文水資源；GIS；水污染控制；水文情報；水土流失

1、地理信息技術概述

GIS及其發(fā)展狀況地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）也可統(tǒng)稱GIS技術，GIS通過計算機預測分析空間采集數(shù)據(jù)轉換為可視化信息，為相關研究提供準確的數(shù)據(jù)引用、提取編輯、重構轉化等技術優(yōu)勢。而近幾年GIS技術的大力發(fā)展，其功能及發(fā)展概念也有傳統(tǒng)的集成、存儲性應用逐步向智能化、多功能方向轉變，為各項空間性研究提供高精度、實時化信息。因此GIS技術的廣泛應用發(fā)展也逐漸拓展至水文水資源領域，為水文水資源規(guī)劃、水污染控制、水文情報預報、防洪減災、水管網(wǎng)信息管理以及生態(tài)用水量評估等方面具有重要意義。

2、目前水資源研究領域地理信息系統(tǒng)應用中存在的問題

2.1 沒有建立地理信息系統(tǒng)平臺。實際上水文水資源研究領域已經(jīng)十分重視地理信息系統(tǒng)在該領域研究中的巨大潛力，都在開展對GIS技術使用的開發(fā)工作，但是不同研究者之間缺少技術交流，都在根據(jù)自己的情況進行開發(fā)，這樣的結果就是沒有統(tǒng)一標準，做了很多重復性工作，反而使得地理信息系統(tǒng)在研究中的應用效率降低，技術開發(fā)的速度更加緩慢，影響了地理信息系統(tǒng)在水文水資源領域的廣泛應用。

2.2 對地理信息系統(tǒng)的發(fā)展動態(tài)了解不足。面對水文水資源領域的研究工作，地理信息系統(tǒng)展現(xiàn)出來的優(yōu)勢往往是它最基本的功能，而由于缺乏對地理信息系統(tǒng)技術發(fā)展動態(tài)的了解和掌握，使得水文水資源領域仍然應用較為落后的地理信息技術，必然給研究帶來很多困難，影響了地理信息系統(tǒng)在水文水資源領域的功能發(fā)揮。

2.3 地理信息系統(tǒng)對計算結果動態(tài)呈現(xiàn)效果有待加強。地理信息系統(tǒng)有著強大的數(shù)據(jù)采集能力和分析計算能力，但是在對于結果的顯示方面還存在很大的問題，如真實場景的失真和動態(tài)效果的品質(zhì)差，都是地理信息系統(tǒng)需要加強的工作。

3、水文水資源領域中GIS的應用

3.1 GIS技術在水污染控制規(guī)劃中的應用。當前很多城市水污染情況非常嚴重，它是區(qū)域環(huán)境規(guī)劃中的重要組成部分。對于水資源中的總量控制是水污染控制的重點內(nèi)容。在水污染的控制規(guī)劃中，可以用地圖的形式實現(xiàn)每個功能區(qū)水域單元的水質(zhì)分布還有城市排污管網(wǎng)分布的存儲管理；可以用數(shù)據(jù)庫的形式實現(xiàn)對于國民經(jīng)濟統(tǒng)計資料以及污染物種類和數(shù)量的存儲管理。

3.2 GIS 技術在地下水資源勘查中的應用。在水資源規(guī)劃管理中，地下水勘查是較為重要的工作內(nèi)容之一，其最終目的是為了查明某個區(qū)域內(nèi)含水層的基本特征，如空間分布、水利聯(lián)系、地質(zhì)構造以及含水層邊界等?？梢詰肎IS技術，了解并掌握地下水的埋深深度、地表水的補給情況以及蘊藏量等基礎信息，并以空間數(shù)據(jù)及相關成果轉化為模型，反映特定區(qū)域內(nèi)地下水資源的變化規(guī)律及特征，為地下水規(guī)劃管理提供決策依據(jù)。在地下水資源勘查中，主要借助GIS技術構建空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如水文地質(zhì)資料庫、地下水動態(tài)資料庫等，然后通過對數(shù)據(jù)庫的可視化查詢，來預測地下水的動態(tài)發(fā)展趨勢。

3.3 GIS技術在水文情報預報中的應用

3.3.1 信息查詢。水文情報的系統(tǒng)主要借助數(shù)字電子地圖作為依據(jù)，可以方便 GIS 技術應用對于各類水情信息進行查詢以及檢索。

3.3.2 開發(fā)水文模型。因為GIS可以給相關部門提供詳細的地理信息空間分布圖的資料，所以在實際操作過程中可以把流域劃分為很多不規(guī)則單元，依據(jù)相關的分辨率要求，并基于此來考慮降雨的因素，可以給水文模型的開發(fā)提供參考資料。

3.3.3 DEM。DEM是一種數(shù)字高程的模型，可以在計算機中實現(xiàn)對于流域會流的計算，同時還能夠將其與水力學模型結合應用，應用這種模型可以對災情進行快速、客觀的評估和分析。

3.3.4 DEM與分布式水文模型的開發(fā)。GIS可以提供詳細的地理空間信息資料，于是可以將流域劃分為若干個單元，而對于建立分布式的水文模型要充分考慮到降雨等因素的空間分布，應用GIS的DEM可以自動生成流域水洗，從而給分布式水文模型的開發(fā)提供基礎。

3.4 GIS技術在流域面雨量計算中的應用。流域面雨量是水資源管理的主要決策依據(jù)，其計算方法相對較多，常用的有三角形法、等雨量線法、算術平均法等。實踐表明，應用以上方法進行雨量計算時，都需要具備一定的條件，才能確保計算結果的精度。如在流域面積相對較小且雨量資料較為齊全時，通過算術平均法能夠快速、準確地計算出流域面雨量；如果流域的面積較大或是相關資料不充足，則無法使用該方法對面雨量進行精確計算。GIS技術在該方面的應用，使傳統(tǒng)計算方法的不足得到了有效彌補。

例如，業(yè)內(nèi)的專家對模糊優(yōu)選神經(jīng)網(wǎng)絡與GIS預報模型進行了研究，結果表明，GIS在合格率和準確度方面要遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)方法，充分證明了GIS在流域面雨量計算中的優(yōu)越性。

3.5 供水管網(wǎng)信息管理。目前結合GIS技術來規(guī)劃供水工程中的管網(wǎng)設計主要表現(xiàn)呈三類形式：獨立性開放設計；集成二次開發(fā)；單純二次開發(fā)。這其中又屬獨立性開發(fā)模式最為簡單，其開發(fā)過程可做到完全獨立性，對于GIS技術及數(shù)據(jù)依賴性較低；而集成二次開發(fā)則必須嚴格按照GIS技術信息及相關參數(shù)進行開發(fā)規(guī)劃，需借助GIS技術優(yōu)秀的空間信息處理技術來達到可視化供水管網(wǎng)的開發(fā)，同時也是難度最高的開發(fā)模式；單純二次開發(fā)則是基于GIS技術提供信息適當調(diào)整供水管網(wǎng)，其開發(fā)難度僅處于中位水平。在供水管網(wǎng)信息規(guī)劃中運用GIS技術提取編輯水文水資源信息，結合水利計算能力與優(yōu)化選泵點等積極因素為供水管網(wǎng)開發(fā)建設提供良好的指導，有效改善優(yōu)化管網(wǎng)建設方案。

4、結語

綜上，在水文水資源領域中有效的應用GIS地理信息系統(tǒng)，可以為水資源的開發(fā)提供科學、可靠的依據(jù)。但是在具體的應用中，目前的GIS系統(tǒng)還存在著很多不足，這就需要投入更多的人力物力進行研究，促進GIS地理信息系統(tǒng)在水文水資源領域中發(fā)揮的作用。

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