GIS在水文水資源領域的應用進展

趙一敏

(河北張家口水文水資源勘測局，河北 張家口 075000)

GIS在水文水資源領域的應用進展

趙一敏

(河北張家口水文水資源勘測局，河北 張家口 075000)

GIS技術是管理以及研究水文空間數據十分重要的應用系統，可以使用圖形、地圖以及數據的形式直接快速滿足以及得到需要的信息以及結果，直接推動著我國水文水資源領域的研究以及開發工作。文章主要論述了GIS技術在水文水資源領域之中應用以及未來的發展趨勢。

GIS技術；水文水資源；環境管理；應用

0 引 言

GIS的中文全稱是地理信息系統，在當前的應用及其廣泛，其主要特點是有著極強的數據管理能力以及便捷的空間數據綜合功能，所以大到政府的宏觀決策小到城市建設之中都有利用。因為我國地域遼闊，在夏季會受到亞熱帶季風氣候的影響，往往導致南澇北旱，同時我國也存在著水資源嚴重不足的問題，因此就要求有一個系統的治水方法，可以有效解決當前水資源的問題。因為GIS技術的發展，不僅僅推動了我國水利事業的發展，同時也對水文資源產生重要的影響。

1 GIS在水文水資源中的應用

GIS技術在水文水資源之中具有廣泛的應用，下面就對在具體領域之中的應用進行簡要介紹。

1.1 水文情報預報以及防洪減災

GIS技術具有較好的數據整合能力，那么就便于水文情報預報系統的設計以及應用，使用GIS技術將會實現大范圍之內水文信息的提取、整合以及編輯，可以有效地預報后期的水文資源。GIS技術的作用還表現在可以準確確定模型的參數，對于參與數據以及模型設計的精確度有效提升，加大推進水文模型的開發質量。值得一提的是應用數字高程模型，可以將水力學模型融合，那么就會處于客觀的角度對水文信息進行高效的檢測[1]。并且GIS技術可以為水文情報預報提供相當重要的資料，對于促進各方面技術的發展就具有積極的影響，GIS技術也在眾多骨干河道以及大中型水庫的洪水預報方案的編制之中以及應用過程之中獲得了較好的效果，因為水文水資源的優勢，國家防汛指揮系統編制了一套全國余量等值線圖軟件，有效實現了我國中小河流治理水文站點的布置。某地GIS在防洪減災之中的應用見圖1。

圖1 某地GIS在防洪減災之中的應用

1.2 對水資源的開發

在進行地表水資源空間分布調查之時，通常水文部門大多使用GIS技術，應用此技術可以更加精確以及高效的調查地表水資源[2]。并且不僅僅對于地表水進行調查，并且對于地下水也可以進行高效的調查。GIS技術可以科學的對大量級的開采地下水進行分析，并且做好地下水資源的保護工作。

1.3 在水土保持中的應用

我國在進行了多年的經濟建設，對于生態環境也產生了嚴重的破壞，導致水土流失，水土流失的種類比較多，主要包括有水蝕、風蝕以及凍融侵蝕等。水土流失還會導致泥石流、滑坡等次生災害的發生。進入新時期以來，我國投入了大量的精力和技術在治理水土流失上，在我國的兩條母親河長江和黃河兩岸進行治理工程，在一些水體流失較為嚴重的區域建立了監測站點，使用遙感以及GIS技術進行系統管理，重點使用GIS技術對數據進行監測以及在第一時間作出分析，那么這樣給治理水土流失提供了便捷。

1.4 在區域水資源管理之中的應用

以GIS技術為導向建立水資源管理信息系統，可以在第一時間為水資源管理提供全面而準確的信息支持[3]。我國學者就以MapInf作為開發平臺，使在我國流域之內的全部的河流以及附近的行政區劃、水文展望以及重要城市全部納入檢測范圍，使之成為了一個有機的整體，在此基礎上搭建我國水文站網管理信息系統，如此提升了我國水文管理水平以及優化水文展望。

當前有相關的研究者對水文空間流域的信息分布式以及多級次存儲結構，同時使用ArcSDE/ArcInf。作為GIS平臺建立數字流域空間信息系統將其利用在河流水資源管理之中。當前也已經完成了在GIS支持之下對特定河流水資源管理系統，那么就可以實現對于城市水資源利用的量化模擬、科學有序管理以及進行計算。

當前在灌區水資源管理之中同樣也廣泛使用到了GIS技術。從21個世紀70年代，美國的田納西流域管理局率先使用GIS技術處理以及分析種種流域數據，來為流域管理提供幫助，實現高效的管理。GIS技術已經得到了廣泛的應用，也被廣泛應用于國外的水資源管理中。對灌區之內的水資源進行管理，比較先進的是美國德克薩斯州LwerRi、GrandeValley的8個灌區已經開發了將GIS作為基礎的灌區管理系統。

1.5 GIS在水資源在環境管理之中的應用

1.5.1 水污染控制規劃

當前我國在經濟發展的同時，對于水資源也產生一定的污染，走上了先發展后治理的歐美國家發展的老路。水污染對我國人民的生命健康安全產生嚴重的影響，在獲得經濟發展帶來的實惠的同時，也飽受了因為水污染帶來的痛苦，因此做好水環境的治理是當前我國可持續發展的重要組成部分。為了更好做好水環境的保護，應該做好水污染控制規劃。做好水污染規劃主要工作是做好總量控制。

水污染控制規劃是區域環境規劃重要組成之一，為了更好做好水污染控制規劃，其中最重要的是做好總量控制。在進行水污染控制規劃之時，將會使用地圖形式作為存儲方式將功能水域單元水質分布以及城市排污網分布納入存儲范圍。而兼容的數據庫形式存儲則將國民經濟統計資料以及污染物的數量種類進行存儲。GIS在某市水資源管理之中的應用見圖2。

圖2 GIS在某市水資源管理之中的應用

1.5.2 對水環境檢測管理的作用

在對水環境檢測管理上，甚至是環境監測上，管理人員則都是使用GIS系統來查詢相關的資料，利用的是GIS技術對空間數據的分析以及管理能力。GIS系統會對空間數據進行分析和管理等功能獲取與之有關的資料。這樣就可以對水質的變化進行詳細的解析，并且也會對水文水資源以后的發展趨勢進行分析。

同時也可以對方案具體的實施效果及時掌握。一旦發生事故的話，則就可以利用該系統掌握事故發生之時的污染物排放情況以及當時的水文情況，并且利用GIS系統及時高效地預測出污染物分布的趨勢，接著對癥下藥，依據分布的態勢制定相關的解決措施。

1.6 缺點

GIS技術具有一定的優越性，比如說極強的數據存儲、管理、輸出輸入的功能，然而其缺點也在于其工作原理是以數據作為工作的中心，所以進行決策的能力還有待提升，導致出現這個問題的原因在于GIS數據模型存在缺陷，對于地理空間的水文特征不能清晰精確地表達出來。目前使用的GIS軟件功能還不夠全面，缺少些專門進行研究水資源的軟件，那么就要求開發者對其進行深層次的開發。則就給使用GIS的科研人員帶來了相當多的不便之處，對于研究成果的可靠產生重要的影響，而沒有辦法徹底解決水資源管理問題。

2 發展趨勢與展望

事物發展是一個曲折變化的過程，會不斷出現新事物。應用GIS將會有效提高水資源的信息管理能力，并且也促進了水文水資源的研究工作。當前GIS應用以及開發之中存在著諸多的問題，嚴重的影響到了水流運動、水質的時間序列和附近空間環境的數據融合。

每一個開發單位水文的設計方式以及數據組織形式之間的差異也導致互動操作難度的增加，對于大范圍建構水資源數據模型帶來諸多的不便。在今后的發展之中，GIS的應用以及開發如何才較好同實際需求進行結合，有效地發揮出GIS的特點，這是當前亟需解決的問題。

2.1 繼續深入研究GIS應用規范

在具體的操作之中，GIS的應用以及開發通常都是每一個部門依據實際的生產以及科研要求而進行開發的。因為我國在技術規范以及標準開發平臺上還需要完善，所以在信息交流以及共享上存在諸多問題。在國內已經開始了行業規范的試點工作，但是依然存在不少的問題，所以還需要進行深入的GIS應用規范的研究。

2.2 不斷完善水文水資源空間決策系統

近些年來GIS技術已經出現新的發展態勢則是同常規決策支持系統之間進行有機的結合，此系統的優勢在于其具有廣闊的應用前景，對于日后的使用具有一定的推動作用。然而，其缺點在于，這種開發理念在開發上存在一定的難度，要求大量的資金以及人才的投入。因此，在大范圍推廣上存在一定的問題。當前則是使用在一部分地區試點，集中力量，一步一步實施。在得到成功的經驗之中再進行推廣。

依據我國水文水資源的實際來看，首先應該在長江和黃河這兩條河流建設水文水資源空間決策系統，而這兩條河流不管是從人文角度或者是自然角度講都是最合適的地區，同時也對未來全面加強水資源信息網絡建設有非比尋常的意義。

2.3 建立水文水資源空間決策支持系統

近些年來，出現了一種新型的信息系統--空間決策支持系統(SDSS)，其是在常規的決策支持系統以及GIS相互結合的基礎之上而發展起來的。因為其開發的難度相對比較大，這就得需要大量的人力以及物力，務必得集中財力來充分的保障重點，逐步的進行實施，在其成熟之后再加大推廣的范圍與力度。從我們國家當前的狀況來看，黃河的水資源調度系統以及黃河與長江的防洪決策支持系統更是刻不容緩，應該優先地進行建立并逐步地完善。

2.4 GIS與水文水資源專業模型的融合

在當前的一部分水文水資源的專業模型之中，盡管大部分的GIS對水文水資源信息具備了比較強的數據存儲、管理以及輸出輸入的功能，但是其中主要就是以數據為中心，在表達水文地理的空間、水文現象空間分析以及支持決策的能力方面還是相差甚遠，特別是體現在基于RS、GIS的分布式水文的模型之中。如何將現有的各種計算方法以及相應的軟件逐漸地過渡到以柵格為計算空間單元的分布式的模型之上來，充分的利用GIS的空間數據管理功能，在最大程度上來充分地實現水文水資源專業模型以及GIS的集成，是今后研究的重點。

3 結 語

近些年，我國的科學技術不斷發展，直接推動了我國水文水資源領域研究以及應用的發展。當前，我國水利工程在經濟以及科技的推動之下，完成了現代化建設，為了進一步推動水利工程的發展應該繼續推動水利工程信息化的發展。

所以，GIS將會在水文資源領域之中有著更加廣闊的應用以及發展，同時將會不斷推進我國經濟的發展以及生態環境的保護。為實現我們的“中國夢”而不斷奮斗。

[1]劉佳,于福亮,李傳哲,尹吉國.GIS在水文水資源領域中的應用進展[J].水電能源科學,2007,25(02):20-24.

[2]張海廷.GIS在水文水資源領域中的應用研究[J].華北水利水電學院學報,2013,34(03):63-66.

[3]楊云.在水文水資源領域中的應用進展[J].黑龍江水利科技,2013，41(09):226-227.

1007-7596(2014)11-0239-03

2014-05-15

趙一敏(1980-)，男，河北蔚縣人，工程師，從事水文分析計算與水文水資源方面研究。

P208

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