GIS在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

謝濤

黃河水利委員會(huì)寧蒙水文水資源局 內(nèi)蒙古包頭 014030

1 地理信息系統(tǒng)（G1S）的概述

地理信息系統(tǒng)GIS是一種收集、整理、存儲(chǔ)、分析和處理地理信息和數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)。地理信息系統(tǒng)GIS技術(shù)主要對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并將其轉(zhuǎn)化為具有空間意義的地理信息，軟件技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是該技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)。目前，GIS技術(shù)已在許多領(lǐng)域得到應(yīng)用，并取得了顯著的效果。我國(guó)正在將該技術(shù)應(yīng)用于水文資源的研究，并通過(guò)技術(shù)對(duì)地球表面的地表信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，使人類更好地了解水資源的相關(guān)信息，也為水資源的保護(hù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1]。

2 GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在水文水資源各個(gè)領(lǐng)域中，GIS技術(shù)發(fā)揮著自身所具有的多種軟件功能展開水文水資源相關(guān)數(shù)據(jù)的研究。如，GIS技術(shù)可以利用算術(shù)平均法計(jì)算得到區(qū)域內(nèi)的雨量資料等，計(jì)算得到等雨量線。也可以利用格點(diǎn)法來(lái)計(jì)算得出降水的連續(xù)性數(shù)據(jù)。在不同區(qū)域的不同水文水資源管理中，行業(yè)所需要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)存在不一致，因此導(dǎo)致操作效率不一定，得到的水文水資源的分析數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度有所差異。因此在未來(lái)要求能夠?yàn)镚IS技術(shù)在水文水資源中的應(yīng)用提供一個(gè)專業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，確保能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)區(qū)域水文水資源分析的質(zhì)量。

3 GIS技術(shù)在水資源領(lǐng)域的應(yīng)用

3.1 在水資源災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

事實(shí)上，各種自然地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生都同水文水資源具有密切關(guān)系。通過(guò)控制管理水文水資源能夠起到有效防治各種滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的作用。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，GIS技術(shù)所具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集、整合功能，在大區(qū)域范圍內(nèi)的地球地理信息整合和處理中發(fā)揮巨大的作用。GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)水文信息的全過(guò)程、全時(shí)性的監(jiān)測(cè)。如，在特大暴雨天氣中，x地區(qū)的水庫(kù)的水位處于不斷的變化中。當(dāng)水位突破安全水位的時(shí)候則代表著對(duì)于該地區(qū)具有較為嚴(yán)重的洪水災(zāi)害威脅。而若是沒(méi)有達(dá)到安全水位線，但水庫(kù)某一個(gè)區(qū)域出現(xiàn)缺口，也很容易發(fā)生災(zāi)害。GIS技術(shù)正是可以通過(guò)構(gòu)建起模型參數(shù)，對(duì)于該水庫(kù)的水位上升情況制定高質(zhì)量的水文模型，從而為水庫(kù)的水文信息提供高質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和保障[2]。

3.2 在地表水方面的應(yīng)用

提到地表水會(huì)提醒人們保護(hù)水資源。當(dāng)談到水資源保護(hù)，我們必須首先了解水資源。現(xiàn)代社會(huì)常用遙感技術(shù)獲取地表水資源信息。遙感技術(shù)可以實(shí)時(shí)獲取水資源。數(shù)據(jù)，獲取水資源的周期性變化，然后利用GIS技術(shù)建立水資源保護(hù)系統(tǒng)，通過(guò)RS技術(shù)收集的數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)，然后用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)分析和處理這些數(shù)據(jù)獲得各種可能的計(jì)劃一方面，根據(jù)每種情況后可能出現(xiàn)的系統(tǒng)中實(shí)施這些計(jì)劃，模擬計(jì)劃是用來(lái)預(yù)測(cè)的實(shí)現(xiàn)計(jì)劃的影響，在一定程度上減少了人力、財(cái)力和物力的浪費(fèi)，也大大提高了方案的可行性。

3.3 GIS技術(shù)在地下水方面的應(yīng)用

水資源分為地表水資源和地下水資源。在地表水資源方面，GIS技術(shù)主要用于保護(hù)水資源。對(duì)于人們無(wú)法直接觀測(cè)到的地下水資源等水資源，需要利用一些技術(shù)手段對(duì)地下水資源進(jìn)行勘察。測(cè)量地下水資源是對(duì)水資源的開發(fā)利用和保護(hù)。通過(guò)對(duì)地下水資源的調(diào)查，可以獲得地下水資源的水層邊界、水質(zhì)、周邊礦物組成、水層分布等信息。利用GIS技術(shù)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，不僅可以預(yù)測(cè)未來(lái)地下水資源的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)，而且為地下水資源的規(guī)劃管理提供了理論依據(jù)；還可以對(duì)地下水資源的水質(zhì)進(jìn)行分析，更清楚地分析地下水資源的開發(fā)價(jià)值，從而實(shí)現(xiàn)地下水資源開發(fā)效益的最大化。

3.4 在水資源控制規(guī)劃中的應(yīng)用

在社會(huì)發(fā)展中，水文水資源研究還涉及到對(duì)水資源的質(zhì)量的管控，即做好水環(huán)境的管理。GIS技術(shù)可以展開整個(gè)區(qū)域的水環(huán)境狀況的可視化地圖呈現(xiàn)，同時(shí)還可展開對(duì)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。

3.5 在水污染控制方面的應(yīng)用

在水污染控制方面，科學(xué)應(yīng)用GIS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)水污染的有效治理，提高工作效率，提高水污染質(zhì)量規(guī)劃的可靠性。在具體應(yīng)用中，一是對(duì)水污染進(jìn)行分類，利用數(shù)字地形圖對(duì)該區(qū)域的水污染情況進(jìn)行詳細(xì)、全面的了解，并基于數(shù)字地形圖生成三維圖像，全面掌握該區(qū)域的水污染情況，確定水污染防治目標(biāo)；二是建立水污染控制數(shù)據(jù)庫(kù)，建立相關(guān)模型，提高水污染控制質(zhì)量；三是利用GIS技術(shù)設(shè)計(jì)專用系統(tǒng)，精確計(jì)算水污染值，制定有效的治理方案，提高水污染治理工作水平。

4 GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域應(yīng)用中的優(yōu)化措施

4.1 聯(lián)合RS技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用

從GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀分析，綜合應(yīng)用RS組合技術(shù)可以有效提高GIS技術(shù)的應(yīng)用效果，提高GIS技術(shù)的完整性和準(zhǔn)確性。具體應(yīng)用主要是將無(wú)人機(jī)技術(shù)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)相結(jié)合，開展區(qū)域水文水資源相關(guān)信息調(diào)查和相關(guān)監(jiān)管業(yè)務(wù)的實(shí)施。通過(guò)GIS技術(shù)和RS技術(shù)的應(yīng)用，在技術(shù)應(yīng)用成本控制和技術(shù)應(yīng)用實(shí)際效率的提高上取得了明顯的效果。

4.2 實(shí)施動(dòng)態(tài)化的水系統(tǒng)監(jiān)管技術(shù)

從實(shí)用性、可靠性、安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性等方面來(lái)看，GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域的應(yīng)用具有一定的技術(shù)應(yīng)用統(tǒng)一性特征。在實(shí)際開發(fā)中，應(yīng)用單位要開發(fā)應(yīng)用GIS技術(shù)的軟件功能、硬件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)建設(shè)、整體防御系統(tǒng)建設(shè)等，才能有效地實(shí)施動(dòng)態(tài)水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。確保GIS技術(shù)結(jié)合動(dòng)態(tài)水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在水文水資源應(yīng)用中的有效性、穩(wěn)定性和可靠性[3]。