GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用分析

彭偉剛 趙太陽(yáng) 張 超 / 內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司

GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用分析

彭偉剛 趙太陽(yáng) 張 超 / 內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司

地理信息系統(tǒng)，即GIS技術(shù)以其自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，備受水文地質(zhì)領(lǐng)域青睞，早已成為此領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，得以廣泛應(yīng)用，并獲得了良好的應(yīng)用效果，從而為水文地質(zhì)領(lǐng)域工作的有序進(jìn)行奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。因此，本文主要對(duì)GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析。

GIS技術(shù)；水文地質(zhì)領(lǐng)域；應(yīng)用

一、GIS技術(shù)

GIS技術(shù)屬于空間科學(xué)和信息科學(xué)的有效結(jié)合，其通常是以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為平臺(tái)來(lái)建立的，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的有效收集、整理、存儲(chǔ)、綜合分析、檢索和輸出，為工程施工和工程規(guī)劃提供參數(shù)依據(jù)。實(shí)際上GIS技術(shù)具有非常強(qiáng)大的屬性數(shù)據(jù)管理和空間數(shù)據(jù)管理功能，因此在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。而水文地質(zhì)是一門比較復(fù)雜的領(lǐng)域，引入GIS技術(shù)之后，可以對(duì)其進(jìn)行全方位的分析和研究，其能夠構(gòu)建一套系統(tǒng)性的水文地質(zhì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)，建立直觀的、形象的水文地質(zhì)數(shù)據(jù)模擬和分析模型，以更好的反映地下水的變化情況，為水文地質(zhì)的分析和評(píng)價(jià)奠定良好的基礎(chǔ)。而水文地質(zhì)信息系統(tǒng)的建立一般是以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)的，該系統(tǒng)包括了圖形管理、空間分析、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、決策和評(píng)價(jià)等系統(tǒng)，而且每一個(gè)系統(tǒng)中又包含了一系列的子系統(tǒng)，具體如圖1所示。

圖1水文地質(zhì)信息系統(tǒng)

二、GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用

（一）地下水資源管理

GIS技術(shù)應(yīng)用在水資源科學(xué)管理上，主要體現(xiàn)在合理開發(fā)與應(yīng)用上，還可以有效推動(dòng)地下水資源的深入聯(lián)合研究，加強(qiáng)地下水資源的科學(xué)管理。地下水空間分析模型和地理信息系統(tǒng)相聯(lián)接，通過(guò)結(jié)合，促使GIS地下水資源管理間的相互促進(jìn)、相互管理。通過(guò)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)分析，可以進(jìn)一步優(yōu)化地下水資源管理系統(tǒng)，從而更好地促進(jìn)水資源管理與利用。在地下水資源的開發(fā)和規(guī)劃上，建立信息系統(tǒng)，相關(guān)管理模型，可以促使地下水資源管理工作更好進(jìn)行，以此提高工作效率和質(zhì)量，合理調(diào)度地下水與地表水，以此更好展現(xiàn)GIS技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，這對(duì)水資源管理有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

（二）繪制地下水位等位線圖

在水文地質(zhì)領(lǐng)域，可以借助GIS技術(shù)的TIN模型或GRD模型，繪制地下水位等值線圖。TIN模型通常是把原始數(shù)據(jù)點(diǎn)按照一定的還要求轉(zhuǎn)化為三角形剖分，然后對(duì)其構(gòu)建鄰接拓?fù)潢P(guān)系，根據(jù)剖分特點(diǎn)來(lái)繪制等值線圖。GRD模型需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行格網(wǎng)化插值處理，這里所提及到的格網(wǎng)化需要借助相關(guān)的數(shù)學(xué)模型來(lái)對(duì)那些雜亂分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行插值處理，從而獲取規(guī)則間距的數(shù)據(jù)點(diǎn)。

（三）地面沉降

伴隨著GIS技術(shù)不斷更新和發(fā)展，應(yīng)用范圍開始朝向地面沉降領(lǐng)域發(fā)展，以此更進(jìn)一步提高了地位的重要性。在對(duì)MapbasicD工具應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)護(hù)具查詢，可視化處理模塊應(yīng)用，構(gòu)建了地面沉降預(yù)測(cè)系統(tǒng)，以此讓GIS技術(shù)與地面沉降有機(jī)結(jié)合，形成可視化研究系統(tǒng)。與此同時(shí)，在ArcGIS平臺(tái)建立了相應(yīng)的地面沉降管理體系，對(duì)此領(lǐng)域進(jìn)行了科學(xué)檢測(cè)，并優(yōu)化管理過(guò)程，從而促使地面沉降對(duì)水位檢測(cè)影響更具體化，以此呈現(xiàn)出具象化管理態(tài)勢(shì)。還包括焦道振等依托三維仿真技術(shù)和地理信息系統(tǒng)，多種系統(tǒng)應(yīng)用促使地面沉降信息更加體系化，讓系統(tǒng)管理更科學(xué)合理。

（四）地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)及污染物分析

由于GIS具備良好的信息收集和處理能力，其在地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)和污染物分析中倍受青睞。國(guó)內(nèi)對(duì)地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)和污染物分析具有比較好的效果，設(shè)計(jì)人員在GIS圖形管理技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，綜合評(píng)價(jià)所監(jiān)控的地下水水質(zhì)情況，并建立與之相應(yīng)的評(píng)價(jià)模型，以此實(shí)現(xiàn)地下水綜合評(píng)價(jià)方法和GIS技術(shù)的有機(jī)融合，提高水質(zhì)評(píng)價(jià)及污染物分析的準(zhǔn)確性，多元化水質(zhì)及污染成分的檢測(cè)手段，加強(qiáng)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)。另外，充分合理利用GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水中重金屬污染程度的綜合評(píng)估，結(jié)合GIS的數(shù)據(jù)管理與空間分析功能，區(qū)分并對(duì)比地下水水質(zhì)化學(xué)類型，以此準(zhǔn)確掌握地下水水質(zhì)質(zhì)量，促進(jìn)評(píng)價(jià)結(jié)果產(chǎn)生。在地下水污染分析評(píng)價(jià)中，切實(shí)應(yīng)用GIS技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)地下水防污性能。

（五）水文地質(zhì)調(diào)查

水文地質(zhì)調(diào)查涉獵范圍十分廣泛，其中水文地質(zhì)測(cè)繪、物探、鉆探等，都屬于其范圍，所以只有切實(shí)將GIS技術(shù)應(yīng)用到水文地質(zhì)調(diào)查中，才能夠更好地實(shí)現(xiàn)綜合應(yīng)用。而為了充分發(fā)揮GIS技術(shù)的作用，必須合理處理和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，建立穩(wěn)定的數(shù)據(jù)錄入和分析平臺(tái)，以此確保在野外調(diào)查時(shí)，可以及時(shí)處理和分析數(shù)據(jù)信息，提高準(zhǔn)確率和效率。在實(shí)際水文地質(zhì)調(diào)查中，切實(shí)結(jié)合GIS的空間數(shù)據(jù)處理能力，可以深入探索，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)地表徑流和礦區(qū)總體補(bǔ)徑排關(guān)系的立體化，從而為地形復(fù)雜區(qū)域的水文地質(zhì)調(diào)查提供更多的技術(shù)支持。

（六）地下水保護(hù)

地下水保護(hù)是我國(guó)科學(xué)研究的一大主要方向，對(duì)水源保護(hù)區(qū)域進(jìn)行合理劃分，重點(diǎn)保護(hù)比較脆弱的地下水資源備受重視。GIS技術(shù)在地下水資源保護(hù)中的作用十分明顯，地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)的應(yīng)用效果十分突出，在非點(diǎn)源污染調(diào)查與評(píng)價(jià)方面也有更好的效益，正是如此，其得以在地下水保護(hù)中廣泛應(yīng)用。

三、GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域的發(fā)展前景

首先，推動(dòng)地下水?dāng)?shù)值模型與RS和GIS技術(shù)的有效融合。RS和GIS的柵格數(shù)據(jù)與地下水?dāng)?shù)值模型中采用的離散網(wǎng)格有很多的相似點(diǎn)，所以，可以適當(dāng)采取一定手段實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合。RS和GIS的柵格數(shù)據(jù)還具有豐富的數(shù)據(jù)信息，RS可以提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)信息，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，所以，實(shí)現(xiàn)地下水?dāng)?shù)值模型與RS和GIS技術(shù)的融合，可以把計(jì)算模型按照一定的方式生成以柵格為計(jì)算單元的分布式模型。其次，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，WEB GIS的發(fā)展備受關(guān)注。WEB GIS系統(tǒng)具備標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?qū)崿F(xiàn)地下水?dāng)?shù)據(jù)信息共享，以確保相關(guān)部門及時(shí)、準(zhǔn)確獲取所需數(shù)據(jù)信息，了解各地區(qū)地下水?dāng)?shù)據(jù)信息，以便于開展相關(guān)工作。再次，將3S技術(shù)、專家系統(tǒng)（ES）、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、決策支持（DSS）等技術(shù)引入到水文地質(zhì)領(lǐng)域，構(gòu)建一套綜合水資源管理評(píng)價(jià)體系，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有數(shù)據(jù)的多維可視化顯示、輸出和查詢，還能夠虛擬再現(xiàn)地表水系統(tǒng)和地下水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)流域水資源的統(tǒng)一管理。最后，將GIS技術(shù)、模擬技術(shù)和人工智能技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建系統(tǒng)性水資源管理決策支持體系，這既是水文地質(zhì)管理的重要組成部分，還可以為水資源管理決策提供有效參考。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，GIS技術(shù)是得以在水文地質(zhì)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，并切實(shí)發(fā)揮了良好作用，在地下水資源管理、繪制地下水位等位線圖、地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)、地下水保護(hù)等中應(yīng)用，獲得了顯著效果。由此可見，在水文地質(zhì)領(lǐng)域切實(shí)應(yīng)用GIS技術(shù)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。在以后的發(fā)展過(guò)程中，可以加強(qiáng)地下水模型與GIS技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，并加大對(duì)網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的研究與開發(fā)，構(gòu)建一套完善的水資源管理體系，從而更好地為水文地質(zhì)工作提供服務(wù)。

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