地理信息系統(tǒng)（GIS）在水文水資源領(lǐng)域的應用趨勢

高蘇瑞

【摘要】伴隨著科技的發(fā)展，水文研究工作獲得了長足進步，水文研究的技術(shù)方式發(fā)生了根本性的轉(zhuǎn)變，新型水文研究技術(shù)——地理信息系統(tǒng)（CIS）綜合應用于水文資源研究領(lǐng)域，能夠有效地促進水文研究工作網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化發(fā)展。GIS技術(shù)所具有的管理、處理海量數(shù)據(jù)能力，水時空分布特性及它的空間特性決定了GIS在水資源研究工作中的應用具有重要作用。

【關(guān)鍵詞】GIS；水文研究；應用

一、引言

地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種新興的技術(shù)，在水文水資源研究領(lǐng)域綜合運用促進了水文研究工作的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化發(fā)展。通過介紹GIS的技術(shù)特點，分析其在水文研究工作中的應用。

二、GIS技術(shù)及特點

基于計算機技術(shù)、遙感技術(shù)、地理科學及信息科學的發(fā)展狀況應運而生的地理信息系統(tǒng)（GIS）能夠?qū)崿F(xiàn)空間相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、管理及分析功能，并形成可視化的輸出。空間數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)是GIS技術(shù)的核心，對空間數(shù)據(jù)進行處理和分析。專題地圖、統(tǒng)計數(shù)據(jù)、遙感圖像數(shù)據(jù)及實測數(shù)據(jù)等是空間數(shù)據(jù)的主要來源。

GIS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的提取、轉(zhuǎn)換及編輯功能，進行數(shù)據(jù)集成、重構(gòu)及轉(zhuǎn)換等工作，可以查詢及檢索數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)空間操作并進行分析，輸出檢測成果，更新數(shù)據(jù)等。

三、GIS技術(shù)在水資源研究領(lǐng)域的應用

（一）水文情報預報方面的應用

1.實現(xiàn)空間信息的查詢、分析功能。數(shù)值化的電子地圖是水文情報預報系統(tǒng)的普遍背景，采用GIS技術(shù)可以對水情信息進行查詢、檢索、顯示及分析計算。

2.分布式水文模型開發(fā)。GIS能夠為地理信息的空間分布提供詳細的分析資料，并依據(jù)流域下墊面條件，對流域滿足分辨率要求的情況進行劃分，充分考慮空間內(nèi)降雨及下墊面等因素的不均勻分布狀況。

3.確定模型參數(shù)。流域的地理信息關(guān)系著水文模型的參數(shù)情況，這些參數(shù)都可以直接采用GIS技術(shù)對地理信息進行分析后確定，一些模型參數(shù)可以間接通過GIS系統(tǒng)進行分析計算得出。

4.數(shù)字高程模型的應用。數(shù)字高程模型（ CEM）可以應用在匯流計算方面，且能夠結(jié)合水利模型，進行災情快速、準確的分析、評估。

（二）水環(huán)境管理方面的應用

空間和層次是水環(huán)境信息的明顯屬性，GIS系統(tǒng)能夠明確顯示各個地區(qū)的水環(huán)境狀況及空間上的質(zhì)量變化趨勢。水環(huán)境檢測、分析處理、輔助決策模塊，標準模塊和相關(guān)法律法規(guī)是水環(huán)境管理信息系統(tǒng)的重要組成部分。運用GIS技術(shù)可以加大水資源信息管理的效率及水平。1.數(shù)據(jù)管理；2.水質(zhì)參數(shù)的雙向查詢，可以實現(xiàn)依據(jù)水質(zhì)等級、某物質(zhì)超標的情況進行位置的查測：3.對河段上下游水質(zhì)空間進行分析，并找出污染源。需要注意的是，只有加強對水資源系統(tǒng)模擬、輔助決策方面的研究，才能完善GIS技術(shù)的水資源管理系統(tǒng)。

（三）防洪減災方面的應用

GIS在此方面的應用有以下四個方面：

1.災情評估；2.洪澇災害風險的分析及區(qū)劃；3.城市防洪；4.防洪決策支持系統(tǒng)，建立信息管理系統(tǒng)平臺。

（四）水土保持方面的應用

GIS能夠?qū)嵤┧帘３诌M行全方面、全過程的應用。判斷土壤是否被侵蝕，對侵蝕的強度進行劃分，計算侵蝕量及流域內(nèi)的泥沙輸移狀況，評價水保措施的成效。GIS提供了土壤侵蝕過程的預測、模擬支撐技術(shù)，因此水土保持中應用的一些大型模型，通常情況下都會采用能夠和GIS很好相結(jié)合的模型，這樣方便使用GIS作為建模的平臺。

（五）地下水水質(zhì)評價及預測方面的應用

地下水水質(zhì)評價、預測專業(yè)模型和GIS進行有機的結(jié)合，能準確的評價、預測地下水水質(zhì)狀況，找到適合運用GIS進行地下水水質(zhì)評價的方法體系和技術(shù)路線，可以更生動、直觀、全面地進行抽象的地下水水質(zhì)預測評價工作。GIS建立的空間屬性數(shù)據(jù)庫能夠提供專業(yè)模塊的數(shù)據(jù)，選擇應用方法并設(shè)計專業(yè)模型，由于GIS系統(tǒng)能夠?qū)⒛Ｐ蛥?shù)存儲在數(shù)據(jù)庫中，成為模型輸入的專業(yè)數(shù)據(jù)信息，使GIS與專業(yè)模型的集成得以實現(xiàn)。

（六）生態(tài)用水量計算方面

GIS系統(tǒng)可以提供進行生態(tài)環(huán)境管理、調(diào)控及評價的基礎(chǔ)資料。對不同土地覆被面積進行調(diào)查，結(jié)合生態(tài)用水計量模型，GIS系統(tǒng)就可以計算出生態(tài)用水量。

（七）突發(fā)性水污染事故應急處理

水質(zhì)模擬技術(shù)有效的與GIS技術(shù)結(jié)合，能夠模擬突發(fā)性污染事故的污染情況，將受到影響的范圍和對象及時確定，并采取相對應的方法措施進行有效的控制。

（八）流域水量調(diào)度系統(tǒng)

將航天遙感、通信手段與地面的遙測手段進行有機結(jié)合，進行流域內(nèi)水資源調(diào)度數(shù)據(jù)資料的采集，依靠通信系統(tǒng)可以建立將數(shù)據(jù)進行傳輸?shù)淖酉到y(tǒng)。基于這樣的基礎(chǔ)能夠?qū)崿F(xiàn)專業(yè)應用系統(tǒng)的開發(fā)，建設(shè)業(yè)務處理、信息服務子系統(tǒng)，構(gòu)建主要業(yè)務的電子政務平臺以此實現(xiàn)辦公自動化，實現(xiàn)查詢流域內(nèi)水資源信息功能，并進行網(wǎng)絡(luò)動態(tài)管理，以此實現(xiàn)科學、合理的調(diào)度流域內(nèi)水量。

（九）地表、地下水數(shù)據(jù)庫的集成

綜合管理水資源、水環(huán)境過程時通常需要先對一些相關(guān)的地表水、地下水進行數(shù)據(jù)集成。GIS系統(tǒng)不但可以實現(xiàn)對同一數(shù)據(jù)庫不同數(shù)據(jù)層間集成，而且能夠?qū)崿F(xiàn)不同數(shù)據(jù)庫間的集成。

（十）地下水功能及脆弱性評價

地下水的質(zhì)、量發(fā)生時間及空間變化時，會產(chǎn)生一定的社會、環(huán)境影響，這就是地下水的功能。GIS技術(shù)能夠?qū)⒌叵滤δ荏w系/脆弱性指標體系里矢量化的各因子屬性數(shù)據(jù)進行提取，結(jié)合空間疊加分析技術(shù)，獲得評價屬性數(shù)據(jù)，并賦權(quán)各因子來實現(xiàn)地下水脆弱性評價和水功能的評價。GIS可以提供水資源開發(fā)利用、保護的科學依據(jù)。

四、總結(jié)

GIS系統(tǒng)在水文水資源研究領(lǐng)域廣泛應用，能夠有效的提高水文現(xiàn)代化水平，實現(xiàn)水文研究工作的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化發(fā)展。水文研究技術(shù)、計算機技術(shù)和GIS技術(shù)有機結(jié)合能夠更好地為生活生產(chǎn)服務。實現(xiàn)GIS向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、可視化方向發(fā)展，能夠極大的促進與水文資源間的相互融合，加大GIS技術(shù)的應用。相信科學的進步必將帶動GIS技術(shù)的成熟發(fā)展。將GIS技術(shù)應用在水文研究領(lǐng)域，會帶來更大的經(jīng)濟、環(huán)境、社會效益。

參考文獻：

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