GIS技術(shù)在水資源和水環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用

史建飛

【摘要】隨著我國科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，GIS技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用到了水資源和水環(huán)境領(lǐng)域中，而且發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。文章分析了現(xiàn)階段，國內(nèi)外在水資源和水環(huán)境領(lǐng)域中GIS技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并探討了具體的應(yīng)用方面。同時，也希望同行業(yè)者能夠積極的探討，使GIS技術(shù)在水資源和水環(huán)境領(lǐng)域中發(fā)揮更大的作用。

【關(guān)鍵詞】GIS技術(shù)；水資源；水環(huán)境；應(yīng)用

GIS的全稱為地理信息系統(tǒng)，是專門應(yīng)用于空間地理信息處理與管理的系統(tǒng)，其作用的發(fā)揮要以計算機(jī)設(shè)備和相應(yīng)的專業(yè)設(shè)備為載體。而水資源與水環(huán)境的數(shù)據(jù)分布充分的體現(xiàn)了空間分布性，所以能夠利用GIS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、分析、現(xiàn)場模擬、管理，并及時的進(jìn)行管理問題處理，有效的提高了管理水平和管理效率，為此，我國應(yīng)更深入的探索GIS技術(shù)在水資源和水環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用。

1、現(xiàn)階段，GIS技術(shù)在水資源和水環(huán)境領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1國內(nèi)現(xiàn)狀

我國在上個世紀(jì)八十年代就已經(jīng)開始進(jìn)行GIS技術(shù)應(yīng)用研究，并將其應(yīng)用在黃浦江水環(huán)境治理上，其系統(tǒng)能夠?qū)S浦江的動態(tài)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測，并能夠在水污染過程的基礎(chǔ)上模擬治理過程，分析水質(zhì)情況，形成水質(zhì)報告，這項(xiàng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對水環(huán)境的高效管理。經(jīng)過發(fā)展，GIS技術(shù)在水資源與水環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸成熟，又被廣泛的應(yīng)用在我國防洪治理上；在本世紀(jì)初，我國相關(guān)學(xué)者又從水質(zhì)擴(kuò)散模擬、水文模擬、地貌分析、植被分布、土壤覆蓋等角度研究了GIS技術(shù)的應(yīng)用，并取得了顯著的成果。

1.2國外現(xiàn)狀

國外從上個世紀(jì)七十年起將GIS技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際水資源和水環(huán)境管理上，最早是應(yīng)用在田納西流域管理中，服務(wù)于流域規(guī)劃與決策。逐漸的發(fā)展過程中，國外也從地形、水文、地質(zhì)、污染等角度進(jìn)行了GIS技術(shù)應(yīng)用。近些年，國外一直致力于研發(fā)綜合利用軟件，將GIS技術(shù)與模擬技術(shù)、數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)集成到統(tǒng)一的管理平臺上，并且擴(kuò)大了GIS技術(shù)在水資源和水環(huán)境的應(yīng)用范圍，可以在農(nóng)田灌溉、地下水流模擬、城市暴雨等管理上進(jìn)行應(yīng)用。

2、GIS技術(shù)在水資源和水環(huán)境領(lǐng)域中的具體應(yīng)用分析

2.1在水環(huán)境規(guī)劃與評價上的應(yīng)用

水環(huán)境的實(shí)際情況較為復(fù)雜，往往只能一項(xiàng)一項(xiàng)進(jìn)行分析，而GIS技術(shù)具備了重置分析功能，是其它技術(shù)所無法實(shí)現(xiàn)的。同時，在距離分析、三維分析、包含分析、緩沖區(qū)分析等功能的支持和輔助下，能夠客觀、準(zhǔn)確的進(jìn)行水環(huán)境規(guī)劃與評價。例如，在分析水污染情況和制定相應(yīng)的保護(hù)計劃時，就可以利用緩沖區(qū)分析這項(xiàng)功能劃分出緩沖區(qū)域，并將其信息與其它有效信息進(jìn)行重疊分析，從而準(zhǔn)確定位污染區(qū)域，并分析出影響保護(hù)計劃實(shí)施的客觀因素。

2.2在防洪預(yù)警與洪區(qū)治理上的應(yīng)用

GIS技術(shù)具備信息數(shù)據(jù)采集、處理的功能，在配合遙感技術(shù)能夠及時的制定洪水的分布圖像，能夠?yàn)楹樗卫砗头篮榇胧┑闹贫ㄌ峁┮罁?jù)。而且將GIS技術(shù)與水文或水利學(xué)建模相結(jié)合，能夠預(yù)測出洪水的擴(kuò)散范圍和趨勢，從而能夠?qū)崿F(xiàn)及時控制，并向即將發(fā)生洪災(zāi)區(qū)域發(fā)出預(yù)警。例如，利用GIS技術(shù)可以分析和存儲某河流流域的水文特征和地貌特征，在進(jìn)行HMS等模型建立中可以直接提取河流的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行文件輸入。在輸入后會得出相應(yīng)的計算結(jié)果，在結(jié)合河道的實(shí)際情況，輸入到水力學(xué)模型建設(shè)中，既可以測定具體的位置，在輸入到高程計算系統(tǒng)中，就可以計算出洪水的覆蓋面積。然后在根據(jù)這項(xiàng)結(jié)果，制定科學(xué)的防災(zāi)措施，降低洪水對人民生命和財產(chǎn)的危害。

2.3在模擬排水系統(tǒng)上的應(yīng)用

GIS技術(shù)具有網(wǎng)絡(luò)分析功能，能夠分析出流域在降水后，水流的徑流特征，并測繪出流域在匯流過程中的等流線，再配合水文模擬就可以分析出城鄉(xiāng)降水或流域降水過程中的排水情況，從而為評估排水系統(tǒng)等級提供依據(jù)，并且可以依照數(shù)據(jù)進(jìn)行排水系統(tǒng)改進(jìn)和重新設(shè)計。

2.4在模擬非點(diǎn)源污染上的應(yīng)用

非點(diǎn)源污染又被稱為面源污染，其具有潛伏期長、滯后性、廣泛性等特點(diǎn)，所以在治理和管理上都有一定的難度，但GIS技術(shù)能夠全面整合空間地理信息，對非點(diǎn)源污染治理有著直觀重要的作用。將非點(diǎn)源污染模型與GIS技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，能夠簡化模擬任務(wù)，而且在GIS的數(shù)據(jù)庫中可以自動進(jìn)行模型參數(shù)提取，提高了建模效率，能夠針對各種類型的水文區(qū)域和水質(zhì)條件進(jìn)行應(yīng)用，能夠?yàn)榄h(huán)境部門的制定治理措施提供確定性依據(jù)。

2.5在模擬地表水流與地下水流上的應(yīng)用

地表水模擬較為復(fù)雜，要清楚的表達(dá)出地表水與河流湖泊之間的徑流關(guān)系，而且還要利用地表徑流參數(shù)來擴(kuò)大對局部地質(zhì)、地形的分析，以便相關(guān)部門能夠有效的進(jìn)行土地利用。而且GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)信息處理功能能夠快速的進(jìn)行地表水流參數(shù)處理，并能夠結(jié)合圖示進(jìn)行展示，在地下水流模擬建模上有著關(guān)鍵的作用，保障了各項(xiàng)輸入的準(zhǔn)確，提高建模的科學(xué)性。

2.6在研究流域集成上的應(yīng)用

GIS技術(shù)不僅可以進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，還可以進(jìn)行模型集成，能夠通過采集的水環(huán)境數(shù)據(jù)和流域內(nèi)多項(xiàng)數(shù)據(jù)集成模擬模型，這樣相關(guān)工作人員就可以通過直觀的圖像進(jìn)行綜合的分析和管理，其中在非點(diǎn)源污染治理上的應(yīng)用效果最為顯著。

但在當(dāng)前的應(yīng)用中，GIS技術(shù)的信息獲取能力還需要不斷提高適應(yīng)性，可以有效的綜合模擬技術(shù)或人工智能技術(shù)進(jìn)行使用，也就是說要將信息處理與管理、問題匯總、解決方案制定進(jìn)行結(jié)合，從而提高對水資源和水環(huán)境的管理效率。

結(jié)束語：

綜上所述，GIS技術(shù)作為一項(xiàng)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，已廣泛的應(yīng)用到了我國水資源與水環(huán)境管理上，并在防洪治理、水污染治理等方面上發(fā)揮出了重要作用。但在當(dāng)前的應(yīng)用中，GIS技術(shù)仍有需要完善和提升的地方，希望相關(guān)科研人員能夠加強(qiáng)研發(fā)力度，盡早實(shí)現(xiàn)綜合化應(yīng)用系統(tǒng)，為保護(hù)我國水資源，營造健康水環(huán)境發(fā)揮更大的貢獻(xiàn)。

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