GIS在水文化中的應(yīng)用探討

馮文強(qiáng) 汪仁銀 譚詹

摘 要：伴隨著大數(shù)據(jù)、三維等技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System ，簡稱GIS）正進(jìn)入“地理智慧，深度進(jìn)化”新時(shí)代。與新興技術(shù)的結(jié)合讓GIS技術(shù)在數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)管理和分析、數(shù)據(jù)可視化方面得到很大發(fā)展，本文探討了GIS技術(shù)在水文化中的應(yīng)用，并介紹了一些新技術(shù)與GIS結(jié)合在水文化應(yīng)用中的發(fā)展趨勢(shì)，為水文化管理、規(guī)劃、建設(shè)提供理論參考。

關(guān)鍵詞：GIS;水文化;水文化遺產(chǎn);水文化專題地圖

水涵養(yǎng)著生命，見證著歷史的變遷，社會(huì)的發(fā)展所引起的水資源問題使得更多的人開始關(guān)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。目前水文化建設(shè)的研究主要側(cè)重于精神文化的建設(shè)，物資文化建設(shè)也只是基于某個(gè)點(diǎn)的研究，利用GIS技術(shù)對(duì)水文化中物質(zhì)文化的地理空間分布信息進(jìn)行管理、分析，為水文化建設(shè)決策提供數(shù)據(jù)支撐。

1? GIS在“水”中的應(yīng)用現(xiàn)狀

人類活動(dòng)中80%的信息都與地理空間位置有關(guān)，GIS系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)硬件、軟件的支持下，對(duì)各種與空間位置相關(guān)的信息進(jìn)行處理分析的信息系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)強(qiáng)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(yīng)用于城市規(guī)劃、交通運(yùn)輸、資源管理、環(huán)境保護(hù)等各行各業(yè)?；跀?shù)據(jù)庫的GIS可以存儲(chǔ)各類空間數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)位置的屬性數(shù)據(jù)，達(dá)到快速查詢、分析和制圖，為決策服務(wù)。全國水資源規(guī)劃系統(tǒng)正是選定ArcGIS作為平臺(tái)，該平臺(tái)提供了水資源配置，供水預(yù)測(cè)、需水預(yù)測(cè)、水資源調(diào)查評(píng)價(jià)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(jí)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(yù)報(bào)、防洪調(diào)度、災(zāi)情評(píng)估、汛情監(jiān)測(cè)以及防汛抗旱管理等功能。

2? GIS在水文化中的具體應(yīng)用

2.1? GIS在水資源管理中的應(yīng)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(duì)的是地表水的管理。目前GIS在水資源方面的應(yīng)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(guān)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(jié)合在一起，才能挖掘出更深層次的價(jià)值。在GIS中，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源信息的存儲(chǔ)、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(duì)水資源信息進(jìn)行綜合分析，比如流域劃分、徑流量統(tǒng)計(jì)、湖泊蓄水量變化監(jiān)測(cè)等。

2.2? GIS在水文化遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用

水文化遺產(chǎn)是在人們利用水進(jìn)行生產(chǎn)與生活時(shí)所創(chuàng)造的物質(zhì)文化，經(jīng)過時(shí)間的累積，這些物質(zhì)文化保存下來，是人類的文化財(cái)富。但是很多水文化遺產(chǎn)在時(shí)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(duì)水文化遺產(chǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和空間分析，為水文化遺產(chǎn)的保護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐。利用GIS存儲(chǔ)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(jié)構(gòu)可將水文化遺產(chǎn)可以分為點(diǎn)、線、面三種類型。整合區(qū)域水文化遺產(chǎn)資源，對(duì)水文化遺產(chǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，為水文化遺產(chǎn)的保護(hù)和開發(fā)提供決策支持。

2.3 GIS在水文化建設(shè)適宜性中的應(yīng)用

水文化建設(shè)包括精神文化建設(shè)和物質(zhì)文化建設(shè)兩個(gè)方面，這里主要是指物質(zhì)文化建設(shè)。水文化大多是在進(jìn)行水事活動(dòng)中自然產(chǎn)生的，但為了傳播和發(fā)揚(yáng)當(dāng)?shù)厮幕袝r(shí)也需要尋找特定的地點(diǎn)修建水文化景觀或建筑。利用GIS綜合地質(zhì)、水文、區(qū)域經(jīng)濟(jì)、交通、人文等因素進(jìn)行區(qū)域水文化建設(shè)適宜性評(píng)價(jià)，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(duì)不同的區(qū)域進(jìn)行不同程度的開發(fā)。

2.4 GIS在水文化歷史中的應(yīng)用

水文化隨著時(shí)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，我們要傳承的不僅僅是水文化的表現(xiàn)形式，更應(yīng)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(duì)不同時(shí)期的水文化歷史信息進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、管理和分析，對(duì)研究水文化的歷史變遷具有重要意義。同時(shí)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圖看似簡單，但卻需要大量的歷史數(shù)據(jù)，這對(duì)水文化歷史的研究和傳播也是非常有利的。

3? GIS新興技術(shù)在水文化中的發(fā)展趨勢(shì)

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(cè)量數(shù)據(jù)和各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。近年來傾斜攝影測(cè)量等各種新技術(shù)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(cè)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(cè)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(cè)量獲取水文化遺產(chǎn)的三維立體信息，生成接近真實(shí)的水文化遺產(chǎn)三維場景。

3.2? 大數(shù)據(jù)技術(shù)

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(yuǎn)遠(yuǎn)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(shù)結(jié)合起來，讓GIS能夠處理時(shí)空大數(shù)據(jù)。我國的河流、湖泊數(shù)量非常多。加上與水資源相關(guān)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(shí)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很難高效的存儲(chǔ)管理和分析處理。大數(shù)據(jù)時(shí)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(jià)值的數(shù)據(jù)。

3.3? 三維GIS與水文化建設(shè)

傳統(tǒng)的二維已經(jīng)不能滿足人們的要求，三維技術(shù)的產(chǎn)生讓我們能夠看到更為真實(shí)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(shè)成本大幅降低。同時(shí)三維建設(shè)技術(shù)也迅速發(fā)展，三維實(shí)體數(shù)據(jù)模型、BIM等技術(shù)讓三維GIS的普及成為現(xiàn)實(shí)。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(shí)利用三維GIS還原水文化遺產(chǎn)的真實(shí)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(jìn)行水文化教育，這對(duì)水文化的傳播具有重要意義，同時(shí)使全民水文化教育的實(shí)現(xiàn)成為可能。

3.4? Web地圖與水文化建設(shè)

傳統(tǒng)的地圖是制圖者為主導(dǎo)，未來的地圖是以用戶為核心。將Web地圖應(yīng)用于水文化建設(shè)是未來的一個(gè)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(shè)計(jì)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(shí)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(jié)論

綜上所述，GIS在水資源管理中的應(yīng)用已經(jīng)非常深入，但在水文化方面涉及甚少。將GIS技術(shù)應(yīng)用于水文化建設(shè)，建立水文化建設(shè)地理信息系統(tǒng)，對(duì)大量的水資源、水文化遺產(chǎn)、水文化歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理、處理分析，評(píng)價(jià)水文化建設(shè)適宜性，制作水文化專題地圖，同時(shí)未來利用GIS新技術(shù)提升數(shù)據(jù)獲取與處理能力，三維GIS與Web地圖等技術(shù)可以助力水文化傳播與水文化教育。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

馮文強(qiáng)，1992年出生，男，漢族，四川樂至人，現(xiàn)就職于四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，助教，碩士學(xué)歷，主要從事遙感、地理信息系統(tǒng)方面教學(xué)與研究工作。