GIS技術(shù)在水文地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域的應(yīng)用

王亮 范威 李寅 江越瀟

摘要：在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，GIS技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣，目前它在水文地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域也發(fā)揮出了越來越重要的應(yīng)用價值，為水文地質(zhì)調(diào)查工作的開展提供了有效的技術(shù)支持。為了有效提升水文地質(zhì)調(diào)查工作對于GIS技術(shù)的應(yīng)用水平，本文首先針對GIS進(jìn)行簡單介紹，然后針對GIS技術(shù)在水文地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域中的有效應(yīng)用和未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探究，希望能夠為水文地質(zhì)調(diào)查工作的開展提供有效的參考。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù);水文地質(zhì)調(diào)查;發(fā)展趨勢

引言

水文地質(zhì)調(diào)查工作具有一定的復(fù)雜性和綜合性特點。GIS技術(shù)的有效應(yīng)用在一定程度上降低了水文地質(zhì)調(diào)查的難度，提高了水文地質(zhì)調(diào)查工作的效果和質(zhì)量。它通過地下水規(guī)劃、管理、勘察系統(tǒng)的有效構(gòu)建，實現(xiàn)了地下水資源的最大化利用，降低了地下水資源被污染的概率，同時也為水文地質(zhì)相關(guān)工作以及科研工作的開展提供了有效的數(shù)據(jù)支持。

1 GIS簡述

GIS是以計算機為載體建立的一種新型數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，它也被稱為地理信息系統(tǒng)，具有很強的綜合性，可以針對地球表面整個地理空間實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建。首先此系統(tǒng)會對相關(guān)的地理信息進(jìn)行收集，然后對其進(jìn)行分析和處理，最后將有效的信息傳輸?shù)浇K端，為相關(guān)工作的開展提供有效的數(shù)據(jù)支持。目前GIS技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，它在水文地質(zhì)中的應(yīng)用也突顯出了越來越重要的價值。GIS技術(shù)在應(yīng)用的過程中有兩大突出優(yōu)勢，一是數(shù)據(jù)管理能力，二是數(shù)據(jù)處理能力[1]。它憑借著自身的優(yōu)勢能夠為水文地質(zhì)相關(guān)工作的開展提供科學(xué)有效的數(shù)據(jù)支持，為相關(guān)研究工作的開展奠定有效的數(shù)據(jù)資料。因此為了最大限度發(fā)揮GIS技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢和應(yīng)用價值，還需要進(jìn)一步深化研究，不斷提高GIS技術(shù)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用水平，為水文地質(zhì)相關(guān)工作的順利有效開展提供更多的技術(shù)支持。

2 GIS技術(shù)在水文地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域中的有效應(yīng)用

2.1 GIS技術(shù)在地下水資源管理中的有效應(yīng)用

在地下水資源管理工作開展過程中，GIS技術(shù)的有效應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下三個方面：一是地下水資源的規(guī)劃，二是地下水資源的開發(fā)，三是地下水資源的聯(lián)合調(diào)度。通過決策管理系統(tǒng)的構(gòu)建，科學(xué)管理地下水資源，同時還可以利用GIS技術(shù)構(gòu)建地下水空間分析模型，并將其與地理信息系統(tǒng)相互結(jié)合，實現(xiàn)GIS技術(shù)與地下水資源管理的相互融合，通過分析相關(guān)關(guān)系對地下水資源管理系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，提高水資源利用的效果和水資源管理的實效性。此外，在地下水資源開發(fā)和規(guī)劃的過程中，還可以通過信息系統(tǒng)和管理模型的構(gòu)建，為地下水資源管理工作的開展提供有效的技術(shù)支持，不斷提高地下水資源管理的工作效率和質(zhì)量，實現(xiàn)地下水與地表水的合理調(diào)度，有效提高GIS技術(shù)的應(yīng)用水平，促進(jìn)水資源管理工作順利高效有序開展。

2.2 GIS在地下水位等位線圖繪制中的有效應(yīng)用

在開展地下水位等位線圖繪制的過程中可以發(fā)揮GIS技術(shù)優(yōu)勢對TIN模型和GRD模型進(jìn)行充分利用。TIN模型在應(yīng)用過程中主要是實現(xiàn)了原始數(shù)據(jù)點向三角形剖分的轉(zhuǎn)化，并通過連接拓?fù)潢P(guān)系的構(gòu)建以剖分特點為依據(jù)來繪制等位線圖。GRD模型在應(yīng)用的過程中主要是以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)通過網(wǎng)格化插值方法來對分布比較雜亂的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，并得到間距分布比較規(guī)則的數(shù)據(jù)點，從而實現(xiàn)等位線圖的繪制。同時GIS技術(shù)在應(yīng)用過程中還可以發(fā)揮DEM模型的優(yōu)勢，根據(jù)實際需求在水文地質(zhì)屬性數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)的任意提取，并采用離散數(shù)據(jù)格網(wǎng)化的方法對調(diào)取的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行有效處理，以此在系統(tǒng)中生成地下水位等位線圖，實現(xiàn)對地下水域流場情況的有效模擬，它還可以對相關(guān)的信息進(jìn)行針對性的選取，比如標(biāo)示線型、標(biāo)注參數(shù)等，為實際工作的開展提供有效的數(shù)據(jù)參考。當(dāng)然工作人員還可以發(fā)揮GIS技術(shù)的優(yōu)勢實現(xiàn)離散特征的化學(xué)場和地下水溫度場的有效繪制。

2.3 GIS技術(shù)在地面沉降方面的有效應(yīng)用

隨著GIS技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，目前其應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)展到了地面沉降領(lǐng)域。通過MapbasicD工具中可視化處理模塊以及護(hù)具查詢等功能的有效應(yīng)用實現(xiàn)地面沉降預(yù)測系統(tǒng)的有效構(gòu)建，并在GIS技術(shù)的支持下實現(xiàn)可視化研究系統(tǒng)的構(gòu)建。同時還可以發(fā)揮ArcGIS平臺的優(yōu)勢進(jìn)行地面沉降管理體系的有效構(gòu)建，從而具體化地呈現(xiàn)出水位檢測受地面沉降的影響，有效實現(xiàn)具象化管理。此外還可以在地理信息系統(tǒng)和三維仿真技術(shù)的支持下，獲取更加體系化的地面沉降信息，促進(jìn)地面沉降系統(tǒng)管理更加合理化和科學(xué)化。

2.4 GIS技術(shù)在地下水水質(zhì)評價和污染物分析中的有效應(yīng)用

GIS技術(shù)最大的應(yīng)用優(yōu)勢就是能夠?qū)崿F(xiàn)信息的有效收集和信息的有效處理。它的這種應(yīng)用優(yōu)勢在地下水水質(zhì)評價和污染物分析中發(fā)揮著巨大的價值，工作人員可以在GIS圖形管理技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上對監(jiān)控的地下水水質(zhì)情況進(jìn)行綜合評價，實現(xiàn)地下水綜合評價方法的不斷優(yōu)化和完善，一方面可優(yōu)化水質(zhì)評價結(jié)果，促進(jìn)污染物分析更加準(zhǔn)確;另一方面還可以對多元化水質(zhì)及污染成分進(jìn)行準(zhǔn)確檢測，從而提高地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的效果，同時發(fā)揮GIS技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，還可以綜合評估地下水中重金屬的污染程度[2]。利用GIS技術(shù)的空間分析優(yōu)勢和數(shù)據(jù)管理優(yōu)勢，對地下水水質(zhì)化學(xué)類型進(jìn)行有效區(qū)分和對比，從而對地下水水質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行準(zhǔn)確掌握，進(jìn)而獲得更加準(zhǔn)確的評價結(jié)果。此外，GIS技術(shù)在地下水污染分析評價中的有效應(yīng)用還能夠?qū)崿F(xiàn)地下水防污性能的實時檢測。

2.5 GIS技術(shù)在水文地質(zhì)調(diào)查中的有效應(yīng)用

水文地質(zhì)調(diào)查工作在開展過程中涉及的范圍比較廣，它不僅涉及到水文地質(zhì)物探、水文地質(zhì)測繪，而且還涉及到了水文地質(zhì)鉆探等相關(guān)內(nèi)容，因此在水文地質(zhì)調(diào)查工作開展的過程中可以充分發(fā)揮GIS技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，對數(shù)據(jù)進(jìn)行合理處理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效校準(zhǔn)。通過數(shù)據(jù)錄入和數(shù)據(jù)分析平臺的有效構(gòu)建，為野外調(diào)查工作的開展提供有效的信息平臺，工作人員可以在野外調(diào)查的過程中，在信息平臺上對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時處理和分析，不斷提高數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確率。同時還可以利用GIS技術(shù)在空間數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢，對相關(guān)的水文地質(zhì)情況進(jìn)行深入探索，立體化的呈現(xiàn)出礦區(qū)總體補徑排與地表徑流之間的關(guān)系，為水文地質(zhì)調(diào)查工作在地形復(fù)雜區(qū)域的順利有效開展提供一定的技術(shù)支持，不斷提高水文地質(zhì)調(diào)查的準(zhǔn)確性。

2.6 GIS技術(shù)在地下水保護(hù)方面的有效應(yīng)用

目前隨著水資源越來越短缺，地下水保護(hù)也成為了社會廣泛關(guān)注的一個重要話題，它是科學(xué)研究的一個重要方向。想要實現(xiàn)地下水資源的有效保護(hù)，首先要科學(xué)合理的劃分水源保護(hù)區(qū)，尤其要加大對脆弱地下水資源的重視力度，并采取相關(guān)的措施進(jìn)行重點保護(hù)。GIS技術(shù)在保護(hù)地下水資源過程中發(fā)揮著重要的價值和作用，尤其是通過GIS技術(shù)構(gòu)建的地下水監(jiān)測網(wǎng)，目前在地下水保護(hù)方面有著非常顯著的效果。同時GIS技術(shù)的有效應(yīng)用還有助于非點源污染調(diào)查和評價工作的有效開展，有效的提高了地下水保護(hù)工作的效益，在未來隨著GIS技術(shù)的不斷研究和應(yīng)用其在地下水保護(hù)方面會得到更加廣泛的應(yīng)用。

3 GIS技術(shù)在水文地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域的發(fā)展趨勢

其一，GIS技術(shù)在水文地質(zhì)調(diào)查方面的發(fā)展和應(yīng)用要以空間動態(tài)特性為基礎(chǔ)加大對空間顯示以及分析技術(shù)的研究力度。在水文地質(zhì)工作開展過程中需要實時準(zhǔn)確地掌握地下水的動態(tài)變化特征和分布情況，并以此為基礎(chǔ)開展有關(guān)于地下水方面的數(shù)據(jù)分析工作。雖然目前在數(shù)據(jù)分析中采用了先進(jìn)的三維模擬技術(shù)，但是并不能將相關(guān)區(qū)域地下水的空間動態(tài)變化特點完整的體現(xiàn)出來，這樣就不能準(zhǔn)確的分析出地下水的動態(tài)發(fā)展情況。基于此，未來水文地質(zhì)對于GIS技術(shù)的有效應(yīng)用一方面要投入大量的人力，加大對四維數(shù)字模擬技術(shù)的研究力度，在構(gòu)建數(shù)據(jù)模型的過程中不斷強化四維參數(shù)，另一方面要著重針對地下水動態(tài)發(fā)展情況以及地下水分支分布情況加大勘查分析的力度，為工作人員提供更加詳細(xì)、全面、準(zhǔn)確的地下水資源信息。當(dāng)然要想構(gòu)建四維數(shù)據(jù)模型，單純依靠GIS技術(shù)的優(yōu)勢是很難實現(xiàn)的，還需要加大其它輔助技術(shù)的支持力度，對GIS技術(shù)的應(yīng)用起到一定的補充和優(yōu)化作用，促進(jìn)GIS技術(shù)與其它技術(shù)進(jìn)行有效融合，從而快速有效的實現(xiàn)四維數(shù)據(jù)模型的有效構(gòu)建。

其二，GIS技術(shù)在水文地質(zhì)調(diào)查方面的應(yīng)用還需要實現(xiàn)多方平臺數(shù)據(jù)模型的有效共享。GIS技術(shù)在水文地質(zhì)應(yīng)用的過程中會產(chǎn)生很多的數(shù)據(jù)模型，這些數(shù)據(jù)模型主要呈現(xiàn)了各地區(qū)在水文地質(zhì)方面的調(diào)查分析結(jié)果，這些數(shù)據(jù)資料是水文地質(zhì)工作開展的重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。為了提高水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性，給水文地質(zhì)工作的開展提供更加有利的數(shù)據(jù)支持，可以通過數(shù)據(jù)模型平臺的構(gòu)建實現(xiàn)不同單位數(shù)據(jù)資源的整合，并共享一些公共勘察數(shù)據(jù)資料。不同的數(shù)據(jù)分析模型所具有的數(shù)據(jù)分析能力是不同的，工作人員可以通過分析模型的有效共享來不斷優(yōu)化自己的工作質(zhì)量和工作效果[3]。因此在未來一定要加大分析模型平臺的共享力度，為平臺數(shù)據(jù)分析工作的順利有效開展提供更多的選擇。

其三，GIS技術(shù)在地質(zhì)調(diào)查方面的應(yīng)用還需要進(jìn)一步加強區(qū)域性GIS技術(shù)平臺的應(yīng)用和開發(fā)力度。要想不斷提升區(qū)域性水文地質(zhì)工作的效率和質(zhì)量，在未來要不斷加強區(qū)域性GIS技術(shù)平臺的建設(shè)力度。比如區(qū)域性的GIS水文地質(zhì)勘察分析平臺或者流域性的GIS水文地質(zhì)勘察分析平臺，并且在開展不同流域和不同地區(qū)水文地質(zhì)工作的過程中，工作人員還可以針對獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)以及分析結(jié)果在平臺上實現(xiàn)同步共享，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行區(qū)域性數(shù)據(jù)平臺的有效建立，這也是未來大范圍數(shù)據(jù)共享實現(xiàn)的重要基礎(chǔ)。同時還要加大數(shù)據(jù)的整合存儲力度，有效保存相關(guān)的成果性資料。此外，還要以相關(guān)的規(guī)定為依據(jù)在平臺分析的過程中進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)建，這樣才能進(jìn)一步促進(jìn)大范圍數(shù)據(jù)共享的有效實現(xiàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，在水文地質(zhì)調(diào)查工作開展過程中GIS技術(shù)的有效應(yīng)用，實現(xiàn)了GIS技術(shù)與水文地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)的有效融合，通過GIS技術(shù)和GIS附加技術(shù)的有效應(yīng)用建立相關(guān)的數(shù)據(jù)模型實現(xiàn)對水質(zhì)的整體評價。目前它在水資源管理、水位等位線圖繪制、地面沉降領(lǐng)域、地下水水質(zhì)評價和污染物分析、水文地質(zhì)調(diào)查、地下水保護(hù)等方面都有著非常重要的應(yīng)用價值。不過GIS技術(shù)在未來還有很大的發(fā)展空間，需要加大研究力度，不斷提升GIS技術(shù)在水文地質(zhì)方面的應(yīng)用水平和應(yīng)用效果。

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作者簡介：王亮（1980-），男，漢族，湖北武漢人，工程師，本科，從事水資源調(diào)查監(jiān)測、水文地質(zhì)調(diào)查等工作。