GIS在水文化中的應用探討

馮文強，任 玖，譚 詹

(四川水利職業(yè)技術學院，四川 崇州，611231)

水涵養(yǎng)著生命，見證著歷史的變遷。社會的發(fā)展所引起的水資源問題使得更多的人開始關注水文化，作為文化中的一部分，水文化與人類的生活無疑是最親密的。水文化既包括精神文化，比如人們對水的認識、歌頌，人們對水的利用和管理所形成制度、風俗和法律，又包括物質(zhì)文化，人們在使用和管理水的過程中所形成的具有文化內(nèi)涵的建設成果，比如用于對水進行開發(fā)利用和治理保護的運河、大壩、橋梁等水利工程。目前水文化建設的研究主要側重于精神文化的建設，物質(zhì)文化建設只是基于某個點的研究。利用GIS技術對水文化中物質(zhì)文化的地理空間分布信息進行管理、分析，為水文化建設決策提供數(shù)據(jù)支撐。

1 GIS在“水”中的應用現(xiàn)狀

人類活動中80%的信息都與地理空間位置有關，GIS系統(tǒng)是在計算機硬件、軟件的支持下，對各種與空間位置相關的信息進行處理分析的信息系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)強大的空間分析能力，使其有別于CAD等信息系統(tǒng)。

GIS目前已廣泛應用于城市規(guī)劃、交通運輸、資源管理、環(huán)境保護等各行各業(yè)?；跀?shù)據(jù)庫的GIS可以存儲各類空間數(shù)據(jù)及其對應位置的屬性數(shù)據(jù)，達到快速查詢、分析和制圖，為決策服務。在眾多行業(yè)中，水利行業(yè)一直是GIS應用的重點，水利信息幾乎都與空間位置相關。水資源管理、水土保持、防汛抗旱、水環(huán)境監(jiān)測、水利工程等水利信息如果只是利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)、文本報告展現(xiàn)給決策者和公眾，很難直觀地了解，相比于傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖，水利GIS提供的平臺實時性、交互性更強，一些復雜的水文動力學模型也能實現(xiàn)。GIS已成為水利行業(yè)中不可或缺的技術，全國水資源規(guī)劃系統(tǒng)正是選定ArcGIS作為平臺，該平臺提供了水資源配置，供水預測、需水預測、水資源調(diào)查評價等功能。第一次全國水利普查正是采用的ArcGIS空間數(shù)據(jù)模型和普查采集軟件，GIS在各省級防汛指揮系統(tǒng)也發(fā)揮著重要作用，為決策者提供諸如洪水預報、防洪調(diào)度、災情評估、汛情監(jiān)測以及防汛抗旱管理等功能。

2 GIS在水文化中的具體應用

2.1 GIS在水資源管理中的應用

水資源是水文化源頭，水資源包括地下水和地表水，這里主要針對的是地表水的管理。目前GIS在水資源方面的應用已經(jīng)非常成熟了，水資源信息的不斷更新帶來的數(shù)據(jù)越來越多，利用GIS可以實現(xiàn)對所有河流、湖泊的數(shù)字化管理。在大數(shù)據(jù)環(huán)境下，水資源管理地理信息系統(tǒng)包含著與之關聯(lián)的所有數(shù)據(jù)，這些水資源數(shù)據(jù)來自于不同的渠道，有政府部門的水資源管理數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)，還有一些其他水文數(shù)據(jù)，只有把各種數(shù)據(jù)結合在一起，才能挖掘出更深層次的價值。在GIS中，不僅可以實現(xiàn)對水資源信息的存儲、管理，還能通過地理空間位置查詢到該區(qū)域的各種水資源信息，并對水資源信息進行綜合分析，比如流域劃分、徑流量統(tǒng)計、湖泊蓄水量變化監(jiān)測等。

2.2 GIS在水文化遺產(chǎn)保護中的應用

水文化遺產(chǎn)是在人們利用水進行生產(chǎn)與生活時所創(chuàng)造的物質(zhì)文化，經(jīng)過時間的累積，這些物質(zhì)文化保存下來，是人類的文化財富。但是很多水文化遺產(chǎn)在時間的長河中遭到不同程度的損壞，甚至已經(jīng)消失。利用GIS對水文化遺產(chǎn)進行數(shù)據(jù)管理和空間分析，為水文化遺產(chǎn)的保護提供數(shù)據(jù)支撐。利用GIS存儲管理區(qū)域內(nèi)的水文化遺產(chǎn)，建立水文化遺產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，根據(jù)GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構可將水文化遺產(chǎn)分為點、線、面三種類型，點類型是指水利工程和祭祀等類型的建筑，比如閘、壩和廟等；線類型主要是指水運和灌溉類地物，比如溝渠、運河；面類型是指大范圍的水文化景觀，比如池、泉等。整合區(qū)域水文化遺產(chǎn)資源，對水文化遺產(chǎn)進行綜合評價，為水文化遺產(chǎn)的保護和開發(fā)提供決策支持。

2.3 GIS在水文化建設適宜性中的應用

水文化建設包括精神文化建設和物質(zhì)文化建設兩個方面。水文化大多是在進行水事活動中自然產(chǎn)生的，但為了傳播和發(fā)揚當?shù)厮幕?，有時也需要尋找特定的地點修建水文化景觀或建筑，這就是水文化建設中的物質(zhì)文化建設。水文化建設的影響因素是非常多的，利用GIS綜合地質(zhì)、水文、區(qū)域經(jīng)濟、交通、人文等因素進行區(qū)域水文化建設適宜性評價，將區(qū)域劃分為已建區(qū)、適建區(qū)、限建區(qū)和禁建區(qū)，針對不同的區(qū)域進行不同程度的開發(fā)。

2.4 GIS在水文化歷史中的應用

水文化隨著時間不斷演變，中間經(jīng)歷了空間位置、表現(xiàn)形式等各方面的變化。水文化歷史是水文化的重要組成部分，如果不了解水文化歷史，就無法理解水文化的內(nèi)涵，我們要傳承的不僅僅是水文化的表現(xiàn)形式，更應該是水文化的內(nèi)涵。水文化是在特定的地理位置產(chǎn)生并發(fā)展的，因此，建立水文化歷史地理信息系統(tǒng)，對不同時期的水文化歷史信息進行存儲、顯示、管理和分析，對研究水文化的歷史變遷具有重要意義。同時可以制作各式各樣的水文化歷史專題地圖，水文化歷史專題地圖看似簡單，但卻需要大量的歷史數(shù)據(jù)，這對水文化歷史的研究和傳播也是非常有利的。

3 GIS在水文化中的發(fā)展趨勢

3.1 GIS數(shù)據(jù)獲取

數(shù)據(jù)是GIS的生命，GIS的數(shù)據(jù)源非常廣，包括地圖、DEM、遙感影像數(shù)據(jù)、測量數(shù)據(jù)和各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)等。近年來傾斜攝影測量等各種新技術的發(fā)展使得GIS的數(shù)據(jù)獲取速度和質(zhì)量也得到了發(fā)展。這兩年傾斜攝影測量發(fā)展非常迅速，傳統(tǒng)的航空攝影無法獲得地物的三維信息，而傾斜攝影測量可以快速獲取大范圍區(qū)域地物的三維立體信息。利用傾斜攝影測量獲取水文化遺產(chǎn)的三維立體信息，生成接近真實的水文化遺產(chǎn)三維場景。

3.2 大數(shù)據(jù)技術

大數(shù)據(jù)是近幾年非常熱門的話題，GIS的空間分析能力和可視化能力的發(fā)展遠遠跟不上數(shù)據(jù)產(chǎn)生的速度，只有將GIS與大數(shù)據(jù)技術結合起來，讓GIS能夠處理時空大數(shù)據(jù)。我國的河流、湖泊數(shù)量非常多，流域面積大于1500km2的河流就有1500條，流域面積大于100km2的河流超過5萬條，我國所有河流總流程超過了43萬km。我國是多湖泊國家，面積在1km2以上的天然湖泊多達2800個。加上與水資源相關的各種數(shù)據(jù)，比如水文、水域地質(zhì)、水環(huán)境等，此外我國的水文化遺產(chǎn)也非常多，伴隨著時間的推移，數(shù)據(jù)越來越多，如此大量的數(shù)據(jù)光靠傳統(tǒng)的GIS很難高效地存儲管理和分析處理。大數(shù)據(jù)時代下的GIS可以提升水資源、水文化信息的數(shù)據(jù)分析能力，挖掘更多有價值的數(shù)據(jù)。

3.3 三維GIS與水文化建設

傳統(tǒng)的二維已經(jīng)不能滿足人們的要求，三維技術的產(chǎn)生讓我們能夠看到更為真實的場景?，F(xiàn)在三維數(shù)據(jù)的獲取已經(jīng)得到極大的發(fā)展，三維建設成本大幅降低。同時三維建設技術也迅速發(fā)展，三維實體數(shù)據(jù)模型、BIM等技術讓三維GIS的普及成為現(xiàn)實。三維GIS可用于水資源管理，可以查看到水資源的具體情況，包括數(shù)量、類別分布等。同時利用三維GIS還原水文化遺產(chǎn)的真實場景，這樣人們足不出戶就可以全景游覽水文化遺產(chǎn)，高?？衫盟幕z產(chǎn)三維場景進行水文化教育，這對水文化的傳播具有重要意義，同時使全民水文化教育的實現(xiàn)成為可能。

3.4 Web地圖與水文化建設

傳統(tǒng)的地圖是制圖者為主導，未來的地圖是以用戶為核心。將Web地圖應用于水文化建設是未來的一個發(fā)展方向。在Web地圖中，人們不再受到硬件、軟件的影響，人們可以按照自己的想法來設計水文化專題地圖，比如水文化遺產(chǎn)的分布、水文化遺產(chǎn)的演變等等，真正實現(xiàn)用戶決定看什么、查什么、形成什么樣的水文化專題圖。

4 結論

綜上所述，GIS在水資源管理中的應用已經(jīng)非常深入，但在水文化方面涉及甚少。將GIS技術應用于水文化建設，建立水文化建設地理信息系統(tǒng)，對大量的水資源、水文化遺產(chǎn)、水文化歷史數(shù)據(jù)進行存儲管理、處理分析，評價水文化建設適宜性，制作水文化專題地圖，同時未來利用GIS新技術提升數(shù)據(jù)獲取與處理能力，三維GIS與Web地圖等技術可以助力水文化傳播與水文化教育。