GIS在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

韓忠

摘要 GIS作為水文空間數(shù)據(jù)管理工作的重要工具，為促進(jìn)水文水資源領(lǐng)域智能化、自動(dòng)化發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)?；诖耍治鯣IS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的具體應(yīng)用范圍，提出GIS技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，以期為相關(guān)工作人員提供理論性幫助。

關(guān)鍵詞 GIS;水文水資源領(lǐng)域;實(shí)際應(yīng)用

中圖分類號(hào)：P208.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095–3305（2020）08–0–02

Abstract As an important tool of hydrological spatial data management， GIS has laid a solid technical foundation for promoting the development of intelligence and automation in the field of hydrology and water resources. Based on this， this paper analyzes the specific application scope of GIS technology in the field of hydrology and water resources， and puts forward the future development trend of GIS technology， in order to provide theoretical help for relevant staff.

Key words GIS; Hydrology and water resources field; Practical application

DOI：10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.08.064

水文水資源領(lǐng)域研究范圍逐步擴(kuò)大，對(duì)研究工具的信息化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化要求更高。為有效緩解當(dāng)前我國(guó)水文水資源緊缺矛盾，需獲取更加精準(zhǔn)的地理信息、水文信息、空間信息，借助GIS技術(shù)全面了解水文水資源空間分布特征，構(gòu)建地區(qū)水文水資源三維模型，制定出更加專項(xiàng)可行的水文水資源管理對(duì)策，推動(dòng)水文水資源領(lǐng)域研究工作可持續(xù)發(fā)展。

1 概述GIS技術(shù)

1.1 GIS技術(shù)概念

GIS又被稱之為地理信息系統(tǒng)，基于計(jì)算機(jī)硬件、軟件支持下對(duì)整個(gè)或部分地球空間信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、計(jì)算與描述[1]。GIS系統(tǒng)具有綜合性強(qiáng)的特征，在實(shí)際應(yīng)用期間涉及地理學(xué)、地圖學(xué)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)，實(shí)際應(yīng)用范圍廣闊。通過(guò)高效應(yīng)用地理信息系統(tǒng)，對(duì)空間數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效分析及處理，將地圖的視覺(jué)化效果與地理分析能力、數(shù)據(jù)管理能力集合在一起，提供更加全面的地理信息服務(wù)。

1.2 GIS技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

GIS技術(shù)可以高效完成空間數(shù)據(jù)采集、管理及可視化輸出工作，為水文水資源領(lǐng)域提供了更加優(yōu)質(zhì)的空間數(shù)據(jù)服務(wù)。從GIS系統(tǒng)構(gòu)成角度分析，系統(tǒng)內(nèi)部核心模塊為空間數(shù)據(jù)管理，可為地理科學(xué)研究工作帶來(lái)更多數(shù)據(jù)輔助。空間數(shù)據(jù)管理模塊分為數(shù)據(jù)分析及處理兩大功能，數(shù)據(jù)主要來(lái)源于專題地圖、遙感地圖與統(tǒng)計(jì)技術(shù)。

GIS技術(shù)的功能為數(shù)據(jù)信息采集、提取、分析;地域空間分析、多要素綜合、計(jì)算機(jī)、通信及遙感技術(shù)等。通過(guò)將這些功能應(yīng)用在空間地理數(shù)據(jù)的編輯及管理過(guò)程中，能夠從根本上提升數(shù)據(jù)自身的可操作性，確保這些數(shù)據(jù)能夠成為重大事項(xiàng)決策參考依據(jù)。現(xiàn)階段，地理信息系統(tǒng)不斷朝集成化、智能化方向發(fā)展，更多的理信息模塊已經(jīng)具備多功能、高精度、現(xiàn)實(shí)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前水文水資源研究領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)。

2 GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 在水文情報(bào)獲取及防洪減災(zāi)中的應(yīng)用

GIS技術(shù)可以有效整合海量數(shù)據(jù)，為水文水資源情報(bào)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)轉(zhuǎn)提供了重要的理論依據(jù)[2]。通過(guò)充分發(fā)揮GIS技術(shù)內(nèi)部功能，可以擴(kuò)大水文數(shù)據(jù)提取范圍，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行全面整合及編輯，使后期水文情報(bào)預(yù)報(bào)工作更加全面精準(zhǔn)。

GIS技術(shù)的應(yīng)用還可確定水文水資源空間數(shù)據(jù)模型參數(shù)，增強(qiáng)水文水資源空間模型的設(shè)計(jì)精準(zhǔn)度。通過(guò)配合使用數(shù)據(jù)高程模型，全面檢測(cè)水文水資源實(shí)際信息，促進(jìn)水文水資源領(lǐng)域研究工作高效開展。

當(dāng)前GIS技術(shù)被較為廣泛應(yīng)用在地區(qū)骨干河道、大中型水庫(kù)預(yù)報(bào)方案的編制過(guò)程中。通過(guò)找尋地區(qū)水文水資源地理信息發(fā)展規(guī)律，建立更加科學(xué)完善的水情中心及水文站點(diǎn)，獲取地區(qū)雨量等級(jí)線圖。不僅如此，GIS技術(shù)還可為防洪減災(zāi)工作提供重要理論依據(jù)。通過(guò)充分利用GIS系統(tǒng)內(nèi)部管理平臺(tái)、旱災(zāi)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)分析以及城市防洪功能，最大限度地降低旱澇災(zāi)害對(duì)地區(qū)發(fā)展造成的嚴(yán)重不利影響。GIS系統(tǒng)收集并描述的水文水資源空間信息可以為防洪信息管理系統(tǒng)決策支持平臺(tái)的構(gòu)建提供重要理論依據(jù)。同時(shí)，GIS技術(shù)的空間分析能力還能夠體現(xiàn)出地區(qū)水文水資源防洪減災(zāi)需求，優(yōu)化各類參數(shù)，使防洪減災(zāi)決策方案實(shí)現(xiàn)可視化目標(biāo)。

在洪水災(zāi)害評(píng)估完成后，地理信息系統(tǒng)還可對(duì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面分析。結(jié)合地區(qū)洪水災(zāi)害發(fā)生規(guī)律以及影響程度，計(jì)算并評(píng)估洪水損失量[3]。借助GIS技術(shù)以及自然、地理及社會(huì)因子，對(duì)此因子進(jìn)行權(quán)重空間疊加，構(gòu)建起多災(zāi)害模型。為充分發(fā)揮出GIS系統(tǒng)技術(shù)作用，相關(guān)研究人員還致力于利用系統(tǒng)空間分析功能，深入剖析流域上下游之間關(guān)系，對(duì)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加以及多邊形合并，設(shè)計(jì)出最為合理的緩沖區(qū)，為城市防洪減災(zāi)工作提供重要技術(shù)支持。

2.2 在空間管理及決策機(jī)制系統(tǒng)中的應(yīng)用

水文資源的空間管理與決策支持系統(tǒng)均需要使用GIS技術(shù)。利用GIS技術(shù)建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)，提供重要的水文決策依據(jù)，確保管理部門能夠利用這些數(shù)據(jù)做出更加科學(xué)及全面的決策。借助GIS技術(shù)，還可以構(gòu)建當(dāng)?shù)厮乃Y源特色數(shù)據(jù)庫(kù)，綜合展現(xiàn)當(dāng)?shù)厥褂盟Y源管理情況，根據(jù)水資源分布特征及空間變化作出災(zāi)害預(yù)測(cè)，建立功能完善的決策支持系統(tǒng)，切實(shí)提升水文水資源實(shí)際管控水平。

近幾年來(lái)，GIS技術(shù)在構(gòu)建水文水資源決策支持系統(tǒng)中的作用被充分發(fā)揮出來(lái)。但由于我國(guó)開展此項(xiàng)研究的時(shí)間較短，需要大量的人力及物力資源，這就要求水文管理部門做好打長(zhǎng)期攻堅(jiān)戰(zhàn)的準(zhǔn)備。

2.3 在水環(huán)境管理中的應(yīng)用

水文水資源領(lǐng)域?qū)λh(huán)境的管理要求日漸提升，需要進(jìn)一步增強(qiáng)傳統(tǒng)水文管理工作空間屬性及管理層次[4]。將GIS技術(shù)應(yīng)用在水環(huán)境管理工作中，不僅能充分了解到水環(huán)境現(xiàn)狀，還能依據(jù)水文水資源空間與時(shí)間范圍變化趨勢(shì)，全面監(jiān)測(cè)水環(huán)境。利用GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理功能，可進(jìn)一步提升水質(zhì)與水量預(yù)測(cè)水平，建立地區(qū)骨干流域水環(huán)境管理系統(tǒng)，從根本上提高水資源優(yōu)化管控力度，更好地實(shí)現(xiàn)水環(huán)境綜合管理目標(biāo)。

2.4 在水污染控制規(guī)劃中的應(yīng)用

現(xiàn)階段水文水資源領(lǐng)域研究重點(diǎn)還放置在水污染控制規(guī)劃管理方面。各領(lǐng)域生產(chǎn)水平的快速增長(zhǎng)在提升大眾生活質(zhì)量的同時(shí)，也使水資源面臨嚴(yán)重污染。如何做好地區(qū)環(huán)境規(guī)劃中的水污染控制工作，將會(huì)成為實(shí)現(xiàn)水文水資源管理目標(biāo)的重要所在。

在制定水污染控制規(guī)劃方案時(shí)，要對(duì)各功能區(qū)域的水資源進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。利用先進(jìn)的GIS技術(shù)劃分水資源污染源的種類及特征。利用圖紙可視化方式為相關(guān)部門展現(xiàn)出當(dāng)前水環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀，確保設(shè)計(jì)出的城市排污網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠最大限度發(fā)揮水文水資源保護(hù)功能，控制水污染影響范圍。

應(yīng)用GIS系統(tǒng)過(guò)程中要明確地區(qū)水污染控制對(duì)象，建立水污染控制規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)以及規(guī)劃模型[5]。建立數(shù)據(jù)庫(kù)及管理信息系統(tǒng)，被用戶提供所需的數(shù)據(jù)及圖紙模型，完成對(duì)區(qū)域內(nèi)的水污染控制工作。美國(guó)在將GIS技術(shù)應(yīng)用在水污染控制規(guī)劃工作中的成就最為顯著，相關(guān)科學(xué)家已經(jīng)建立起完善的區(qū)域水資源污染控制系統(tǒng)，準(zhǔn)確計(jì)算出多條河流的污染值，使水資源質(zhì)量的監(jiān)管與污染控制工作得到了充分的數(shù)據(jù)支持，促使水資源非點(diǎn)源污染控制工作朝智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。

3 GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用趨勢(shì)

水文水資源GIS系統(tǒng)的開發(fā)是一項(xiàng)長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)的過(guò)程。通過(guò)高質(zhì)高效應(yīng)用GIS技術(shù)，能夠切實(shí)提升水資源空間信息利用率，對(duì)水文水資源的研究工作給予了更多的數(shù)據(jù)支持。經(jīng)過(guò)實(shí)際調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，GIS技術(shù)的應(yīng)用還存在水流運(yùn)動(dòng)、水質(zhì)時(shí)間序列、空間環(huán)境數(shù)據(jù)耦合研究力度不足，不同水文水資源研究部門的信息共享率較低等問(wèn)題。因此，在將GIS技術(shù)應(yīng)用在水文水資源領(lǐng)域過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵循以下幾項(xiàng)應(yīng)用趨勢(shì)：

第一，做好GIS系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)范及應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定工作，建立更加統(tǒng)一科學(xué)的GIS技術(shù)管控標(biāo)準(zhǔn)。積極引進(jìn)先進(jìn)國(guó)家的GIS系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，確保GIS技術(shù)的應(yīng)用能夠上升到有法可依、執(zhí)法必嚴(yán)的高度。

第二，建立水文水資源地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)，確保建立的數(shù)據(jù)庫(kù)能夠具備標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化特征，為后期使用水資源管理工作提供更加完善的理論依據(jù)。例如，依照地區(qū)氣候環(huán)境特征建立特色水情、雨情數(shù)據(jù)庫(kù)，為該地區(qū)旱澇災(zāi)害的評(píng)估工作提供專項(xiàng)理論依據(jù)。

第三，建立水文水資源空間決策支持系統(tǒng)，為該系統(tǒng)的完善及優(yōu)化工作投入充足人力及物力，最后，分步實(shí)施系統(tǒng)，在最終功能成熟后實(shí)現(xiàn)全面推廣，使我國(guó)水文水資源研究工作水平以及水環(huán)境管理質(zhì)量能夠在根本上得到提升。

4 總結(jié)

將GIS技術(shù)高效應(yīng)用在水文水資源領(lǐng)域能夠進(jìn)一步提升水資源管理水平，緩解當(dāng)前使環(huán)境污染情況，促進(jìn)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展，對(duì)促進(jìn)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展意義重大。與其他發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用時(shí)間較短，需要加大水文水資源GIS系統(tǒng)研發(fā)支持力度，確保GIS技術(shù)能夠在水文水資源管理中發(fā)揮出重要作用。

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責(zé)任編輯：黃艷飛