GIS在水文水資源領域中的應用現狀與發展趨勢探析

鐘鎮龍

摘 要：水資源對人類生產至關重要，如何能更加合理的開發、利用、保護水資源是人類永恒的話題。隨著現代技術的發展，新的GIS技術使人類對水文水資源的監測研究邁入了更高的臺階，本文主要講述了GIS在水文水資源領域中所發揮的作用與應用現狀，并探討了GIS在該領域未來應用發展趨向，旨在為我國水文水資源工作提供更好的技術支持和保障。

關鍵詞：GIS技術；水文水資源；應用進展；發展趨勢

1 GIS的概念與功能特點分析

1.1 GIS的概念

GIS，也就是俗稱的“地理信息系統”，它借助于計算機硬、軟件系統的不斷發展而產生興起，是一種基于計算機技術發展和地理信息技術發展的信息加工和處理系統。它是一門綜合性的學科，結合了計算機遙感技術、地圖學、地理學和計算機科學，是用于數據輸入、數據存儲、數據查詢、多方位查詢以及顯示地理數據的計算機系統。

它產生于上世紀五十年代中期，能站在綜合性的客觀角度上對相關數據進行分析與處理，具有很多樣的地理空間信息處理的能力，如：大量數據的采集和分析、管理及輸出，能夠為相關研究人員或者管理人員的科學決策和規劃提供準確的地理信息保證，為水文工作注入了新的活力、創造了新的發展方向。

1.2 GIS的功能特點

（1）它擁有立體空間性和動態靈活性的特點，這是其最基本的特點，能完成數據的收集、研究，輸出，也是其最原始的功能。

（2）GIS并不是單一的領域，它融合了多個學科，和地理科學的融合，使其能實現實時動態檢測，進行空間的區域分析，拓展了其應用范圍；

（3）其準確的數據處理功能，在現代通信技術、遙感技術的配合作用下，為科學決策帶來了有力的信息技術保證。

2 水文水資源研究

水資源是水文水資源研究的重點對象，水文水資源是對水資源各種情況的研究探討，如水資源的運動情況、變化軌跡、分布狀態等，通過對這些所掌握情況的分析研究，目的是要掌握水資源的發展變化規律，預測水文水資源的未來趨勢，對其各種隱患提前做出應急措施，讓水資源為我所用，達到人和水資源的長久和諧相處。

水文水資源的研究，需要精確的數據保證，包括水文、地理、空間等各方面的精準數據，而GIS技術的發展恰恰迎合了需求，它不僅可以精確的采集數據、分析數據，還能將其數據進行轉化，以可視化方式進行直觀的呈現，能幫助研究人員準確的掌握水資源的時間和空間分布特點。

3 GIS在水文水資源領域的應用現狀分析

3.1 空間數據庫是其核心應用部分

GIS技術以現代信息科學為基礎，結合了現代計算機技術、現代遙感技術，其技術核心就是對空間數據信息的管理，具備很厲害的相關數據的收集和整理、匯總能力，它可以有效的進行空間數據收集，在擴大數據的采集范圍的同時保證信息的準確性；對收集到的信息進行既定的處理與分析，并在完成后進行直觀的可視化處理，除此之外，GIS技術還可以實現數據間的大集成，完成數據重構等工作。

空間數據庫是進行各類數據分析的基礎，它還包含了與自然與社會各方面聯系的信息，類似一個大腦的中樞，能進行及時的更新，可以進行實時的查詢，方便快捷、高效準確，為后續的水文監測、災情處理、污染治理、洪水預報等行為提供依據。

3.2 基于強大數據庫基礎上的具體應用

3.2.1 水資源規劃的應用

水資源的規劃包括對水資源的整體調查；對水資源開發利用現狀的調查；對水資源的保護等多種方面，其中涉及到諸多信息，如：水文現狀的數據信息、水流與行政區劃之間的關系、相關河流水系真實情況的調查等。GIS以其無法比擬的對時維性數據的有效獲取和管理為水資源的規劃提供了數據支持，在此基礎上進行模型的創建、水資源的計算，并能根據數據創建不同專題，利用其圖層疊加技術對某一地區的水資源完成全方位的評估，從而制定科學、合理的措施。

3.2.2 水文情報預測、防洪減災的應用

GIS強大的信息收集和整理、匯總功能，為洪水、洪澇等水情的準確及時預測提供了重要的保證，它極大的擴大了數據采集的范圍，其在水文模型、數據參數方面的準確性，為水文情況的高效、客觀監測提供了保障。

GIS通過整合不同性質的數據信息，實現多層次的管理，在此基礎上推理演變出洪水災害的嚴重程度和災情數據。并將社會方面、地理方面的影響因素疊加考慮在內，計算出災害風險和可能的后果，為防洪減災提供決策依據。

3.2.3 水污染治理和水環境管理應用

水污染是水文水資源領域的重點關注問題，是人類生產、發展的重要保證。GIS能在大范圍內采集污水分布信息，建立專門的數據庫，對水污染模型進行不斷的填充完善，并以可視化形式呈現出來，GIS技術的應用，在有效開發利用水資源、減少水污染、水污染控制管理方面發揮了巨大作用。

水環境管理包括水文地質、地形地貌、水利工程、土壤植被等等各方面，GIS技術能夠準確真實的反映出不同區域不同水環境的真實狀態，通過在系統中建立模型，借助不同類型的模型、根據不同水環境的具體情況進行差別化管理，提高水環境管理的效率。

3.2.4 城市水管系統管理的應用

城市水管系統的獨立開發比較簡單，難度相對較小，但是對進行集成二次開發卻比較困難，單純依靠人力很難解決。GIS的空間數據處理能力就顯得尤為重要。通過GIS技術，可以對水管系統進行二次開發，通過對信息的采集、編輯、采集、提取等進行優化，提高設計方案的可行性與可操作性。

4 GIS技術在水文水資源領域中的發展趨勢

4.1 規范化發展方向

GIS技術雖然很重要，應用也很廣泛，但從實際情況來看，仍存在著各單位溝通不暢，與其它平臺交融性較差的現象，使用單位、研發單位各自為戰，缺乏統一的平臺，沒有完整統一的規范，導致其數據格式多樣，開發平臺多種，對信息間的交流和共享帶來了很大的不便。要想有更好的發展，統一標準、規范操作是接下來的發展方向。

4.2 集成化發展方向

雖然現階段GIS能建立諸多專業模型，但是許多模型仍停留在數據信息的存儲上，空間數據的管理功能應用仍待開掘，在對地理空間的表達、分析和決策支撐等方面仍存在著諸多不足，下一階段應充分發揮系統的自身優勢、深挖潛力，使水資源領域的相關模型和GIS的先進技術更好的融合起來，往集成化的方向努力發展。

4.3 多維化發展方向

當前僅有IVM和GRASS等少數幾個GIS軟件能有效的實現三維分析，即便能實現三維分析，但是在精確分析、幾何建模等環節仍存在著明顯的不足。由于水文水資源的時空動態性特點，我們應該努力研究出可以進行三維、四維空間分析的GIS軟件技術，GIS技術應實現從獨立走向兼容或者集成系統，從而實現從二維走向多維的最終目標。

5 結論與展望

綜上所述，雖然GIS技術有其自有的獨特性和不可替代性，已廣泛應用于水文水資源領域，但仍有著很大的進步和發展空間，在標準的規范完善上、空間數據管理功能的挖掘上，在地理空間環境的使用上等方面仍需要“百尺竿頭更進一步”，使水資源相關工作能再次取得新的突破。

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