GIS在水資源管理中的應用研究

劉鵬飛

【摘要】隨著信息技術的不斷發(fā)展，GIS技術也隨之不斷發(fā)展，其應用范圍將更加廣泛、功能更加強大，而GIS技術在水資源研究與管理中應用的意義將更大。本文筆者對GIS在水資源管理中的應用進行了分析探討，希望對相關從業(yè)人員具有借鑒意義。

【關鍵詞】GIS；水資源管理；應用

引言

GIS集成了多學科信息技術，是搭建在此基礎上的基礎平臺與綜合環(huán)境，并且是對不同領域信息與不同信息源進行協(xié)調(diào)的理想技術。目前，多功能、多目標與多層次集一體的評價分析模型與空間決策支持系統(tǒng)可以通過GIS實現(xiàn)，為了跟上社會發(fā)展潮流，GIS在水文水資源領域中的應用功能需要升級轉(zhuǎn)化。

1、GIS在水文水資源中的應用概述

地理信息系統(tǒng)可以看作是一種以分析處理空間數(shù)據(jù)為基礎的應用技術，地理信息本身所具有的特點可以決定GIS技術在研究水資源領域時普遍應用的前景。

1.1 水資源評價與規(guī)劃應用

大量空間信息在水資源評價與規(guī)劃應用中體現(xiàn)，例如水文站控制斷面位置、實測水文數(shù)據(jù)和地形地貌等多種屬性數(shù)據(jù)，GIS技術可以對以上擁有時維性特征的數(shù)據(jù)進行獲取、管理、分析、模擬和顯示等操作。水資源計算和評價模型可以利用GIS技術來建立，依據(jù)事實情況對水資源進行評價，同時可在空間數(shù)據(jù)庫的基礎上，建立不同的以各種影響因子構(gòu)成的專題圖層，并對圖層進行疊加處理，使其對水資源進行快速、合理的評價及規(guī)劃。

1.2 水資源管理

水文包括降水、流量和水位等基本信息，此外還包括汛、旱情信息、水質(zhì)信息，同時結(jié)合了多種不同類型的信息，如地形地貌、水文地質(zhì)條件、氣象、河流水系、土壤植被、水利工程等。GIS擁有對以上數(shù)據(jù)進行不同復雜處理、多元信息疊加和空間屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合的功能，可以為相應部門提供決策基礎。其數(shù)據(jù)管理和分析的可視性，通過交互式圖形處理與自動制圖工具的運用而不斷增強，并使水文信息的管理與應用效率得到了提升。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，數(shù)字化水文信息管理必然是未來水資源管理發(fā)展的趨勢。

1.3 防洪減災

當前，GIS技術在防洪減災中主要包括管理平臺、災情評估、風險分析與區(qū)劃和城市防洪4個方面的應用。基于防洪信息管理系統(tǒng)的決策支持平臺能夠更好地將時間數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)進行整合，同時采用GIS具有的空間分析能力對防洪決策進行信息輔助，從而使結(jié)果預測與表達準確；災情評估方面，主要發(fā)揮GIS技術強大的空間數(shù)據(jù)處理能力，多層次整合和管理空間數(shù)據(jù)與各種屬性數(shù)據(jù)，并以此為基礎對洪水災害的演變進行動態(tài)分析，從而為災情數(shù)據(jù)的提取、評估提供有利的技術支持；在災害風險的分析與區(qū)劃環(huán)節(jié)，需要模擬計算不同洪水發(fā)生概率與強度等數(shù)據(jù)，此過程需要利用GIS技術對給予相應權(quán)重的自然、社會等各種因素進行空間疊加分析，隨之進行災害分析與區(qū)劃；城市防洪越來越受到學者們的關注，馬鎮(zhèn)等使用GIS二次開發(fā)技術研發(fā)了哈爾濱市的城市防洪體系，該體系在防洪警報、防洪預案與洪澇災害的監(jiān)測和評價上作用明顯，在城市防洪搶險與管理決策中做出巨大貢獻。

1.4 空間決策支持系統(tǒng)

空間決策支持系統(tǒng)（SDSS）是一種基于常規(guī)決策支持系統(tǒng)與GIS技術的新型信息系統(tǒng)。決策支持系統(tǒng)使用大量數(shù)據(jù)及模型，使該系統(tǒng)盡最大可能縮小理論與實踐之間的差別，同時運用GIS對基礎數(shù)據(jù)進行相關空間分析，服務于水文水資源規(guī)劃、評價和工程實施。

1.5 水文地理空間數(shù)據(jù)庫

GIS在水文水資源領域中應用的核心是空間數(shù)據(jù)庫，其具有存儲量大、數(shù)據(jù)種類多樣等特點。在應用中要建立如雨情、水情數(shù)據(jù)庫等具有水文特色的數(shù)據(jù)庫，同時數(shù)據(jù)庫與其他數(shù)據(jù)相結(jié)合，如基本的自然、社會經(jīng)濟信息等。只有連接服務器端數(shù)據(jù)庫與實時報汛數(shù)據(jù)庫才能保障數(shù)據(jù)庫能夠?qū)崿F(xiàn)實時查詢的功能，創(chuàng)建并存儲洪水預警預報相關數(shù)據(jù)，實時更新與插值處理后獲得最新的災情信息。

2、GIS在水文水資源中的應用趨勢

2.1 空間決策支持系統(tǒng)是GIS應用的重要分支

空間決策支持系統(tǒng)（SDSS）是一種基于常規(guī)決策支持系統(tǒng)與GIS技術的新型信息系統(tǒng)，就近年的發(fā)展來看，其具有廣闊的發(fā)展前景。目前，GIS技術在空間數(shù)據(jù)的管理與分析上具有很好的體現(xiàn)，但是其缺少針對復雜對象空間問題的解決能力，如：區(qū)域規(guī)劃、功能分區(qū)等問題的決策能力，其應用能力難以滿足社會經(jīng)濟的發(fā)展需要。因此，GIS技術應用于空間決策支持系統(tǒng)將具有遠大發(fā)展前景。

2.2 GIS是數(shù)值模擬技術發(fā)展的重要手段

目前大多數(shù)主流GIS應用軟件都是將數(shù)據(jù)庫作為核心，而將應用模型同模型管理技術和應用模型同GIS技術相結(jié)合的研究將是今后發(fā)展的趨勢。這些復雜的應用模型將能夠為社會經(jīng)濟發(fā)展提供直接有效的信息，可以促使GIS逐漸成為高效精確的決策支持系統(tǒng)。

2.3 多維GIS技術是在水資源領域應用的發(fā)展方向

近幾年，三維GIS在水資源研究領域逐漸成為熱門的研究項目，但是地下水文和礦山等真三維現(xiàn)象大部分的GIS軟件都無法對其進行處理分析，只有IVM系統(tǒng)和SGM系統(tǒng)等少數(shù)GIS軟件可以對真三維現(xiàn)象進行分析，但其在幾何建模與分析功能上有著一定的不足。因此，三維GIS技術的發(fā)展具有廣闊的應用前景。在水資源研究過程中，研究某一時刻的水文地質(zhì)條件，即將時間序列添加在三維上，將形成四維GIS，其對水災、地震、暴雨、滑坡和泥石流等自然災害研究具有重要意義。獲取時間序列數(shù)據(jù)的能力同三維模型結(jié)合，才能更好地滿足社會需要，同時在三維GIS成熟發(fā)展的基礎上才能更好地發(fā)展與完善四維GIS。

3、結(jié)語

建立一種GIS與水資源綜合性較強的信息系統(tǒng)是一件難度非常大的事情。但是GIS技術在水資源中的應用很明顯對水資源研究與管理領域的發(fā)展具有不可或缺的促進作用；同時，水資源領域的研究與管理對GIS技術方面的需求具有重大的促進作用；隨著科學技術的不斷進步發(fā)展與社會需求的不斷變化，不斷有人認識到，水資源科學與地理信息系統(tǒng)是一個重要的、不間斷發(fā)展的概念，它們所包含意義也將隨之發(fā)生相應的變化。

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