基于GIS技術的水質安全應用

臧浩　楊冰潔　宋雪麗　吳倩敏　王家興

摘? 要：進入21世紀以來，人類社會已經全面進入信息時代，信息技術越來越深刻地改變著人類生活與社會面貌。作為全球信息化浪潮重要組成部分的的地理信息系統的建設與應用，日益受到科技界、企業界和政府部門的廣泛關注。同時越來越多的企業將GIS技術應用到水資源領域。水質安全已經成為生產和生活中重要的一項因素，其決定著公眾的安全，社會的穩定和經濟的發展。文章將闡述GIS技術的基本概念，探討GIS技術在水資源安全管理、建立水資源地理空間數據庫、防洪減災以及水污染規劃等方面的應用，并有效地將水質安全與先進的GIS技術結合在一起，從而提高生產工作上的效率。

關鍵詞：GIS;水質;安全

中圖分類號：X824? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）07-0167-02

Abstract： Since the beginning of the 21st century， human society has entered the information age in an all-round way， and information technology is changing the face of human life and society more and more profoundly. As an important part of the global information tide， the construction and application of geographic information system （GIS） has been paid more and more attention by the scientific and technological circles， enterprises and government departments. At the same time， more and more enterprises apply GIS technology to the field of water resources. Water quality safety has become an important factor in production and life， which determines public safety， social stability and economic development. This paper expounds the basic concept of GIS technology， discusses the application of GIS technology in water resources security management， establishment of water resources geospatial database， flood control and disaster reduction and water pollution planning， and effectively combines water quality safety with advanced GIS technology， so as to improve the efficiency of production work.

Keywords： GIS; water quality; safety

1 GIS的基本介紹

地理信息系統（GIS）是集環境科學、管理科學、測繪學、遙感學、計算機科學、地理科學等學科為一體的新型邊緣學科。是由計算機硬件、軟件和不同的方法組成的系統，該系統設計來支持空間數據的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復雜的規劃和管理問題。GIS能夠及時而又準確的向地球科學工作者、各類管理與生產部門提供有關區域分析、方案優化、戰略決策等方面可靠的地理（或空間）信息。地理信息系統正在成為IT領域空間的發展動力之一。GIS憑借其空間分析功能被廣泛應用于資源評估、環境監測、災害預測、國土監管、城市規劃、通訊工程、交通運輸、軍事安全、公安安全、水利電力、公共設施的管理、農林牧業、統計、商業金融等幾乎所有領域。

2 水質安全的重要性

如今中國正在全面建設小康社會，居民的安全成為國家關注的重中之重，而水質安全對于居民的生活安全具有重大意義，水質安全也是制約農村經濟發展的主要力量之一，因此居民飲水水質安全問題成為當前社會和人民有待解決的關鍵問題。據近幾年的水質調查研究報告顯示，農村水資源質量嚴重下跌，首先是近幾年自然災害帶來的環境問題，再次為工業的迅速發展對環境的污染十分嚴重，另一原因為農村水資源來源錯綜復雜。這些因素導致農村水質逐年降低。為國家的發展和社會的進步以及居民生活質量水平的提高，分析水污染的原因，加強水質管理，改善水資源質量，保證水質安全成為當前社會發展的首要考慮問題之一。

3 水質污染原因分析

一是工業發展產生的殘渣帶來的污染。當前世界各國均大力發展工業，我國也不堪落后，在五六十年代，我國工業迅速發展，隨著我國現代工業經濟的不斷邁進，產出的工業殘渣也逐漸增多，廢渣廢水的大量排放使得工業污染已經逐步從城市蔓延至農村，尤其是近十幾年內大量的工廠搬遷地區，逐漸地從城市遷移到了農村，導致一些地區的水質遭到破壞。逐年累計，一些突發性的惡性水污染事件在農村不斷發生，一起起的事件不僅會給農民的身體健康甚至生命安全帶來威脅，而且對社會的穩定帶來影響。二是水資源的來源錯綜復雜。據調查研究，我國南北方大部分村莊附近周圍均有河流，湖泊或水庫，加之村民知識面狹窄，因此農村飲用水的水源主要來自于陰雨天氣降落的雨水、水庫、河流、溪水、池塘、湖泊以及地下水和窖藏水等等。尤其是遇至干旱缺水時間間隙，往往需要儲存雨水和雪水，儲存時間一久，大量細菌滋生，嚴重污染水源。三是農村生活和農業生產的污水排放。近年來，農業在生產過程中，使用的農藥化肥過多，加之農作物靠近河岸，導致大量的有害物質流入至河流和湖泊之中，使農村的水源遭到破壞污染。加上在日常生活中居民對水質概念淡薄，因此無節制的排放污水，忽視了對環境的保護，導致飲用水水源被污染。四是保護水質的基礎設施建設力度不高。飲用水的保護設施在很多農村比較缺乏，加之管理不到位，對于水質預警和監測方面缺乏相應的體系，有些村莊甚至存在部分水源人畜共用狀況。多量飲用水在農村往往沒有經過消毒處理就直接供給居民飲用，導致很多飲用水中的具有嚴重超標的有害成分，這些成分無色無味，難以發現，成為危害人體健康的禍源。五是村民知識缺乏，難知安全用水的常識。安全用水的宣傳在我國早期發展階段未能達到應有的力度，主要原因還是我國對于安全用水方面的知識儲備并未全面，導致多數情況下難以判斷飲用的水源質量是否達到可以飲用的標準，加上農村投到飲用水安全方面的精力嚴重匱乏，促使農村的飲用水安全受到了極大的威脅。

這幾類是常見于農村的水質危害的原因，綜上所述，不僅需要提高居民的水質安全意識，而且需要找到一種合理高效的水質檢測技術，通過多個方面提高水質安全的保障。

4 GIS技術在水質安全方面的實際應用

4.1 依靠GIS技術對水質進行合理安全管理

在進行水資源管理工作時，在地理信息系統中引入GIS技術，不但可以有效地幫助從業人員合理、有效的進行水資源的開發和利用，而且還可以有效的促進對水資源的深入分析和研究，從而實現對水資源的科學管理。在進行水資源管理的具體工作時，可以利用GIS技術建立完善的水資源信息管理系統，利用大量的監測水資源數據，實現對水資源的合理開發和利用[1]。同時，在GIS技術的支持下打造水資源管理模型，進而實現對水資源的合理利用，減少對水資源的浪費，提高管理人員的管理效率，實現水資源的合理調配與使用。

4.2 依靠GIS技術建立水資源地理空間數據庫

利用GIS技術為進行水文水資源管理建立完善的水文水資源地理空間數據庫是非常重要的工作。GIS技術本身具有較強的空間特征，能夠實時進行數據資料的更新和信息的傳遞。同時，還具有十分清晰的可視化效果，使各類信息能夠清晰地呈現出來。而想要從數據中得到信息，數據處理過程是非常重要的環節。所謂數據處理過程，是指對數據進行搜集、篩選、排列、歸類、轉換、存儲、檢索、計算，以及后期的分析、模擬和預測等操作過程。數據處理的目的在于：（1）把數據轉換成便于觀察、分析、傳輸或進一步處理的形式;（2）把數據進行加工，使所搜集的數據成為對正確管理和決策有用的數據;（3）把編輯后的數據進行存儲，以供后續使用。從而保障水資源數據庫能夠實時獲取到準確的水文資料。

4.3 依靠GIS技術進行防洪減災工作

隨著我們國家經濟的快速發展，給生態環境帶來了非常惡劣的影響。近年來洪澇災害頻發，不僅造成了不可估量的經濟損失，還危害了人們的生命和財產安全。而在水文數據信息監測過程中，不但需要對河流的水位、流量、降水等信息進行實時的監測、全面的掌控，而且還需要對旱、澇情、水質、地形地貌、氣候條件、河流狀況、綠化情況、水利設施等各種信息進行獲取。利用GIS非常強大的信息整合能力，對獲取的信息進行全面的整合，建設專門有效的預報系統。充分發揮GIS的優勢。除此之外，GIS技術還可以實時獲取水文的準確情況，利用GIS技術對相關情況進行處理，并進行全面的評估工作，做好預防工作，將災害損失降到最低[2]。

4.4 依靠GIS技術進行水污染控制規劃

工農業迅速發展，人們對工農業高速發展負面影響的認識速度相對滯后，預防不夠，導致了全球性的環境污染，然而在環境污染中最為嚴重的為水污染。在進行水污染控制規劃時，一般借助GIS技術來獲取相關信息。地理信息系統的優勢就是在于它的空間數據結構和對有效的數據進行集成、獨特的地理空間分析、快速的空間定位搜索和復雜的空間查詢、圖形的快速生成和可視覺化的表達手段，以及地理過程的演化模擬和空間決策支持功能等。利用地理信息系統，工作人員可以分析和查看空間信息數據的資料，幫助工作人員進行分析水質變化情況和以后的發展情況。建立水污染監測體系，能夠及時了解水污染的治理情況。即使在治理過程中出現了問題，也可以依靠該系統迅速做出反應，及時進行相關的調整，并制定相關的措施[3]。

5 GIS的發展趨勢

5.1 繼續完善GIS規范

由于目前我國在開發標準和技術標準上，還不夠完善統一，從而導致數據模式和開發平臺較多，獲得的數據也不一樣，信息共享方面也存在很多問題。所以，在未來的工作中，對GIS進行統一的規范是非常重要的。而且還需要培養GIS技術的應用型人才，從而推動GIS技術的發展。

5.2 聯合RS技術進行應用

根據當前水文水資源領域的現狀分析，GIS技術聯合RS技術可以有效的調高GIS技術的工作效率，增強其完整性和準確性。具體的要與無人機技術、因特網通信技術、虛擬顯示等多種相關技術進行結合，進而形成綜合的信息技術。在進行水文水資源相關信息的收集和工作的實施時，通過GIS技術和RS技術的結合應用，使實際工作中的效率和成本控制都有了顯著的提升[4]。

6 結束語

眾所周知，水資源在人類日常生活和生產過程中是不可或缺的重要能源，然而伴隨著工業與經濟的迅速發展，我們賴以生存的生活環境被日益破壞。工廠排放，生活垃圾排出等一系列肆意破壞行為都是造成水污染的關鍵原因。水質安全問題不僅是與人類生存和發展過程中最緊密的環境問題之一，還是人類生活、經濟和社會發展的主要核心問題之一，為此基于GIS技術，我們研究了其在水質安全方面的應用，使該技術能夠為水質的保護和改善提供合理有效的數據分析，讓GIS技術可以在水文領域發揮其最有價值的意義。

參考文獻：

[1]王志剛.GIS技術在水文地質領域的應用進展[J].內蒙古水利，2018（10）：70-71.

[2]李玲玲.GIS技術在水資源領域的運用[J].科學技術創新，2019（20）：30-31.

[3]韓立偉.GIS技術在水文水資源領域的運用[J].科技創新與應用，2018（08）：160-161.

[4]陳肖.GIS技術在水文水資源領域的應用研究[J].住宅與房地產，2019（12）：202.

[5]曹楊，張利群，張志浩，等.基于GIS的內蒙古水源地環境安全管理信息系統[J].遼寧石油化工大學學報，2016（2）：60-63.

[6]周克明.GIS技術在水工程安全管理中的應用研究[A].中國水利學會.中國水利學會2016學術年會論文集（下冊）[C].中國水利學會：中國水利學會，2016：431-436.