試論地理信息系統(tǒng)在水文水資源中的應用

溫榮平

（河北省滄州水文水資源勘測局，河北 滄州061000）

地理信息系統(tǒng)是一門于20世紀60年代中期問世的計算機應用學科中的新技術，不僅能夠對空間數(shù)據(jù)進行科學有效的管理和分析，還能夠為各級主管部門在制定方案、戰(zhàn)略決策等方面提供可靠的依據(jù)。地理信息系統(tǒng)是當前水文水利工作的最重要基礎技術之一，對于實現(xiàn)水文水資源的科學化管理、水文水資源政策的合理制定等都有十分重要的價值。

1 地理信息系統(tǒng)簡介

地理信息系統(tǒng)又叫GIS系統(tǒng)，是英文名Geographic Information System 的縮寫，它是由信息科學、地球科學、空間科學三者彼此之間相互交叉而產(chǎn)生的交叉學科和新技術學科，在對空間信息的管理分析方面有著明顯的優(yōu)勢。GIS技術以計算機和地理信息處理技術為基礎，在地理信息的收集、存儲、加工、管理、分析等方面都有著廣泛的使用，其重要地位是不可代替的，是現(xiàn)代水文水資源管理工作中必不可少的基礎性技術之一［1］。

地理信息系統(tǒng)的主要功能包括以下幾個層面：首先是采集、管理、分析和輸出多種地理學空間信息，具備很強的空間性和動態(tài)性；其次是以地學研究和決策為目標，以地學模型為手段，進而產(chǎn)生高質量、高水平的地學派生信息，空間性和綜合性很強；此外以計算機技術作為支撐，來進行空間數(shù)據(jù)管理，同時模擬相關的地學分析方法和模型，進而產(chǎn)生具備足夠科學依據(jù)的信息和數(shù)據(jù)。

地理信息系統(tǒng)有多種類型，主要包括以下三種，區(qū)域信息系統(tǒng)，這是按照區(qū)域范圍的大小來確定規(guī)模的，主要目標是研究區(qū)域范圍內的綜合信息；地理信息系統(tǒng)工具庫，是由具備圖形圖像數(shù)字化、存儲管理、檢索查詢、分析運算等功能的軟件包組成的系統(tǒng)；專題信息系統(tǒng)，是具備優(yōu)先專業(yè)特點和目標的地理信息系統(tǒng)。

2 水文水資源對地理信息系統(tǒng)的要求

（1）系統(tǒng)要具備良好的可擴展性。在滿足基本功能的前提下，需要不斷擴展系統(tǒng)建設，實現(xiàn)無縫擴展，相關數(shù)據(jù)能夠平滑移動。

（2）系統(tǒng)要以數(shù)學模型和決策分析為支撐。實際工作過程中要求系統(tǒng)能夠對相關數(shù)據(jù)進行深層次的研究分析，為決策提供足夠的依據(jù)。

（3）系統(tǒng)要足夠成熟，且具備優(yōu)良的開放性。成熟的系統(tǒng)能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，優(yōu)良的開放性可以促進交流和溝通。

（4）系統(tǒng)要具備管理大量數(shù)據(jù)的能力。水文數(shù)據(jù)通常十分復雜和龐大，因此要求系統(tǒng)具有強大的數(shù)據(jù)管理能力。

3 地理信息系統(tǒng)在水文水資源中的應用

地理信息系統(tǒng)在水文水資源中的應用，主要包括以下幾個方面。

（1）水文水資源評價規(guī)劃的應用

水文水資源評價涉及行政區(qū)劃、河流水系、水利工程分布、實測水文數(shù)據(jù)等空間信息，水資源規(guī)劃包括水資源調查評價、節(jié)水計劃、水資源保護規(guī)劃、水資源配置等內容［2］。在實際工作中，可以通過利用地理信息系統(tǒng)建立起相關的模型和數(shù)據(jù)庫信息，并對相關數(shù)據(jù)進行管理和模擬。

（2）區(qū)域水資源管理保護的應用

水資源管理保護工作包括對水文基本信息、地形地貌、水文地質條件、河流水系、土壤植被、水利工程、地表及地下水源保護等多種不同類型要素的管理，地理信息系統(tǒng)可以對相關數(shù)據(jù)進行合理分析，進而以此為參照制定恰當?shù)墓ぷ饔媱潱瑸樗Y源管理提供基礎信息的服務。

（3）水資源保護和水環(huán)境監(jiān)測的應用

工業(yè)的迅速發(fā)展給我國的水環(huán)境帶來了嚴重的污染破壞，在實際工作中需要對水環(huán)境進行實時監(jiān)測，建立起完善的監(jiān)測系統(tǒng)，為水資源提供充分的保護。地理信息系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)進行管理分析，將水質變化的特點和趨勢呈現(xiàn)出來，有助于人們充分了解污染的信息，進而采取有效措施進行處理。

（4）防洪抗旱的應用

洪災和旱災是我國發(fā)生比較頻繁的自然災害，給國民經(jīng)濟帶來了巨大的損失，以地理信息系統(tǒng)為基礎建立的防洪決策支持系統(tǒng)，被應用于動態(tài)采集和洪水演進分析等方面，有著很高的精確性，對于防洪工作的開展有著極大的利好［3］。而建立的干旱預警系統(tǒng)則可以對旱災進行有效的災情分析、評估和預報，有利于減少災害風險，降低損失。

（5）水資源政策制定修改過程的應用

地理信息系統(tǒng)的應用極大地豐富了水資源政策制定過程中的理論基礎和數(shù)據(jù)基礎，對于形成科學的決策支持系統(tǒng)，縮小理論與實際的差距有著十分重要的意義。大量的數(shù)據(jù)庫信息和模型分析為水資源政策的制定修改提供了強有力的支撐，從而為水文水資源規(guī)劃工作提供更好的服務。

4 地理信息系統(tǒng)應用需要解決的問題

雖然地理信息系統(tǒng)在水文水資源管理工作中的應用已經(jīng)比較普遍，但是還存在著一些問題需要解決。

（1）地理信息系統(tǒng)技術平臺不統(tǒng)一，聯(lián)系存在障礙

雖然地理信息系統(tǒng)的應用十分廣泛，但是目前應用的系統(tǒng)開發(fā)平臺多種多樣，導致數(shù)據(jù)格式樣式繁多，國家并沒有制定相關的標準規(guī)范，導致了信息交流共享的不方便。

（2）地理信息系統(tǒng)的動態(tài)效果不夠明顯

當前地理信息系統(tǒng)對水文水資源的表述大多數(shù)還處于靜態(tài)描述的層面，對于數(shù)據(jù)也只能進行一些簡單的處理，導致結果與實際數(shù)據(jù)差距很大，使系統(tǒng)的真實性和有效性大打折扣。

（3）地理信息系統(tǒng)與其它工作的溝通還存在一定的障礙

地理信息系統(tǒng)的應用還主要停留在數(shù)據(jù)采集處理的階段，與其它領域工作的交流還比較少，結合也不夠緊密，溝通不足導致系統(tǒng)的潛在優(yōu)勢不能充分發(fā)揮出來［4］。

（4）相關技術人員的整體水平還有待提高

在實際工作過程中，從事相關工作的技術人員的專業(yè)性還有待提高，由于技術人員不能進行足夠專業(yè)的操作和計算，導致得到的數(shù)據(jù)并不夠準確。

5 地理信息系統(tǒng)發(fā)展前景方向

地理信息系統(tǒng)在水文水資源的相關工作中有著十分廣闊的發(fā)展前景，目前正朝著智能化、自動化、精細化的方向發(fā)展。一方面地理信息系統(tǒng)正在與水文地理空間數(shù)據(jù)庫的建立相融合，及時更新相關數(shù)據(jù)信息，保證水文工作的有效性開展；另一方面地理信息系統(tǒng)正不斷地與水文模型相融合，對于水文信息的相關變化能夠進行動態(tài)模擬，更好地為相關工作服務，同時正朝著二次開發(fā)的方面發(fā)展，隨著科技的不斷發(fā)展，會有更多基于地理信息系統(tǒng)的軟件被不斷地開發(fā)出來，為水文水資源工作提供更好的服務。

6 結 語

地理信息系統(tǒng)的應用促進了水文水資源領域的快速發(fā)展，同時水文水資源領域又對地理信息系統(tǒng)提出了新的發(fā)展要求，也會進一步促進地理信息系統(tǒng)的發(fā)展，二者互相促進，共同發(fā)展。地理信息系統(tǒng)在水文水資源的各個領域都有著廣泛的應用，需要在實際工作過程中將二者充分結合起來，更好地促進水文工作的開展。

［1］黃金良，洪華生，張珞平，等．基于GIS的九龍江流域農(nóng)業(yè)非點源氮磷負荷估算研究［J］．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2004，23（5）：866－871．

［2］王疆霞，李云峰，徐中華．GIS技術及其在水文學和水資源管理方面的應用［J］．西北地質，2003（1）：109－113．

［3］楊德生，高德政，魏良帥．基于GIS的節(jié)水型社會水資源綜合管理信息系統(tǒng)設計初探［J］．南水北調與水利科技，2004（5）：42－44．

［4］趙軍凱，趙慶良，趙秉棟．地理信息系統(tǒng)及其在水文水資源方面的應用［J］．天中學刊，2005（2）：30－32．