基于GIS的水文地質(zhì)信息系統(tǒng)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用

■　姚雪蓮

（河北省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)河北唐山063000）

基于GIS的水文地質(zhì)信息系統(tǒng)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用

■姚雪蓮

（河北省地礦局第五地質(zhì)大隊(duì)河北唐山063000）

GIS作為一門科學(xué)和技術(shù)，并且能更直觀的和詳細(xì)的顯示空間信息，為水文地質(zhì)學(xué)的發(fā)展帶來帶來新的動(dòng)力。本文從基本的GIS在水文地質(zhì)圖形系統(tǒng)各模塊功能為切入點(diǎn)，講述地理信息系統(tǒng)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用。

GIS水文地質(zhì)管理應(yīng)用

1　GIS在水文地質(zhì)圖形系統(tǒng)各模塊功能

1.1水文地質(zhì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的具體功能

①數(shù)據(jù)輸入：初始化數(shù)據(jù)庫、水文地質(zhì)原始資料的輸入與編輯、系統(tǒng)外部其它格式數(shù)據(jù)的導(dǎo)入。②數(shù)據(jù)查詢：水文地質(zhì)資料的復(fù)合條件查詢、顯示和輸出。③數(shù)值計(jì)算：進(jìn)行含水層厚度、主采煤層與含水層間距等參數(shù)的計(jì)算。④數(shù)據(jù)輸出：備份數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)、輸出成word表格、打印數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)。

1.2水文地質(zhì)圖形管理子系統(tǒng)的具體功能

①圖形管理：圖形數(shù)據(jù)的輸入、輸出、分層分類管理，動(dòng)態(tài)更新圖層，能夠?qū)D形進(jìn)行放大、縮小和平移等操作；對(duì)圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，包括點(diǎn)、線、面、文字標(biāo)注等的增加、修改、刪除；以及圖形數(shù)據(jù)的查詢和分析，例如：距離量測(cè)、面積量測(cè)、最短路徑分析等。②屬性管理：圖形屬性數(shù)據(jù)的輸入、輸出，屬性數(shù)據(jù)的單向、交互、條件查詢，按圖層顯示、控制查詢，查詢的結(jié)果可生成報(bào)表或者專題圖。③專題制作：根據(jù)用戶需要分層或疊加輸出各種專題圖，包括制作統(tǒng)計(jì)專題圖、單值專題圖、范圍分段專題圖等，滿足不同層次的需求。④分析評(píng)價(jià)：對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行水文分析、三維建模、網(wǎng)絡(luò)分析、緩沖區(qū)分析及疊加分析，借助圖形和屬性數(shù)據(jù)資料，對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，并得出預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。⑤符號(hào)庫：對(duì)每類點(diǎn)符號(hào)、線型、填充進(jìn)行符號(hào)定制、增加、修改、刪除。

1.3水害評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)子系統(tǒng)的具體功能

①模型開發(fā)：通過專題制作與分析評(píng)價(jià)等模塊，對(duì)水文地質(zhì)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化，分析它們的空間關(guān)系，同時(shí)綜合考慮與災(zāi)害發(fā)生有關(guān)的各種因素，得出與水害的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用地理信息系統(tǒng)的多源地學(xué)信息復(fù)合疊加方法，建立多因素致災(zāi)的水害預(yù)測(cè)模型。②模型管理：目前該領(lǐng)域現(xiàn)有水害評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型的導(dǎo)入，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)這些模型進(jìn)行編輯、完善。③知識(shí)庫：用以存放該領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑闹R(shí)，包括典型水害案例、專家經(jīng)驗(yàn)和研究成果及防治水害有關(guān)的專業(yè)知識(shí)和規(guī)程。利用這些知識(shí)對(duì)各種水害進(jìn)行防治。

2　GIS在水文地質(zhì)中的主要運(yùn)用

GIS的發(fā)展從上世紀(jì)80年代初才開始萌芽，主要由國家科技發(fā)展委員會(huì)進(jìn)行組織，建立了專項(xiàng)的研究小組，主要規(guī)范研究我國國家資源和生態(tài)環(huán)境體系。隨著遙感技術(shù)得到越來越廣泛的運(yùn)用，一些專門性研究所和國家高等院校開始加入到研究隊(duì)伍中來。豐富了研究體系，并取得了明顯的研究成績。

關(guān)于地理信息系統(tǒng)的運(yùn)用，在國內(nèi)外主要在土地和資源的規(guī)劃、勘測(cè)方面。例如城市的規(guī)劃、水土流失的研究、水資源管理等方面。地理信息系統(tǒng)逐步發(fā)展，不再是單一的在地理、自然科學(xué)領(lǐng)域的運(yùn)用。同時(shí)在社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域中，它可以幫助社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，進(jìn)行規(guī)劃管理，協(xié)助研究的作用。

2.1國外對(duì)水文地質(zhì)方面GIS的應(yīng)用的發(fā)展

GIS在我國的發(fā)展時(shí)間較短，在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用還處于基礎(chǔ)萌芽階段。水文地質(zhì)方面的GIS運(yùn)用在一些發(fā)達(dá)國家已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，為我國的GIS實(shí)踐，提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

2.2GIS在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用形式

①?zèng)Q策支持系統(tǒng)：主要運(yùn)用于地下水管理中，由操作者即信息管理工作人員、操作工具即主要的計(jì)算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)，主要的載體即用戶操作體系組成。主要作用是幫助決策者進(jìn)行決策。主要方式的是數(shù)據(jù)庫和基本模型庫的綜合利用，以構(gòu)建半結(jié)構(gòu)化的過程。主要的研究成果是識(shí)別和分析采集到的空間數(shù)據(jù)庫。并形成相應(yīng)的圖像顯示出來。以Sandia國家實(shí)驗(yàn)室為例，在環(huán)境保護(hù)的決策系統(tǒng)中，提出了定量化的概率形式來評(píng)估監(jiān)測(cè)井網(wǎng)。因?yàn)榘凑彰绹沫h(huán)境恢復(fù)法要求，必須設(shè)置地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。但是只規(guī)定了關(guān)于數(shù)量的設(shè)定，監(jiān)測(cè)井網(wǎng)的質(zhì)量和其他方面的細(xì)節(jié)之處則需要通過管理者的主觀判斷。這就容易形成較大的誤差和環(huán)境保護(hù)結(jié)果的區(qū)別。

②地下水系統(tǒng)：主要是地下水流模型的運(yùn)用?？梢杂行?zhǔn)確的模擬地下水的具體位置、地下水流量的大小以及根據(jù)測(cè)算結(jié)果，進(jìn)行地下水量補(bǔ)給的過程。這一系列活動(dòng)的原理，來源于GIS的各個(gè)方面，例如對(duì)專業(yè)模型的開發(fā)和設(shè)計(jì)。方便清楚模擬情景展示等。以水量的平衡模型來舉例。主要利用數(shù)學(xué)微積分，根據(jù)水文數(shù)據(jù)、地形遙感圖像，運(yùn)算出區(qū)域年降水量平衡、構(gòu)建一維模型。來研究某一區(qū)域的年水量是否平衡。

③不同的含水層確定：這一應(yīng)用，可以判斷出沖擊含水層和深層含水層。首先運(yùn)用信息軟件生成地域空間圖像。采集已挖掘水井的含水層深度。分析出供水的主要含水層。

④地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)的設(shè)計(jì)：為了促使GIS性能的一體化，運(yùn)用分析法和排列法等方式，驗(yàn)證實(shí)例已達(dá)到對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理。因?yàn)槠渚哂徐`活形象的顯示功能，在評(píng)價(jià)權(quán)重方案和監(jiān)測(cè)最優(yōu)監(jiān)測(cè)點(diǎn)方面，有非常重要的作用。

⑤數(shù)據(jù)的比較和計(jì)算設(shè)置：GIS在地下水流模型邊界的排列方面、以及地質(zhì)圖和地區(qū)地表厚度圖的數(shù)據(jù)比較是非常有效的，結(jié)果也十分準(zhǔn)確。這給社會(huì)學(xué)科的部分解釋提供了有力依據(jù)。但是對(duì)寬闊的山谷、高原地區(qū)等起伏較小的地表高度數(shù)據(jù)的形成，有部分錯(cuò)誤性。需要進(jìn)一步的檢查。

GIS在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用形式多樣，比如在水源保護(hù)方面：GIS可以開發(fā)出相應(yīng)的用戶界面。儲(chǔ)存水源保護(hù)區(qū)的GIS數(shù)據(jù)庫。提供給用戶自由提取信息。方便對(duì)水源保護(hù)區(qū)的管理和描述。例如對(duì)潛在污染源的識(shí)別和預(yù)防機(jī)制的建立。在研究地下水方面：通過遙感技術(shù)可以有效辨別地表形態(tài)，利用高分辨率的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，可以為地下水的開采確定目標(biāo)區(qū)域，提高地下水開采的質(zhì)量和效率。還有編制水文地質(zhì)圖方面都有較為廣泛和有效的應(yīng)用。

3　結(jié)束語

GIS會(huì)隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，更加便捷和靈活的對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析。特別是在地下水系統(tǒng)的探測(cè)和分析決策方面有重要作用。完善地理信息系統(tǒng)的開發(fā)，對(duì)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用，有十分重要的意義，使地下水資源的管理逐步智能化、實(shí)現(xiàn)高效管理。

[1]侯小凱，基于GIS的民勤盆地水資源利用現(xiàn)狀的時(shí)空格局和優(yōu)化模式研究，蘭州大學(xué)，2010.

P641.4+3[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-249-1