GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

汪潔晶，王丹志，郭連峰，于際凱

（徐州市水利建筑設(shè)計(jì)研究院，江蘇 徐州 221006）

GIS即地理信息系統(tǒng)，這一技術(shù)主要依托計(jì)算機(jī)和軟件技術(shù)，對(duì)地理空間的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的描述、采集和存儲(chǔ)，根據(jù)其所提供的數(shù)據(jù)就可以做出準(zhǔn)確的決策。GIS技術(shù)應(yīng)用范圍較廣，文章主要探討的是GIS技術(shù)在水文水資源中的應(yīng)用。

1 GIS應(yīng)用功能及優(yōu)點(diǎn)

GIS技術(shù)與水文水資源領(lǐng)域相結(jié)合，可以充分發(fā)揮出其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有效提高工作質(zhì)量和效率。GIS技術(shù)可以及時(shí)采集所需數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行針對(duì)性的分析，在確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時(shí)提高數(shù)據(jù)的時(shí)效性。GIS所采集的數(shù)據(jù)可以反映出監(jiān)測(cè)事物的當(dāng)前狀態(tài)，并且具有良好的空間性，能夠提高空間信息的處理水平，確保數(shù)據(jù)得到充分利用，還可以及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。GIS技術(shù)具有不同的比例形式和坐標(biāo)系統(tǒng)，從而可以保證空間數(shù)據(jù)得到有效的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化管理。GIS技術(shù)可以及時(shí)對(duì)不同的空間模型進(jìn)行構(gòu)建，并建立完善的連接機(jī)制，確保數(shù)據(jù)得到共享。在應(yīng)用GIS技術(shù)時(shí)，需要結(jié)合其所構(gòu)建的模型進(jìn)行相應(yīng)的分析，并為數(shù)據(jù)輸入工作做好一系列準(zhǔn)備，使數(shù)據(jù)信息得到統(tǒng)一的處理。

GIS技術(shù)具有可視化特點(diǎn)，可以及時(shí)對(duì)其所模擬的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，使用戶能夠直接了解相關(guān)的內(nèi)容。在GIS系統(tǒng)中有專門的視圖，這樣就可以保證模擬信息得到更加直觀有效的處理，相關(guān)人員也可以及時(shí)根據(jù)信息了解水資源的情況，并做出更加合理的決策。工作人員獲取報(bào)告之后，就可以通過多種方式對(duì)報(bào)表中的內(nèi)容進(jìn)行模擬，使報(bào)表內(nèi)容更加直觀，在研究水文水資源時(shí)也會(huì)有充分的依據(jù)，從而使工作效率提高。

計(jì)算機(jī)技術(shù)和衛(wèi)星遙感技術(shù)可以作為GIS技術(shù)的輔助工具，確保水文水資源數(shù)據(jù)得到全面的管理，使數(shù)據(jù)更加安全可靠，還可以為各項(xiàng)決策提供重要的參考依據(jù)，使水文水資源的調(diào)查和研究工作更加順利地進(jìn)行。

2 GIS在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 在水文情報(bào)預(yù)報(bào)及防洪減災(zāi)方面的應(yīng)用

GIS技術(shù)在收集和整理數(shù)據(jù)方面有著極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，通過其所提供的數(shù)據(jù)就可以建立完善的水文預(yù)報(bào)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)將發(fā)揮重要的作用，有助于水文水資源信息得到高效的提取，使工作更有成效。GIS技術(shù)可以通過構(gòu)建模型和確定參數(shù)的方式保障水文信息得到更加直觀的呈現(xiàn)，還可以擴(kuò)大監(jiān)測(cè)的范圍，使水文預(yù)報(bào)結(jié)果更加準(zhǔn)確。在防洪工作中，采用GIS技術(shù)可以及時(shí)對(duì)洪水的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的搜集和整理，既可以保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)得到有效的分析，又可以提高預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

防洪減災(zāi)是一項(xiàng)非常重要的工作，需要從每個(gè)環(huán)節(jié)入手，以保證防洪決策更加準(zhǔn)確。在防洪的決策方面，需要采用GIS技術(shù)保證洪澇災(zāi)害得到客觀而全面的評(píng)估；要建立完善的管理平臺(tái)，對(duì)洪澇災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面的分析；要根據(jù)防洪的范圍，保證分析工作更有針對(duì)性和實(shí)效性，使工作更有成效。應(yīng)用GIS技術(shù)構(gòu)建專門的管理系統(tǒng)和決策支持平臺(tái)，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)得到全面的管理。為了進(jìn)一步提高對(duì)數(shù)據(jù)的分析能力，使決策工作更加有效，就要對(duì)現(xiàn)有的平臺(tái)定期進(jìn)行維護(hù)，使其能夠更好地為決策提供支持，滿足人們的需求。為了保證預(yù)測(cè)結(jié)果更加準(zhǔn)確，在表達(dá)數(shù)據(jù)信息時(shí)要選擇合理的方式，還要對(duì)數(shù)據(jù)開展全面的管理。由于洪澇災(zāi)害的評(píng)估工作至關(guān)重要，其評(píng)估結(jié)果將直接關(guān)系到相應(yīng)對(duì)策的制訂，因此需充分利用GIS技術(shù)對(duì)其背景數(shù)據(jù)開展科學(xué)化管理，使數(shù)據(jù)之間的關(guān)系更加緊密。要制訂多元化的解決方案，在確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確的同時(shí)，為防洪減災(zāi)工作提供重要的技術(shù)支持。

對(duì)洪災(zāi)進(jìn)行全面的評(píng)估之后，還要分析洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域?？刹捎肎IS技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的洪水發(fā)生的概率等數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的模擬計(jì)算，對(duì)其可能造成的危害進(jìn)行全面的評(píng)估。要充分利用GIS技術(shù)構(gòu)建完善的管理與控制方案。相關(guān)人員要結(jié)合這一技術(shù)優(yōu)勢(shì)構(gòu)建多種類型的災(zāi)害模型，保證權(quán)重空間逐漸疊加，然后再對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的分析，確保災(zāi)害的損失得到準(zhǔn)確的評(píng)估。建立災(zāi)害模型之后還要考慮相關(guān)因素可能造成的影響，對(duì)現(xiàn)有的評(píng)估體系進(jìn)行改進(jìn)。比如，在分析洪澇流域上游與下游的空間數(shù)據(jù)時(shí)，在確定其疊加的情況下，保證其能夠形成多邊形區(qū)域，這樣就可以保證分析結(jié)果更加準(zhǔn)確。

有關(guān)部門要不斷完善防洪體系，及時(shí)對(duì)洪澇災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，確保洪澇災(zāi)害能夠得到全面的監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)問題就可以在第一時(shí)間響應(yīng)，并迅速投入現(xiàn)場(chǎng)處理。要保證搶險(xiǎn)工作井然有序，同時(shí)達(dá)到理想的效果，需要根據(jù)GIS所提供的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，建立與防洪抗洪有關(guān)的信息系統(tǒng)，提高決策的準(zhǔn)確性，并保證水文水資源工作更加安全可靠，從而為后續(xù)工作提供相應(yīng)的參考依據(jù)。

2.2 在水文資源空間管理與決策方面的應(yīng)用

對(duì)水文資源開展空間管理和決策時(shí)，同樣離不開GIS技術(shù)的支持。這一技術(shù)可以為水文水資源建立專門的空間數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以為水文決策提供重要的參考，使決策工作不再依賴主觀經(jīng)驗(yàn)，而是有精確的數(shù)據(jù)保證。

要根據(jù)水文水資源的特點(diǎn)確定數(shù)據(jù)庫的形式，使其能夠在不斷提高管理質(zhì)量的同時(shí)，確保水資源分布情況、空間變化情況得到準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。通過建立完善的決策管理系統(tǒng)，就可以確保水資源管理水平不斷提高。目前，我國已經(jīng)有相對(duì)完善的水資源決策支持系統(tǒng)，這一系統(tǒng)充分依托GIS技術(shù)，不過在實(shí)際開發(fā)的過程中，由于資金不夠充足，因此很難保證系統(tǒng)的功能得到進(jìn)一步改進(jìn)。對(duì)此，政府要加大支持力度，通過資金支持和人才支持等方式確保系統(tǒng)得到高效的開發(fā)；企業(yè)也需要加強(qiáng)對(duì)人才的培養(yǎng)和引進(jìn)，使其能夠勝任決策管理系統(tǒng)的開發(fā)工作。

2.3 在水環(huán)境管理方面的應(yīng)用

為了進(jìn)一步提高水環(huán)境的質(zhì)量，就要采取有效的管理方式。水環(huán)境管理工作的多個(gè)因素密切相關(guān)，尤其在水管理空間屬性上需要采取有效的管理措施，并通過分層次的方式一一進(jìn)行處理。要充分利用GIS技術(shù)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行分析，由于不同的水環(huán)境處于不同的領(lǐng)域，因此需要保證分析具有一定的針對(duì)性，結(jié)合水環(huán)境的實(shí)際情況采集相關(guān)數(shù)據(jù)，使信息更加準(zhǔn)確。要結(jié)合相應(yīng)的空間和時(shí)間范圍，對(duì)水環(huán)境的變化進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)。為了進(jìn)一步提高水環(huán)境管理水平，還要建立多元化信息模塊，并根據(jù)不同領(lǐng)域的水環(huán)境對(duì)信息模塊進(jìn)行處理。可通過建立專門的管理系統(tǒng)對(duì)水環(huán)境進(jìn)行科學(xué)有效的管理，水環(huán)境管理系統(tǒng)能夠針對(duì)特定區(qū)域的水環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格的控制，有效提高水環(huán)境質(zhì)量。為提高系統(tǒng)的功能，要在開發(fā)工作中融入動(dòng)態(tài)化思想，使系統(tǒng)能夠更好地發(fā)揮作用。

2.4 在水污染控制規(guī)劃方面的應(yīng)用

通過GIS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水污染的有效控制，并提前做好相應(yīng)的規(guī)劃，使水污染問題得到有效的緩解。要對(duì)水污染的情況進(jìn)行分類，對(duì)水污染的位置進(jìn)行精準(zhǔn)的確認(rèn)，進(jìn)一步縮小水污染的范圍，使問題能夠得到針對(duì)性的處理。要建立專門的數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建與水污染治理對(duì)象有關(guān)的模型，要在模型中全面展示水污染的情況，使水污染得到針對(duì)性的控制。要充分利用GIS技術(shù)對(duì)水污染的數(shù)值進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，根據(jù)所得出的計(jì)算結(jié)果制訂針對(duì)性的監(jiān)督與管理方案，確保水環(huán)境得到改善。

2.5 在給水管網(wǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用

利用GIS技術(shù)還可以提高水管網(wǎng)信息系統(tǒng)的功能，通過其所提供的數(shù)據(jù)制訂與系統(tǒng)管理有關(guān)的方案，使其能夠充分發(fā)揮作用。要及時(shí)建立完善的工作系統(tǒng)，融入GIS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，確保給水管網(wǎng)信息系統(tǒng)得到有效的開發(fā)。此外，還要建立軟件管理系統(tǒng)，為信息系統(tǒng)功能的完善提供更多技術(shù)保證。采用GIS技術(shù)可以得出更加準(zhǔn)確的水利數(shù)據(jù)，這將為給水管網(wǎng)的建設(shè)提供更多的參考，使其能夠在未來的工作中發(fā)揮出更加重要的作用。

3 GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

3.1 GIS 技術(shù)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化

GIS技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出，在水文水資源領(lǐng)域中具有廣泛的發(fā)展前景，不過GIS軟件功能缺乏針對(duì)性，與之相關(guān)的應(yīng)用平臺(tái)和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)格式并不統(tǒng)一，這樣就會(huì)影響到人們正常的溝通和交流，也會(huì)增加數(shù)據(jù)的使用難度。對(duì)此，要不斷完善GIS軟件平臺(tái)，確保其數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)格式統(tǒng)一，并制定完善的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)信息資源共享。

3.2 構(gòu)建特色鮮明的空間數(shù)據(jù)庫

由于GIS軟件的功能通用，因此要進(jìn)一步開發(fā)與水文水資源領(lǐng)域有關(guān)的數(shù)據(jù)庫模塊，模塊中需要包括與水文水資源有關(guān)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)庫，比如流域經(jīng)濟(jì)情況、區(qū)域降雨量、洪澇災(zāi)害數(shù)據(jù)、自然環(huán)境、地質(zhì)條件等數(shù)據(jù)。

3.3 建立融合專業(yè)模型

要不斷構(gòu)建完善的應(yīng)用模型，進(jìn)一步發(fā)揮出GIS的作用。目前，應(yīng)用模型雖然可以展示出完善的水文水資源信息，也可以滿足基礎(chǔ)功能，但除了數(shù)據(jù)處理，其對(duì)于重大決策的支持還有所不足，同時(shí)也不能對(duì)水文現(xiàn)象產(chǎn)生的原因進(jìn)行細(xì)致入微的分析。為此，需要使應(yīng)用模型更加專業(yè)，功能更加多樣化，保證在對(duì)水文水資源進(jìn)行分析時(shí)可以更加全面。

3.4 GIS 軟件的多維化發(fā)展

現(xiàn)有的GIS軟件并不能完全實(shí)現(xiàn)三維分析，這樣就會(huì)影響到對(duì)水文水資源信息的提取，也不能滿足相關(guān)工作的要求。對(duì)此，要積極開發(fā)三維立體GIS技術(shù)，使其能夠?yàn)樗乃Y源工作提供更多的信息和數(shù)據(jù)參考。在這一技術(shù)中要融入計(jì)算機(jī)技術(shù)，確保GIS技術(shù)更加成熟，并邁向多維化方向。

4 結(jié)束語

總之，將GIS技術(shù)應(yīng)用到水文水資源工作中，可以為相關(guān)工作人員提供更加精準(zhǔn)、可靠的數(shù)據(jù)，還能夠構(gòu)建多元化模型，為水文水資源的各項(xiàng)工作提供更多的參考信息，保證相關(guān)部門做出合理的決策。