淺談水文水資源領域現代信息技術的意義

馬強（新疆維吾爾自治區水文局　新疆　烏魯木齊　830000）

淺談水文水資源領域現代信息技術的意義

馬強
（新疆維吾爾自治區水文局新疆烏魯木齊830000）

本文首先分析了GIS技術在水文水資源領域中的應用，隨后論述了RS技術在水文水資源領域中的應用。期望通過本文的研究能夠對促進水文水資源現代管理工作水平的提升有所幫助。

水文水資源；信息技術；GIS；RS

1　引言

水文水資源領域涉及的范圍較多，其中包含的內容較多，如水污染控制、水文情報、流域面雨量統計、地下水資源勘察、降水量、徑流量等等。在對該領域進行研究的過程中，需要使用現代信息技術，如GIS技術、RS技術等等。其中GIS技術最為顯著的一個特點是可以精確地描述出空間實體及各個實體間的關系，可借助該技術分析、處理一定地理區域內的分布現象。而RS技術則可對地表各種地物及現象進行遠距離控制測量和識別。借此，本文就這兩項現代信息技術在水文水資源領域中的應用進行淺談。

2　GIS技術在水文水資源領域中的應用

GIS是地理信息系統的簡稱，它是一種計算機系統，能夠對地球空間數據進行采集、存儲、查詢、分析、建模、顯示及應用。該技術集多種科學于一身，如信息科學、空間科學、計算機科學、地球科學等等。GIS技術最為顯著的一個特點是可以精確地描述出空間實體及各個實體間的關系，可借助該技術分析、處理一定地理區域內的分布現象。GIS系統將空間實體與能夠反映這些實體特征的數據庫進行了有機結合，從而使其能夠真實反映出地圖上任意地物的屬性特征等信息，并能將多種要素疊加在一起，由此使得空間信息的分析更加直觀和簡便。由于GIS能夠實現以下功能：數據統計、數據觀測、空間定位、空間分析等，從而可以使數據的作用得以充分發揮，由此能進一步揭示各種指標的空間分布規律及其基本特征。通常情況下，在GIS系統當中，不但可以非常方便地對進行數據庫操作，而且還能通過對相關數據庫的連接，擴充數據庫的內容，這樣便可以動態顯示出某個特定區域內的變化情況。

2.1GIS技術在水污染控制規劃中的應用

在區域環境規劃中，水污染控制規劃是較為重要的組成部分之一，在具體的控制規劃過程中，可用地圖的形式對功能區水域單元水質分布情況、污水管網分布情況進行存儲管理，而污染物的種類和數量可使用兼容的數據庫進行存儲管理。圖1為基于GIS技術的水污染控制規劃方案。

圖1　基于GIS技術的水污染控制規劃方案

2.2GIS技術在水文情報預報中的應用

在水文情報預報中，GIS技術的應用具體體現在如下幾個方面：一是信息查詢與分析。以電子地圖為依托，通過GIS和數據庫，可以實現水情信息的查詢、檢索及分析計算，由此能夠獲得詳實、可靠的水文情報。二是確定模型參數。通常情況下，幾乎所有流域水文模型的參數都與地理信息相關，如河道長度、坡度、土壤分布情況以及土地利用面積等，這些參數全都可以借助GIS進行確定。除這些基本參數以外的其它參數，如流域地貌單位線、下滲能力等，則可利用GIS間接獲取。三是DEM的應用。DEM即數字高程模型，其不僅能夠對流域的匯流進行計算，而且還能與水利學模型結合應用，由此可以客觀、準確地對相關災情進行評估，如分洪水量、淹沒范圍等。

2.3GIS技術在流域面雨量計算中的應用

流域面雨量是水資源管理的主要決策依據，其計算方法相對較多，常用的有三角形法、等雨量線法、算術平均法等。實踐表明，應用以上方法進行雨量計算時，都需要具備一定的條件，才能確保計算結果的精度。如在流域面積相對較小且雨量資料較為齊全時，通過算術平均法能夠快速、準確地計算出流域面雨量；如果流域的面積較大或是相關資料不充足，則無法使用該方法對面雨量進行精確計算。GIS技術在該方面的應用，使傳統計算方法的不足得到了有效彌補。例如，業內的專家對模糊優選神經網絡與GIS預報模型進行了研究，結果表明，GIS在合格率和準確度方面要遠遠優于傳統方法，充分證明了GIS在流域面雨量計算中的優越性。更為重要的是，GIS技術不會受到人為等主觀因素的影響，故此，其處理降雨量在空間分布數據的效果更佳，能夠進一步提升邊界分析質量。

2.4GIS技術在地下水資源勘查中的應用

在水資源規劃管理中，地下水勘查是較為重要的工作內容之一，其最終目的是為了查明某個區域內含水層的基本特征，如空間分布、水利聯系、地質構造以及含水層邊界等。可以應用GIS技術，了解并掌握地下水的埋深深度、地表水的補給情況以及蘊藏量等基礎信息，并以空間數據及相關成果轉化為模型，反映特定區域內地下水資源的變化規律及特征，為地下水規劃管理提供決策依據。在地下水資源勘查中，主要借助GIS技術構建空間數據庫系統，如水文地質資料庫、地下水動態資料庫等，然后通過對數據庫的可視化查詢，來預測地下水的動態發展趨勢。

3　RS技術在水文水資源領域中的應用

RS是遙感技術的簡稱，具體是指從高空或是外層空間接收來自地球表層的各類地理電磁波信息，通過對這些信息的掃描、傳輸及處理，對地表各種地物及現象進行選距離控制測量和識別的技術。RS技術主要是由以下幾種技術構成：信息傳輸技術、信息處理技術、信息提取技術、信息應用技術以及信息測量技術等等。根據遙感儀器所使用的波譜性質可將RS技術分為以下幾類：電磁波遙感技術、磁力場遙感技術、聲納遙感計數等等；按照遙感應用領域的不同，又可將之分為環境遙感技術、海洋遙感技術、水文氣象遙感技術、地球資源遙感技術等等。

3.1RS技術在降水量監測中的應用

RS技術在降水量監測方面的應用主要是借助云層頂部溫度與像素降水點間聯系，并通過衛星收集到的數據信息與地面測站間的差值進行監測。在有些地區，由于受環境的限制，雨量觀測站的數量比較稀少，此時為了獲取相關的降雨量數據，通常可以借助雷達、氣象衛星或是航空飛機等設備進行監測。在以上幾種設備中，雷達的使用頻率較高，其能夠對空間信號加以利用，對相關數據進行處理，并且還能采集相應的降水粒子，利用計算機對降水量進行計算。若是云層本身的厚度較大時，使用雷達無法很好地對降水量進行估算，此時便可以采取衛星與雷達聯合使用的方法，計算降水量。這是因為衛星能夠對面積較大的降水量進行預報和估算，常用的方法有綜合法、微波輻射法等。此外，借助航空飛機深入到云層當中能夠對云層及其周圍進行監測，由此能從不同的角度測出云層的分布情況，再將測得的數據傳給計算機，經過分析處理后，便可將有關的數據信息顯示出來，而計算機則會自動收集云雨信息，為水文部門開展工作提供詳實、可靠的依據。

3.2RS技術在徑流量預測報中的應用

可將衛星遙感系統的監測數據與水文氣象站的相關數據作為依據，然后把重要的信息輸入到水文模型當中，通過計算可以得到所需的數據信息。雖然RS技術無法對河川徑流進行直接估算，但卻可以借助RS技術來估算土壤含水量、蒸發量等數據，并以這些數據為基礎，構建模型進行計算，由此便可獲得相應的徑流量預測與預報結果。RS技術是早期徑流量預算的主要方法，具體是通過衛星云圖和水文模型進行分析，并利用雷達對降水量進行預測。隨著研究的不斷深入，開發出了新型的計算方法，即以多種覆蓋類型增發，該方法的應用，給徑流量的預測報提供了可靠的依據。

3.3RS技術在蒸發量監測中的應用

目前，RS技術在蒸發量方面的應用已經十分成熟，利用衛星數據進行蒸發量計算的方法較多，如統計經驗法、能量余項法等等。同時還能運用全遙感息息模型進行計算。按照模型本身的特點，可將其分成多層模型，其中各層模型都有自身的優勢，如一層模型能夠區別地表土壤與植被土，二層模型則能對地表植被與地上熱量間的余熱進行計算。以遙感數據為基礎構建起來的作物增發增騰計算模型，實現了對非均勻地面的蒸散計算，從而使蒸發量的計算更加方便、快捷。

4　結語

綜上所述，水文水資源的研究是一項較為復雜其系統的工作，為了確保該項工作的順利開展，可對現代信息技術中GIS技術和RS技術進行合理運用，通過這兩類技術的應用，不但能夠獲取到詳實、準確、可靠的水文、水資源數據信息，而且還能提高工作效率和質量，對于促進我國水文水資源研究工作的持續發展具有非常重要的現實意義。

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（責任編輯：李蕊）

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