淺析GIS技術(shù)及其在水資源管理中的應(yīng)用

徐銘

摘 要：目前，我們國(guó)家的水資源量日益減少，對(duì)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著嚴(yán)重的影響，因此，加強(qiáng)對(duì)水資源的管理，減少水資源浪費(fèi)和污染現(xiàn)象是國(guó)家發(fā)展過(guò)程中的首要問(wèn)題。現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的研發(fā)對(duì)水資源管理工作有著促進(jìn)作用，將GIS技術(shù)應(yīng)用在水資源管理子中，可以將地理信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，可以結(jié)合各地區(qū)的實(shí)際情況對(duì)水資源進(jìn)行有效的管理，提高水資源的應(yīng)用效率。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；水資源管理；應(yīng)用

一、GIS與及其在水資源管理中應(yīng)用的意義

1、GIS內(nèi)涵

地理信息系統(tǒng)概念是 60 年代加拿大測(cè)繪學(xué)家結(jié)合計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，提出的利用機(jī)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合管理地球空間信息的概念體系，并于 1971 年建成第一個(gè)地理信息系統(tǒng)（GIS）。地理信息系統(tǒng)（GlS）是指在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)將地理空間數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)和依據(jù)，應(yīng)用地理模型分析等方法，提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息的系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一種為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。

2、GIS在水資源管理中應(yīng)用的意義

我們國(guó)家的人口基數(shù)大，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展過(guò)程中，人口數(shù)量也在不斷增加，對(duì)水資源的需求量也越來(lái)越大，水資源短缺的問(wèn)題也日益凸顯。水資源短缺不但影響著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展，也影響著生態(tài)環(huán)境的平衡。是我們國(guó)家在發(fā)展過(guò)程中面臨的主要問(wèn)題之一，想要實(shí)現(xiàn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，就需要將可持續(xù)發(fā)展理念融入到水資源的管理中，緩解目前的水資源問(wèn)題。

近年來(lái)，我國(guó)乃至全世界都開(kāi)始重視水資源的開(kāi)發(fā)和利用問(wèn)題，如何利用 GIS 做好水資源的合理開(kāi)發(fā)和綜合利用成為目前水資源管理中的一個(gè)重要的問(wèn)題。

水資源的管理問(wèn)題離不開(kāi)信息技術(shù)，在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)不斷優(yōu)化和完善的過(guò)程中，GIS技術(shù)可以對(duì)地理信息和空間信息進(jìn)行搜集和掌握，并將相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用的到有需求的地方，該技術(shù)的應(yīng)用效率比較高，可以快速掌握多個(gè)方面的信息，了解水文環(huán)境中地理數(shù)據(jù)的變化和空間的布局，可以進(jìn)行綜合分析實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源科學(xué)化、規(guī)范化的管理，提高水資源管理水平。

二、GIS技術(shù)在水資源管理中的應(yīng)用

在水資源管理工作中，GIS 能夠?yàn)樗Y源的保護(hù)和管理工作提供非常科學(xué)和方便的工具。隨著計(jì)算機(jī)、遙感、地理信息系統(tǒng)等技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)水科學(xué)與信息技術(shù)密切相關(guān)，具有強(qiáng)大的空間分析和可視化表達(dá)能力的 GIS 技術(shù)，能夠快速、直觀、多角度地分析水環(huán)境各要素的空間分布與時(shí)間變異特征，使水環(huán)境管理和綜合決策向科學(xué)化、信息化和空間化方向發(fā)展。國(guó)際上，GIS 在水文水資源中的應(yīng)用可以追溯到上個(gè)世紀(jì)七十年代，我國(guó)上個(gè)世紀(jì)八十年代，上海市環(huán)境管理部門開(kāi)始應(yīng)用 GIS 進(jìn)行水資源管理工作，同時(shí)建立了黃浦江流域水環(huán)境 GIS系統(tǒng)。之后其他的一些水域管理機(jī)構(gòu)和部門也逐漸開(kāi)始講 GIS 系統(tǒng)應(yīng)用到防洪工作和洪水災(zāi)情快速評(píng)估系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中。

1、水資源調(diào)查評(píng)價(jià)

GIS 在水資源調(diào)查評(píng)價(jià)中的應(yīng)用主要是指將 GIS 技術(shù)應(yīng)用在流域水文模擬和水資源的評(píng)價(jià)上，能夠?qū)λY源利用狀況、生態(tài)耗水狀況進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。

2、GIS在水環(huán)境監(jiān)測(cè)管理方面的應(yīng)用

因?yàn)镚IS技術(shù)的功能性比較強(qiáng)，就可以對(duì)水資源的變化情況進(jìn)行掌握和分析，那么基于這一點(diǎn)，可以將其應(yīng)用在水環(huán)境的檢測(cè)中，對(duì)水資源的污染問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)督管理，掌握導(dǎo)致水資源污染的源頭。與RS技術(shù)相結(jié)合，可以對(duì)河水的斷面流向和洪水質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，掌握水資源的狀態(tài)，如果水資源出現(xiàn)惡化現(xiàn)象時(shí)可以在與第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，避免水資源災(zāi)害的發(fā)生。另外，兩種技術(shù)相結(jié)合還可以對(duì)水土流失現(xiàn)象進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，還有地面的沉降問(wèn)題和水資源過(guò)度使用的現(xiàn)象。該項(xiàng)技術(shù)可以對(duì)水資源區(qū)域進(jìn)行空間環(huán)境的管理，并對(duì)地理信息和空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各項(xiàng)信息的精準(zhǔn)掌握，同時(shí)，也可以對(duì)水資源未來(lái)的變化形式進(jìn)行分析，根據(jù)實(shí)際情況制定合理的水資源檢測(cè)方案。

3、防洪

洪澇災(zāi)害是我國(guó)主要的環(huán)境災(zāi)害，造成的損失巨大。因而我國(guó)逐漸開(kāi)始將 GIS 技術(shù)應(yīng)用到防洪工作中，建立起基于 GIS 的防洪決策支持系統(tǒng)，海系統(tǒng)的主要功能是建立防洪區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)采集和分析洪水演進(jìn)等等，與 GPS、RS 的結(jié)合，對(duì)于人們做出正確的決策有很大的作用。基于 GIS 的防洪決策支持系統(tǒng)是在水資源綜合開(kāi)發(fā)利用中應(yīng)用最早、成效最大的系統(tǒng)。主要的應(yīng)用集中在建立防洪區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，以及動(dòng)態(tài)采集和分析洪水演進(jìn)等方面。基于 GIS 的洪水演進(jìn)模擬已在許多單位研制成功，技術(shù)也相當(dāng)成熟，計(jì)算速度也從原來(lái)的數(shù)小時(shí)提高到現(xiàn)在的幾分鐘，實(shí)用性大大提高。

4、區(qū)域地下水資源管理

該項(xiàng)技術(shù)也可以應(yīng)用在地下水資源的管理中，可以對(duì)某個(gè)區(qū)域的地質(zhì)情況和水文信息進(jìn)行全面收集和整理，錄入到地理信息系統(tǒng)中，結(jié)合各項(xiàng)信息可以建立一個(gè)該區(qū)域的水文環(huán)境信息系統(tǒng)，根據(jù)各項(xiàng)信息可以對(duì)地下水資源情況進(jìn)行模擬，了解地下水資源的變化情況。

三、基于 GIS的水資源管理系統(tǒng)

建立基于 GIS 的水資源管理系統(tǒng)能夠?yàn)樗Y源的管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為水資源的調(diào)配提供依據(jù)，對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)潛力進(jìn)行分析計(jì)算，為合理的開(kāi)發(fā)和利用水資源提供決策依據(jù)。基于 GIS 的水資源管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)如下主要功能：

1、預(yù)測(cè)分析

例如通過(guò)輸入動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可適時(shí)做出地下水位等值線圖，并經(jīng)系統(tǒng)的空間分析模型計(jì)算出地下水庫(kù)的庫(kù)容量，進(jìn)而利用輔助決策分析模塊中的水資源預(yù)測(cè)模型對(duì)未來(lái)地下水資源的變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2、水資源調(diào)度分析

根據(jù)農(nóng)業(yè)、工業(yè)等部門在當(dāng)時(shí)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的比例及生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行指標(biāo)分析，確定合理的供水量，使有限的水資源得到最優(yōu)的分配，進(jìn)而發(fā)揮出最大的經(jīng)濟(jì)效益。

3、信息檢索和查詢

可對(duì)研究區(qū)歷年觀測(cè)的水文資料進(jìn)行檢索，如歷年降水量、徑流量、地下水位年變化和月變化、水庫(kù)入庫(kù)量、廢水排放量等。還可對(duì)系統(tǒng)內(nèi)存儲(chǔ)或經(jīng)系統(tǒng)分析而派生出各種圖形文件進(jìn)行查詢，如耕地、渠道、河流水系、水庫(kù)地形等高線、典型年降水量等值線等。

4、模擬與決策

如利用水量計(jì)算模型和水質(zhì)評(píng)價(jià)模型對(duì)候選的可行水資源管理方案的實(shí)施效果進(jìn)行模擬，直觀的對(duì)候選方案進(jìn)行評(píng)價(jià)。進(jìn)一步可將預(yù)測(cè)結(jié)果輸入決策支持系統(tǒng)模型，求得規(guī)劃方案的最優(yōu)解。地理信息系統(tǒng)（GIS）是在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，運(yùn)用信息科學(xué)，管理科學(xué)，對(duì)空間地理信息進(jìn)行綜合處理、分析和應(yīng)用的系統(tǒng)。

綜上所述，將 GIS 應(yīng)用到水資源管理中，不斷能夠提高水資源的管理水平，還能夠?qū)崿F(xiàn)水資源得到合理的開(kāi)發(fā)和綜合利用。隨著 GIS 技術(shù)的不斷發(fā)展，將會(huì)在水資源管理中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，將會(huì)為水資源管理中的信息分析、日常管理以及科學(xué)決策等提供更加科學(xué)和有效的服務(wù)，從而建立起完善的水資源決策支持系統(tǒng)，促進(jìn)城市水資源管理水平的不斷進(jìn)步和提高。

參考文獻(xiàn)：

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