GIS技術在水文地質領域的應用研究

劉歡 于振 陳明剛

摘要：GIS技術的應用標志著我國水文地質管理體系再上新臺階，結合信息化、智能化技術實現對水文問題的精準判斷、快速響應與處理;當然GIS技術與水文地質領域的結合還有較多改進之處，并由此展望未來的應用前景。

關鍵詞：GIS;水文地質;應用

一、應用現狀分析

（一）水災預防

GIS在現代化水災預防體系中應用價值明顯，當前各地防洪抗汛辦公室使用的信息化管理系統充分結合GIS技術，與過往水災有關的資料數據保存在管理系統的數據庫中，并作為抗洪救災分析工作中的樣本來源，便于辦公室工作人員總結過往抗洪防汛經驗并明確水文地質發展趨勢，作為預測地區內發生洪災的重要依據。有關部門應用的信息化管理系統結合災難管理與決策管理于一體，在提升數據信息精準度的同時輔助于工作人員的決策業務。結合GIS技術則方便工作人員掌握管理現場的地貌特征、土質數據等實際情況，在精準定位的基礎上制定切實可行的應對方案。GIS與信息化管理系統的結合則實現系統的優化效果，方便工作人員精準分析管轄區域內的水土現狀，并有效應對可能發生的水土流失現象并做好充分的防范工作。

（二）水資源管理

GIS與水資源管理的結合體現在管理的各個方面，在水資源開發過程中應用GIS技術能夠實現對開發過程的合理控制，并體現對水資源的科學開發理念，有效保證水資源的長久利用。地下水管理體系中結合GIS技術則能夠發揮建模思想的優勢，對地下水環境進行建模處理，為制定地下水資源開發方案提供有效依據。結合GIS實現對地下水資源信息的收集和處理，幫助工作人員直觀掌握管轄區域內地下水資源的分布現狀，有效彌補傳統地下水管理模式中的不足和缺陷，在精準決策的基礎上實現更高效率的地下水資源管理方案，并通過精準的評估有效優化地下水資源質量。

（三）水位線圖繪制

水位線繪制是地下水管理體系中的重要環節，結合GIS技術有助于技術人員精準繪制水位線并實現高質量的水位線圖，為開展水位研究工作提供重要依據。利用GIS技術繪制水位線圖時則充分利用工程建模思想，常見的建模方式包括TIN建模和GRD建模。利用TIN模型繪制水位線圖時著重關注地下水位線的變化情況，并將該變化情況以線圖方式向工作人員直觀展示，這種仿真式的建模手段有助于工作人員清晰掌握地下水位的變動情況，并基于地下水位的動態決定控制地下水位的方案。同時對地下水位的異常情況及時響應，通過調整水資源方式保證低下水位處于正常狀態。GRD建模也是GIS技術的應用典范，與TIN建模能夠形成良性互補并有效提升建模效果，從而體現GIS技術的優勢所在。

（四）地面沉降監測

由地下資源過度開采導致的地面沉降問題日益引發社會關注，應用GIS技術則助力于地面沉降的研究領域，可見地面沉降監測也是GIS技術在水文地質領域的典型應用。現行地面沉降監測體系中對GIS技術的應用體現在沉降預測、沉降預防方案建立等方面，例如地質部門應用的預防地面沉降的信息化系統則有助于工作人員預測地面沉降的幅度和趨勢，該類系統基于Arc平臺和Map-basic語言開發，能夠對未來一段時間地面沉降的發展趨勢進行合理預測，并作為制定防止地面沉降方案的重要依據。預防沉降系統的應用在結合GIS技術的同時實現沉降預防體系的可視化效果，技術人員利用專業性的軟件平臺對地面的沉降預防情況進行合理模擬，同時精準判斷影響地面與水面的主要因素，在建立完善的預防地面沉降體系的基礎上有效干預地面沉降現象。

（五）水質評價

水文部門的地下水質量評價體系與GIS技術高度結合，地下水污染防治是一項復雜的工作，需要準確判斷水質中存在的污染物類型與含量;對地下水質量的評價要結合多項標準，意味著相關部門要投入大量精力完成地下水質量評價的任務。由此可見水質評價體系中需要大量數據信息并對數據信息處理要求較高，結合GIS技術則能夠高效完成地下水數據的采集工作，并結合智能化系統實現采集數據的集成分析處理，實現地下水評價體系的規范化、精準化和高效化。在具體的水質評價工作中，工作人員利用GIS技術直觀掌握水質的具體情況，同時結合智能化系統提的各類專業化數據分析工具完成對數據的分析處理工作，進而形成水質評價的方案和科學結論，有效提升水質污染物分析的精準度并降低水質評價工作的難度。

二、應用未來展望

（一）信息標準化

GIS技術應用的核心在于數據信息，通過對現場數據的精準采集分析與共享發揮數據的最大效力。近年來我國在數據標準化與共享化層面做出不少探索，對推動數據信息標準化貢獻良多。但是GIS技術本身對數據信息的標準化要求極高，現有數據標準體系尚不能滿足GIS技術對數據標準的要求。例如GIS技術常應用在具體事件的分析場景中，從中體現對現場采集數據的分析和處理。該過程重要非常細致的數據標準作為支撐，并為后續的數據公開共享奠定基礎。因此在今后的GIS系統開發中要充分融合更高標準的數據規范，進而滿足GIS在數據標準層面的需求。

（二）集成建模

GIS技術在水文地質領域的應用著重體現在建模層面，通過對現場環境的高質量建模為工作人員分析現場情況數據奠定堅實的基礎。高質量的建模通常與集成技術聯系緊密，將集成技術與建模緊密結合則能夠提升GIS建模的專注度和精準度，建立的模型往往具有更高的使用價值和研究價值，且能夠解決水文工作中相對復雜的技術問題，在水文地質工作中發揮更大的效力。參數的選擇和引用是水文建模中的重要環節，結合集成技術則能夠提升數據收集與分析的精準性，為GIS建模工作提供更加直接可靠的依據。由此可見結合集成與建模是GIS未來發展的重要方向，也是決定GIS應用再上新臺階的重要因素。

（三）可視化建設

水文地質領域的研究與可視化密切結合，技術人員利用GIS的可視化效應開展各類水文地質工作。雖然可視化技術在各地區的水文工作中已有較廣泛的應用，但是總體來看仍有較大的提升空間。例如水文部門的可視化水文地質工作多采用二維建模機制，整體來講存在立體化效應不足的問題。未來水文地質工作與GIS的結合方向為三維或更多維度的應用，例如通過開發三維軟件提升水文地質工作的立體化效應，從整體角度提升水文地質工作的可行性。可視化建設與水文地質工作中的仿真建模聯系也是十分密切的，通過三維軟件、四維軟件能夠實現更高層次和質量的建模，在提升水文工程可行性的同時為水文工程的實地推動提供更充分的依據。結合三維、四維軟件與GIS則為技術人員提供更詳實的決策方式，是決定地質水文工作步入新階段的決定性因素。

（四）與遙感技術結合

GIS與遙感技術結合則進一步發揮GIS在水文地質工作體系中的作用;遙感技術與GIS技術本身具有的一定的一致性，有效改善GIS技術中的柵格體系，通過提升GIS技術的精細化程度提升其應用性能。例如在水文地質研究工作中建立的地下水離散網格則與GIS柵格技術密切相關，通過對現場環境的柵格化處理提升其應用性能。遙感技術在數據信息顯示層面同樣優勢明顯，在應用GIS的過程中結合遙感技術則實現對地下水資源的高質量動態監測，為工作人員判斷地下水資源的分布和走勢提供一手依據。

三、結語

可見GIS技術在水文地質工作中的應用還有較大的提升空間，從加強可視化效應、結合遙感技術、集成建模等多方面入手，彌補當前GIS技術在水文地質工作中應用的不足，使GIS技術發揮更大的作用和效力，并使其更好地服務于水利部門的水文地質管理工作。

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