探析GIS在水文水資源領域中的應用

姜苗苗 趙彥龍

黃河水利委員會山東水文水資源局 山東 濟南 250100

近年來，我國水資源短缺問題越來越嚴重，人們對于水文水資源的研究愈發重視，尤其是在計算機信息技術的支持下，水文水資源研究水平逐步提升，GIS技術的應用在水文水資源領域中發揮著重要優勢。GIS技術是地理信息系統，其能夠有效開發和利用水資源，加強水文水資源管理，為水文水資源的規劃和管理提供可靠的參考依據。通過GIS技術的應用能夠獲取準確的水文資源，科學處理圖形圖像，以便于全面監測我國水文水資源的實際情況，為防洪減災奠定了扎實基礎，同時也有利于提高水資源利用率。基于此，應當在水文水資源領域研究中充分應用GIS技術，不斷地創新GIS技術，以突出GIS技術在水文水資源中的應用價值。

1 GIS技術的相關內容

1.1 GIS技術概述

GIS技術是地理信息系統，屬于特定的空間信息系統，需要計算機硬件和軟件系統的支持，能夠對整個地球表層空間中有關于地理分布數據的采集，同時可對所采集的數據信息進行儲存管理、運算分析和描述。GIS技術被廣泛應用于多個領域中，有著不錯的應用效果，水文水資源領域中的GIS技術更是具有較高的應用價值，其包含了空間數據處理和空間分析兩部分。GIS技術的功能在于全面采集數據信息，并做好管理分析工作，然后輸出相關信息，可及時更新信息數據，創建強大的空間信息。而且可以將數據信息和地學模型進行有效結合，有利于實施高效的動態預測，需要衛星遙感技術、計算機技術的支持，能夠確保所采集數據的真實性、準確性，為決策工作提供可靠的參考依據[1]。

除此之外，GIS技術還可以轉換不同來源的空間數據，統一不同比例尺、坐標系統的數據，逐步實現數據標準化。還能夠將這些數據與非空間信息結合，實現數據共享。充分發揮了數據綜合地理模擬、空間分析優勢，可做好數據輸入工作，并進行科學執行。而且GIS技術可將分析模型的結果直接呈現出來，具有可視化功能，通過報告、統計報表的形式來直觀展示模擬數據，有利于相關人員深入分析，提高水文水資源利用率。

1.2 GIS技術應用優勢

GIS技術的應用具有一定的優勢，主要體現在以下幾個方面：一是能夠保證所采集數據的準確度。應用GIS技術可在短時間內獲得相應的地理狀態數據，這些數據的精確度得以提升，而且有著一定的時效性，這有利于提高空間信息處理水平，確保信息數據分析結果的準確性。利用GIS技術可有效關聯信息系統和空間數據，創造出多種不同的空間模型，沒實現數據信息的快速傳輸和實時共享。可將所采集的數據統一整合，進行科學分析，以便于挖掘出數據信息中的價值；二是具有結構可視化的優勢。GIS技術的應用能夠使相關人員利用用戶界面來處理視圖，方便技術人員對水資源的管控，同時還可為水資源管控決策提供可靠的參考依據。通過報表的形式來呈現所采集的數據，并進行模擬，把各項參數直觀呈現出來，為水文水資源領域的研究提供重要依據[2]；三是有利于降低水文水資源管理工作成本。相較于傳統的水文水資源勘查工作來說，基于GIS技術的水文水資源勘查無需過多的設備支持，消耗的工作成本更低一些，其可以通過已經采集的數據信息來構建水文地形模型，然后根據分析方程式來整理相關數據，不需要太多的人才成本，能夠取得較為準確的分析結果。

1.3 GIS數據處理路徑和方法

在使用GIS技術進行數據采集工作的時候，應當充分發揮衛星遙感技術的作用，需使用先進的地理信息系統軟件。一般來說，GIS技術中涉及到以下模塊的功能應用：一是信息查詢模塊，該模塊中能夠幫助水文用戶查詢各項信息，如水文勘查信息、水文資源規劃信息等，可充分發揮地理信息勘測系統的作用；二是地圖瀏覽模塊。該功能在于能夠對地圖中的任何位置進行放大、縮小的操作和瀏覽，全面了解該位置的水文信息狀況，了解各水域的水文資料；三是路徑分析模塊[3]。該模塊的作用在于尋求最佳的水文水資源勘查路線，具備自主導航功能。

2 GIS在水文水資源領域中的有效應用

2.1 水文預報活動中的應用

GIS技術在水文預報活動中有著不錯的應用效果，該技術具有較強的數據處理和歸納能力，可通過科學的數據分析挖掘出數據背后的價值，全面采集水文信息，為水文預測工作的開展提供可靠的參考依據。水文資源并不是一成不變，其具有動態波動性，需要通過實時監測數據來預估其未來的發展趨勢，而準確的預測就必須有完整水文資料的支持。在水文預報活動中引入GIS技術，有利于保證模型參數的準確性，獲取更為精準的水文信息數據，以便于創建科學的水文模型，保證水文預報結果的精確性[4]。基于GIS技術，已經逐步完善了智慧防汛系統，可有效監測河流，預測水庫洪水，進一步提升了水文水資源工作質量。

2.2 供水管網信息管理中的應用

在供水管網信息管理中可應用GIS技術，有利于進一步優化供水工程管網設計方案。GIS技術支持下的管網設計可分為三種方案：第一種方案是獨立開發。這種方案對GIS技術的依賴并不多，無需強調GIS技術的先進性；第二種方案是集成二次開發，其需要GIS技術的支持，應當充分利用GIS技術功能來進行有效的軟件編輯和開發工作。集成二次開發需要全面采集各項信息數據，進一步提高水利信息化水平。同時還有利于科學設計水利泵點，保證供水管網設計方案的合理性；第三種是二次開發，相對于集成二次開發來說其難度稍低一些，是在獨立開發的基礎上進一步完善和補充。

2.3 地下水資源勘查中的應用

地下水資源勘查工作十分重要，其關系著水資源保護、規劃管理和開發利用效果，必須予以高度重視，不容忽視。為保障地下水資源勘查質量，則應當充分發揮GIS技術的作用。地下水資源勘查的目的在于全面了解地下水資源的實際情況，包括但不限于地下水的空間分布，含水層的地質結構、邊界、導水性等，同時還需要明確各個含水層之間的水利聯系[5]。通過應用GIS技術，可以采地表水資源的相關信息，了解其分布情況，知曉地下水的埋深，這更有利于構建完善的細化模型，科學分析地下水資源的特征和規律，為地下水資源保護工作的開展奠定扎實基礎，提供可靠的參考依據，可進一步規范地下水資源管理工作。而且在進行水資源勘查的時候應用GIS技術，有利于創建完善的數據庫系統，全面采集地下水動態資料，掌握地下水的實際開采狀況，同時還可以收集水文地質基礎資料，這有利于可視化信息檢索和查詢，科學預測地下水動態發展，發揮空間輔助決策作用，以提高地下水資源管理效益。

2.4 防洪減災及情報預測中的應用

在防洪減災及情報預測過程中，可有效應用GIS技術，這是因為該技術具有較好的數據分析能力，可將所采集的數據信息進行有效整合，以便于獲取重要信息，做好相關預測工作。GIS技術的應用，可有效編輯水文數據信息，并提取數據信息中的價值，進行有效的數據整理，給水文預測工作提供可靠的參考，確保水文預測結果的準確性。GIS技術可保證水文數據信息的精確度，這有利于科學預測洪澇災害，做好防洪減災工作。通過GIS技術可在一定程度上預測可能出現的風險，并客觀評測管理水文信息，相關人員可直接根據GIS技術所獲取的數據來模擬計算洪災發生概率、強度，創建完善的災情數據模型。在對可能發生的洪水災害進行評估之后，還可以利用GIS技術來進行全面分析，發現洪水災害的特點，尋找其中的規律，通過運算來了解洪水損失量，從而基于GIS技術構建多災害模型[6]。為進一步提升GIS技術在防洪減災及情報預測中的應用價值，還應當加強對系統空間分析功能的研究，旨在利用GIS技術深入了解上游、下游的關系，整合地理信息數據，設計洪水災害的緩沖區，保障防洪減災工作的順利開展。

2.5 空間決策及管理中的應用

GIS技術在空間決策及管理中有著較好的應用，該技術可以給相關人員提供大量的數據參考，使之制定科學的空間決策。GIS技術有著一定的數據處理優勢，能夠滿足于空間決策及管理工作的需求，可創建完善的水文水資源數據庫，并突出其鮮明特點，進一步優化水資源管理模式，準確把控水資源的分布情況，同時了解地理位置、時間變化對水資源的影響。利用GIS技術來實施有效的空間決策和管理工作，有利于建立更為成熟的決策支持系統，強化水資源管理能力，合理開發水資源，提高水資源利用率。

2.6 水環境管理中的應用

水環境管理中應用GIS技術十分有必要，可以全面把控影響水環境的各項相關因素，基于水資源管理的實際情況來實施針對性的管理措施，通過分層管理的方式來把控水環境的真實狀況。需利用GIS技術于不同領域下采集水環境的相關參數信息，不僅要保證這些信息的精確性，還要對這些信息進行科學分析，從時間、空間范圍上來預測水環境的變化，加強對水環境的管理。可建立健全的信息體系，針對性處理水環境管理中的各項問題，加強對特殊區域水環境的把控。同時，GIS技術的應用可以把水域劃分成各個區域，并且根據實際情況來合理布設監測點，全面掌握各水域的實際情況，提供具有時效性的水域信息，及時發現其中存在的問題，并予以針對性處理。可創建完善的水環境管理系統，強化水環境綜合管理效益[7]。

2.7 水污染控制中的應用

水污染是當前社會經濟發展過程中急需解決的問題之一，嚴重的水污染已經無法滿足于可持續發展要求，需要針對當前水污染的實際情況，來實施有效措施加以改善，這對水文水資源管理工作提出了更高要求，必須嚴格把控。利用GIS技術有利于合理規劃水資源，有效把控水污染的情況，并采集水污染嚴重成都數據，直觀地將當前的水污染狀況呈現出來，以便于制定適宜的水污染防治方案，降低水污染程度。相關人員需利用GIS技術來采集與水污染有關的各項數據，并對這些數據進行科學分析，將其儲存于數據庫中，科學規劃相關模型，以便于提高水污染管理水平[8]。

除此之外，在處理突發水污染事故的時候，同樣要使用GIS技術，發揮該技術的數據集成優勢，以便于開展有效的模擬分析，全面了解突發水污染事故的實際情況，對其所造成的污染情況進行預估，找出其中的原因，以及被污染對象，基于此來制定適宜的防治方案。相關部門可在GIS技術的支持下做好預測分析工作，可掌握水污染帶來的水變化，明確水污染變化趨勢，給水污染治理工作提供重要保障。

3 現階段GIS在水文水資源領域中應用存在的問題

現階段，GIS技術在水文水資源領域中應用，還存在著一定的問題，有待于進一步改善，其問題主要有：第一，未加強GIS系統平臺建設。GIS技術應用于水文水資源領域中是時代發展的必然選擇，具有較大的潛能。但是就目前而言，有關于GIS技術在水文水資源領域中的研究并不多，而且相關機構之間存在著溝通不暢的情況，所研發的信息系統并不符合實際需求，沒能達到統一的標準，以致于在實施GIS技術的時候存在內容重復的情況，難以保證GIS系統的應用效果，不利于GIS技術的創新和發展，難以將GIS技術大規模應用于水文水資源中；第二，忽視了對GIS系統發展動態的了解。在水文水資源領域中應用GIS系統，能夠發揮其優勢功能，但由于沒有了解GIS系統的發展動態，以致于所采用的GIS技術較為落后，未能做到與時俱進，影響了水文水資源管理效率，未能實現預期目標；第三，需進一步提升計算結果的動態展現水平。雖然GIS技術具有較強的數據采集能力，可對所采集的數據信息進行有效的整合和分析，但是計算結果仍然無法保證其準確性，存在場景失真的情況，動態效果品質也得不到保障。

4 GIS在水文水資源領域中的未來發展趨勢

GIS技術在水文資源領域中的應用，應當朝著以下幾個方面發展：首先，需進一步完善空間決策系統。在研究水文水資源的時候，采用GIS技術，需要將其和空間決策系統有效融合，可獲得不錯的發展前景。但這并不是一項簡單的工作，開發建設方面有著較大的難度，需要適當增加人力、財力和物力等方面的投入，明確系統建設目標，并圍繞此目標來優化設計空間決策系統，使之更加穩定；其次，要將GIS技術和水文模型進行有效融合，在進行水文模型數據處理的時候，應當充分發揮GIS技術的作用，以進行科學的單指標空間分析，實施有效的多圖層加權疊加，對地下水運移規律進行綜合模擬，集成管理水文水資源專業模型；最后，要推動GIS技術的智能化發展，為充分發揮GIS技術在水文水資源管理工作中的優勢，實施有效的防洪減災工作，則需要利用現代科學技術來進一步完善數據資源的采集和分析，做好實時監測工作，深入挖掘數據中隱藏的價值，加強智能化水文建設。可將測繪分析技術、智慧采集技術等有效融入于GIS技術應用中，以實現水文數據信息共享，強化水文水資源管理。

5 結束語

總而言之，在水文水資源領域研究過程中，應當充分發揮GIS技術的作用，需進一步強化GIS技術應用，突出該技術的優勢，全面把控水文水資源的相關信息。同時，要明確GIS技術的未來發展趨勢，有效融入現代科學技術，逐步實現GIS技術的智能化發展，提高GIS技術應用水平。