水文水資源領(lǐng)域中GIS的應(yīng)用探索

【摘要】GIS在水文水資源領(lǐng)域的應(yīng)用，促進(jìn)了水文研究工作的進(jìn)展。本文分析了目前水資源研究領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題，并詳細(xì)闡述了水文水資源領(lǐng)域中GIS的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】水文水資源；GIS；水污染控制；水文情報(bào)；水土流失

1、地理信息技術(shù)概述

GIS及其發(fā)展?fàn)顩r地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System）也可統(tǒng)稱GIS技術(shù)，GIS通過(guò)計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)分析空間采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可視化信息，為相關(guān)研究提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)引用、提取編輯、重構(gòu)轉(zhuǎn)化等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。而近幾年GIS技術(shù)的大力發(fā)展，其功能及發(fā)展概念也有傳統(tǒng)的集成、存儲(chǔ)性應(yīng)用逐步向智能化、多功能方向轉(zhuǎn)變，為各項(xiàng)空間性研究提供高精度、實(shí)時(shí)化信息。因此GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用發(fā)展也逐漸拓展至水文水資源領(lǐng)域，為水文水資源規(guī)劃、水污染控制、水文情報(bào)預(yù)報(bào)、防洪減災(zāi)、水管網(wǎng)信息管理以及生態(tài)用水量評(píng)估等方面具有重要意義。

2、目前水資源研究領(lǐng)域地理信息系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

2.1 沒(méi)有建立地理信息系統(tǒng)平臺(tái)。實(shí)際上水文水資源研究領(lǐng)域已經(jīng)十分重視地理信息系統(tǒng)在該領(lǐng)域研究中的巨大潛力，都在開(kāi)展對(duì)GIS技術(shù)使用的開(kāi)發(fā)工作，但是不同研究者之間缺少技術(shù)交流，都在根據(jù)自己的情況進(jìn)行開(kāi)發(fā)，這樣的結(jié)果就是沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，做了很多重復(fù)性工作，反而使得地理信息系統(tǒng)在研究中的應(yīng)用效率降低，技術(shù)開(kāi)發(fā)的速度更加緩慢，影響了地理信息系統(tǒng)在水文水資源領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

2.2 對(duì)地理信息系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)態(tài)了解不足。面對(duì)水文水資源領(lǐng)域的研究工作，地理信息系統(tǒng)展現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)往往是它最基本的功能，而由于缺乏對(duì)地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)的了解和掌握，使得水文水資源領(lǐng)域仍然應(yīng)用較為落后的地理信息技術(shù)，必然給研究帶來(lái)很多困難，影響了地理信息系統(tǒng)在水文水資源領(lǐng)域的功能發(fā)揮。

2.3 地理信息系統(tǒng)對(duì)計(jì)算結(jié)果動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)效果有待加強(qiáng)。地理信息系統(tǒng)有著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力和分析計(jì)算能力，但是在對(duì)于結(jié)果的顯示方面還存在很大的問(wèn)題，如真實(shí)場(chǎng)景的失真和動(dòng)態(tài)效果的品質(zhì)差，都是地理信息系統(tǒng)需要加強(qiáng)的工作。

3、水文水資源領(lǐng)域中GIS的應(yīng)用

3.1 GIS技術(shù)在水污染控制規(guī)劃中的應(yīng)用。當(dāng)前很多城市水污染情況非常嚴(yán)重，它是區(qū)域環(huán)境規(guī)劃中的重要組成部分。對(duì)于水資源中的總量控制是水污染控制的重點(diǎn)內(nèi)容。在水污染的控制規(guī)劃中，可以用地圖的形式實(shí)現(xiàn)每個(gè)功能區(qū)水域單元的水質(zhì)分布還有城市排污管網(wǎng)分布的存儲(chǔ)管理；可以用數(shù)據(jù)庫(kù)的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料以及污染物種類和數(shù)量的存儲(chǔ)管理。

3.2 GIS 技術(shù)在地下水資源勘查中的應(yīng)用。在水資源規(guī)劃管理中，地下水勘查是較為重要的工作內(nèi)容之一，其最終目的是為了查明某個(gè)區(qū)域內(nèi)含水層的基本特征，如空間分布、水利聯(lián)系、地質(zhì)構(gòu)造以及含水層邊界等。可以應(yīng)用GIS技術(shù)，了解并掌握地下水的埋深深度、地表水的補(bǔ)給情況以及蘊(yùn)藏量等基礎(chǔ)信息，并以空間數(shù)據(jù)及相關(guān)成果轉(zhuǎn)化為模型，反映特定區(qū)域內(nèi)地下水資源的變化規(guī)律及特征，為地下水規(guī)劃管理提供決策依據(jù)。在地下水資源勘查中，主要借助GIS技術(shù)構(gòu)建空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，如水文地質(zhì)資料庫(kù)、地下水動(dòng)態(tài)資料庫(kù)等，然后通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的可視化查詢，來(lái)預(yù)測(cè)地下水的動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)。

3.3 GIS技術(shù)在水文情報(bào)預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

3.3.1 信息查詢。水文情報(bào)的系統(tǒng)主要借助數(shù)字電子地圖作為依據(jù)，可以方便 GIS 技術(shù)應(yīng)用對(duì)于各類水情信息進(jìn)行查詢以及檢索。

3.3.2 開(kāi)發(fā)水文模型。因?yàn)镚IS可以給相關(guān)部門提供詳細(xì)的地理信息空間分布圖的資料，所以在實(shí)際操作過(guò)程中可以把流域劃分為很多不規(guī)則單元，依據(jù)相關(guān)的分辨率要求，并基于此來(lái)考慮降雨的因素，可以給水文模型的開(kāi)發(fā)提供參考資料。

3.3.3 DEM。DEM是一種數(shù)字高程的模型，可以在計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)對(duì)于流域會(huì)流的計(jì)算，同時(shí)還能夠?qū)⑵渑c水力學(xué)模型結(jié)合應(yīng)用，應(yīng)用這種模型可以對(duì)災(zāi)情進(jìn)行快速、客觀的評(píng)估和分析。

3.3.4 DEM與分布式水文模型的開(kāi)發(fā)。GIS可以提供詳細(xì)的地理空間信息資料，于是可以將流域劃分為若干個(gè)單元，而對(duì)于建立分布式的水文模型要充分考慮到降雨等因素的空間分布，應(yīng)用GIS的DEM可以自動(dòng)生成流域水洗，從而給分布式水文模型的開(kāi)發(fā)提供基礎(chǔ)。

3.4 GIS技術(shù)在流域面雨量計(jì)算中的應(yīng)用。流域面雨量是水資源管理的主要決策依據(jù)，其計(jì)算方法相對(duì)較多，常用的有三角形法、等雨量線法、算術(shù)平均法等。實(shí)踐表明，應(yīng)用以上方法進(jìn)行雨量計(jì)算時(shí)，都需要具備一定的條件，才能確保計(jì)算結(jié)果的精度。如在流域面積相對(duì)較小且雨量資料較為齊全時(shí)，通過(guò)算術(shù)平均法能夠快速、準(zhǔn)確地計(jì)算出流域面雨量；如果流域的面積較大或是相關(guān)資料不充足，則無(wú)法使用該方法對(duì)面雨量進(jìn)行精確計(jì)算。GIS技術(shù)在該方面的應(yīng)用，使傳統(tǒng)計(jì)算方法的不足得到了有效彌補(bǔ)。

例如，業(yè)內(nèi)的專家對(duì)模糊優(yōu)選神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與GIS預(yù)報(bào)模型進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，GIS在合格率和準(zhǔn)確度方面要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)方法，充分證明了GIS在流域面雨量計(jì)算中的優(yōu)越性。

3.5 供水管網(wǎng)信息管理。目前結(jié)合GIS技術(shù)來(lái)規(guī)劃供水工程中的管網(wǎng)設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)呈三類形式：獨(dú)立性開(kāi)放設(shè)計(jì)；集成二次開(kāi)發(fā)；單純二次開(kāi)發(fā)。這其中又屬獨(dú)立性開(kāi)發(fā)模式最為簡(jiǎn)單，其開(kāi)發(fā)過(guò)程可做到完全獨(dú)立性，對(duì)于GIS技術(shù)及數(shù)據(jù)依賴性較低；而集成二次開(kāi)發(fā)則必須嚴(yán)格按照GIS技術(shù)信息及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)規(guī)劃，需借助GIS技術(shù)優(yōu)秀的空間信息處理技術(shù)來(lái)達(dá)到可視化供水管網(wǎng)的開(kāi)發(fā)，同時(shí)也是難度最高的開(kāi)發(fā)模式；單純二次開(kāi)發(fā)則是基于GIS技術(shù)提供信息適當(dāng)調(diào)整供水管網(wǎng)，其開(kāi)發(fā)難度僅處于中位水平。在供水管網(wǎng)信息規(guī)劃中運(yùn)用GIS技術(shù)提取編輯水文水資源信息，結(jié)合水利計(jì)算能力與優(yōu)化選泵點(diǎn)等積極因素為供水管網(wǎng)開(kāi)發(fā)建設(shè)提供良好的指導(dǎo)，有效改善優(yōu)化管網(wǎng)建設(shè)方案。

4、結(jié)語(yǔ)

綜上，在水文水資源領(lǐng)域中有效的應(yīng)用GIS地理信息系統(tǒng)，可以為水資源的開(kāi)發(fā)提供科學(xué)、可靠的依據(jù)。但是在具體的應(yīng)用中，目前的GIS系統(tǒng)還存在著很多不足，這就需要投入更多的人力物力進(jìn)行研究，促進(jìn)GIS地理信息系統(tǒng)在水文水資源領(lǐng)域中發(fā)揮的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐明明.水文水資源領(lǐng)域技術(shù)的推廣應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，（06）.

[2]韓吉玥.探討水文水資源領(lǐng)域技術(shù)的推廣和應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2013，（07）.