GIS技術(shù)在水文水資源管理中的應(yīng)用

李 星，黃鎮(zhèn)中

（1.上饒市水利電力勘測設(shè)計院，江西 上饒 334000；2.江西省武大揚帆科技有限公司，江西 南昌 330006）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，人類的社會活動越來越頻繁，這給全球生態(tài)環(huán)境造成了極大的影響，引發(fā)了水資源緊缺、生態(tài)失衡等問題，很大程度上制約了社會的發(fā)展，因此我國相關(guān)部門必須加強對各種自然資源的監(jiān)測管理。GIS技術(shù)是一項探索地球地理信息的關(guān)鍵技術(shù)手段，立足計算機技術(shù)和軟件技術(shù)，能實現(xiàn)對各種地理空間信息數(shù)據(jù)的描述、分析、采集和存儲，被廣泛應(yīng)用于我國自然資源領(lǐng)域，且取得了顯著成效[1]。基于此，有關(guān)部門將GIS技術(shù)有效應(yīng)用到水文水資源管理中，以此提升水文水資源管理的科學(xué)性與可靠性，從而更好地推動我國水文水資源的可持續(xù)發(fā)展。

1 GIS技術(shù)概述

隨著地球地理信息專業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，衍生出了一種新技術(shù)——GIS技術(shù)，該技術(shù)的構(gòu)成部分主要包括空間數(shù)據(jù)處理與空間數(shù)據(jù)管理，一般利用GPS和遙感技術(shù)來得到各種信息數(shù)據(jù)。GIS技術(shù)的特點有以下幾方面：

（1）空間可視化。①輪廓特點。GIS系統(tǒng)的核心是現(xiàn)實世界中的空間結(jié)構(gòu)式，因此在應(yīng)用GIS系統(tǒng)時，必須對空間范圍內(nèi)所有事物的框架與三維特點進(jìn)行全面掌握，以便相關(guān)人員更加形象地認(rèn)識和感受空間范圍內(nèi)的每一項事物。②特征屬性。地理信息系統(tǒng)能夠?qū)臻g周圍事物的屬性進(jìn)行充分的分析與記載，且GIS系統(tǒng)可以對空間信息和屬性信息加以集中管理，立足數(shù)據(jù)庫這一大環(huán)境，協(xié)調(diào)好信息系統(tǒng)與GIS系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)，還能在資料信息單上同時展現(xiàn)多種信息[2]。由此可見，GIS技術(shù)可對空間內(nèi)各種事物的屬性特點進(jìn)行較為詳細(xì)且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臍w納，極大地提高了工作效率。

（2）空間導(dǎo)向。通過應(yīng)用GIS系統(tǒng)，可以實現(xiàn)更多地理信息資源的滲透，進(jìn)一步補充和豐富數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，使其具備更強的功能性。對于地圖的查閱，GIS系統(tǒng)可以調(diào)整比例尺寸，且具有空間導(dǎo)向功能，有利于相關(guān)人員更加簡便地進(jìn)行盤查工作。

（3）空間思維。在GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫對各領(lǐng)域的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行保存前，會預(yù)留一定的空間，以便更好地分析空間。在GIS系統(tǒng)空間思維層面上，借助GIS數(shù)據(jù)庫已有的信息資源，利用系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)工具生成CIS數(shù)據(jù)庫，保存信息。同時，該系統(tǒng)能夠全方位采集多個空間的分析工具，然后生成一個較為完整的二次分析工具。此外，對于地理信息的研究和分析，只需把空間分析工具改裝成一套完整的程序，并輸入系統(tǒng)中，便可得到想要的結(jié)果[3]。

2 GIS技術(shù)在水文水資源管理中的具體應(yīng)用

2.1 在地表水資源監(jiān)管中的具體應(yīng)用

（1）地表水資源的管理。對于地表水的應(yīng)用，主要通過結(jié)合RS技術(shù)和GIS技術(shù)來實現(xiàn)。通過RS技術(shù)收集當(dāng)?shù)亓饔騼?nèi)地表水資源循環(huán)性和周期性信息，再根據(jù)當(dāng)?shù)厮虻木唧w情況構(gòu)建水文實時監(jiān)控管理系統(tǒng)，在系統(tǒng)中輸入相關(guān)數(shù)據(jù)信息即可獲得多種水資源應(yīng)用和保護(hù)方案。然后相關(guān)部門借助GIS技術(shù)實時監(jiān)控管理系統(tǒng)，依據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資料信息預(yù)測各種方案在具體落實過程中可能出現(xiàn)的情況，且通過圖像的形式呈現(xiàn)[4]。基于此，相關(guān)管理人員可以對RS技術(shù)所生成的各種方案進(jìn)行逐一的對比分析，從而選擇最適宜當(dāng)?shù)氐乃鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)方案，有效提高對當(dāng)?shù)氐乇硭谋O(jiān)管質(zhì)量和效率。

在地表水資源管理中，為了確保GIS技術(shù)的作用得到有效發(fā)揮，相關(guān)部門應(yīng)做到以下幾點：①構(gòu)建數(shù)據(jù)資源勘測庫，對當(dāng)?shù)亓饔騼?nèi)所勘測的各項數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集。②歸納所采集的數(shù)據(jù)資料，且輸入至數(shù)據(jù)資料庫，從而不斷完善數(shù)據(jù)資料庫。③從數(shù)據(jù)資源出發(fā)，對地表水資源進(jìn)行科學(xué)性、系統(tǒng)性的規(guī)劃配置，如繪制工業(yè)用水規(guī)劃圖、繪制當(dāng)?shù)鼐用裼盟?guī)劃圖等，通過這一系統(tǒng)的規(guī)劃布局，獲得更加有效的地表水資源應(yīng)用和保護(hù)方案，推動當(dāng)?shù)厮Y源的可持續(xù)利用。

（2）洪水預(yù)防監(jiān)測。在流域水情預(yù)測中應(yīng)用GIS技術(shù)，具體應(yīng)做到以下幾點：①建立自動報警系統(tǒng)，通過有機融合流域GIS系統(tǒng)和氣象監(jiān)測系統(tǒng)，對流域內(nèi)未來一段時間內(nèi)的水位狀況進(jìn)行研究，一旦水位超過相應(yīng)范圍馬上自動報警，從而實現(xiàn)自動報警功能。②明確模型中所需的參數(shù)信息，借助GIS技術(shù)來獲取河道的坡度、深度和河流下滲參數(shù)等大部分模型參數(shù)信息，然后把這些信息錄入相應(yīng)的預(yù)測模型。③模擬水文水情，借助GIS模擬技術(shù)和數(shù)字地圖，對水文水情進(jìn)行動態(tài)模擬，從而正確、合理地判斷洪峰[5]。④開發(fā)水文模型，結(jié)合當(dāng)?shù)厮Y源情況對相應(yīng)的水位模型進(jìn)行開發(fā)，以便人們更加深入研究當(dāng)?shù)厮Y源；同時，有機結(jié)合GIS技術(shù)和氣象監(jiān)測站的信息數(shù)據(jù)，對當(dāng)?shù)氐慕涤炅窟M(jìn)行計算，借助模型對當(dāng)?shù)厮乃檫M(jìn)行預(yù)測，從而科學(xué)合理地預(yù)測旱災(zāi)和洪災(zāi)，為相關(guān)部門開展相應(yīng)的防護(hù)工作提供必要的數(shù)據(jù)支撐。⑤建立DEM數(shù)字高程模型，對之前建立的水文模型中存在的問題進(jìn)行彌補，科學(xué)預(yù)測當(dāng)?shù)馗鲄^(qū)域的水資源變化情況，再對水文模型進(jìn)行有效利用，從而獲得更加準(zhǔn)確、科學(xué)的水文水情預(yù)測結(jié)果[6]。

2.2 在地下水資源勘察中的具體應(yīng)用

在地下水資源勘察工作中，相關(guān)人員應(yīng)到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行全方位的實地勘察，借助GIS技術(shù)對整個含水層內(nèi)部的導(dǎo)水性、空間分布、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及所有水層之間的水力聯(lián)系情況等進(jìn)行充分了解，從而有效保障后續(xù)水資源配置管理工作的有序進(jìn)行。同時，借助GIS技術(shù)能夠獲得地表水的補給、地下水的埋深，再通過現(xiàn)有的信息資料，構(gòu)建地理空間模型，更加直觀形象地呈現(xiàn)出各類數(shù)據(jù)，以便相關(guān)人員直接了解空間的具體狀況，以此做出更加切實可行的管理決策，有效節(jié)省水資源。而在數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建過程中，也能夠借助GIS技術(shù)獲取動態(tài)資料、地下水分布資料等，且GIS技術(shù)可借助可視化形式，結(jié)合已有的數(shù)據(jù)資料來模擬和預(yù)測今后可能出現(xiàn)的各種情況[7]。通過充分發(fā)揮GIS技術(shù)的空間輔助效果，能顯著提升相關(guān)人員的管理能力，還能夠極大地提升水資源勘察效果。

2.3 在水污染管理中的具體應(yīng)用

如今，隨著城市化進(jìn)程的不斷加快及工業(yè)化的迅速發(fā)展，我國水污染問題也日益嚴(yán)峻。針對這一現(xiàn)狀，我國相關(guān)部門必須提高對水文水資源管理工作的重視程度，對水污染范圍進(jìn)行合理的掌握與規(guī)劃。將GIS技術(shù)應(yīng)用在水污染管理中，可迅速收集水污染分布數(shù)據(jù)和水污染程度數(shù)據(jù)，然后以可視化的形式進(jìn)行展現(xiàn)，方便相關(guān)人員獲取更加精確的水污染數(shù)據(jù)，從而制訂出有效的水污染控制方案，減少污染。同時，相關(guān)人員為了進(jìn)一步明確控制對象，可以借助GIS技術(shù)來繼續(xù)開展相關(guān)工作，搭建數(shù)據(jù)信息庫，并通過數(shù)據(jù)開展模型組建和完善任務(wù)，從而對當(dāng)?shù)厮廴緺顩r進(jìn)行更加有效的管理和掌控[8]。

此外，在水污染治理過程中，GIS技術(shù)也起著非常重要的作用。由于該技術(shù)具有空間數(shù)據(jù)采集功效，通過將水質(zhì)模擬技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)分析作用進(jìn)行有效結(jié)合，可以對突發(fā)性污染事件的污染狀況進(jìn)行較好的模擬，以便相關(guān)人員在較短時間內(nèi)明確事故發(fā)生的原因和對象，從而制訂出科學(xué)合理的事故處理方案。

3 GIS技術(shù)在水文水資源管理方面的發(fā)展趨勢

（1）建立地理空間數(shù)據(jù)庫。對于GIS系統(tǒng)而言，其運行和決策離不開空間數(shù)據(jù)庫的支持，因此相關(guān)人員必須抓緊建立規(guī)范的空間數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫必須涵蓋全方面、準(zhǔn)確的水文水資源數(shù)據(jù)，可以對當(dāng)?shù)噩F(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)情況和自然資源數(shù)據(jù)進(jìn)行快速反應(yīng)。

（2）加快GIS技術(shù)和專業(yè)模型的融合。相關(guān)人員需要加大對GIS系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)管理作用的研發(fā)力度，對各種類型的計算方式進(jìn)行更加深層次的研究和探索，從而完善和改進(jìn)計算空間單元分布模型，確保GIS技術(shù)集成的高質(zhì)量，有效提高水文水資源模型的專業(yè)性。

（3）完善空間決策支持系統(tǒng)建設(shè)，相關(guān)部門需要加大對這方面的投入力度，有效提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，并結(jié)合水文水資源現(xiàn)狀，盡快建立空間決策支持系統(tǒng)，然后以此為核心試點區(qū)域，進(jìn)一步建設(shè)水資源信息網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié)束語

綜上所述，為了更好地促進(jìn)我國社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展、自然資源的可持續(xù)利用，相關(guān)部門必須高度重視水文水資源管理工作，通過在地表水資源監(jiān)管、地下水資源勘察、水污染管理中有效引入GIS技術(shù)，有效提高水文水資源管理的效率和質(zhì)量，促進(jìn)我國水資源的可持續(xù)利用。