试论GIS在水文水资源领域中的应用

2016-03-11曹丹

地下水 2016年4期

关键词：空间数据水文水资源

曹　丹

(辽宁省铁岭水文局，辽宁铁岭 112000)

试论GIS在水文水资源领域中的应用

曹丹

(辽宁省铁岭水文局，辽宁铁岭 112000)

GIS 是以地理空间数据库作为基础对空间数据进行分析以及处理的地理信息系统。在水文水资源领域中，应用 GIS 技术进行管理、查询以及分析，可以打造出一条有效的管理途径。在水文水资源领域，应用GIS 地理信息系统主要包括以下五个方面：水文模拟以及水情预报、流域面积雨量计算、地下水源勘查、对地表水资源空间调配、地下水的空间分布的调配。基于此，对 GIS 在水文水资源领域的应用现状进行探讨，并对其未来发展趋势做出分析。

GIS；水文水资源；应用

目前，我国信息革命浪潮的冲击日益激烈，加之水资源日渐枯竭，围绕水文水资源的问题进行综合分析研究十分必要。因此，对于水文资料的准确、快速获取以及空间信息的分析、图形图像的处理等就显得尤为重要。由于 GIS 技术的空间特性、对于海量数据的管理与处理能力以及水的时空分布特性等，使得 GIS技术必然能够在水文水资源领域中发挥出重要的作用。

1　地理信息系统的概述

地理信息系统是运用于对地理信息进行采集、管理、存储、运算和分析的一种计算机技术。尤其是对地球表面地理信息的空间数据进行处理，具有很大的优势。地理信息空间系统主要由空间数据的处理和空间分析组成。地理信息系统数据的来源主要是通过实测数据、统计数据和卫星遥感数据等的转换，将其转换为具有空间特征地理空间信息。地理信息系统有 3 个主要功能分别是：在对数据信息进行采集、管理分析和输出的过程中，地理信息系统具有很强的时效性和空间性，可以建立很强的空间信息，并对信息进行及时地更新；地理信息系统在区域空间分析方面，通过将采集的数据信息与地学模型结合在一起，对该区域进行动态预测；通过利用计算机技术和卫星遥感技术对数据进行优化管理，以确保数据的准确性和可靠性，能过提供一定的决策依据。

2　GIS 在水文水资源领域中的应用

2.1在水污染控制规划方面的应用

水污染是水文水资源领域关注的重点问题，一定程度上影响着水资源的开发利用率。将 GIS 技术应用到水污染控制规划方面显得非常有必要。利用 GIS 技术采集水污染分布等数据参数，并可视化地加以呈现，设计出合理的水污染控制方案，最大限度地发挥城市排污网络功能，降低水污染给环境造成的影响。具体操作时首先需明确水污染控制规划对象，利用 GIS 技术采集相关数据信息，建立专门的数据库，并建立面向用户的数据管理系统，依据采集的数据对水污染控制模型加以完善，最终实现区域环境内水污染的管理控制。

2.2在水文资源空间管理与决策方面的应用

现代科技推动 GIS 技术不断发展变化，近些年，决策支持系统优势不断得到体现，这主要是由 GIS 及常规决策技术提炼而成，以此为基础开发应用的，这种技术的应用，更加符合我国水资源特征，尚需不断结合我国自然灾害特点，推广应用该项技术，加大投入力度，实现新型决策研究目标。可以说，水文决策是建立在精准数据基础上的研究，只有数据保证全面、科学，才能确保研究成果的可靠。那么，在对水文资源空间管理与决策时，最主要的技术因素则是GIS 技术，空间数据库是 GIS 技术构成的系统中心，通过科学的创建，形成水文水资源数据库，主要作用就是提高水资源管理水平、依据空间、时间分布做预测，只有不断加强决策系统建设，才能从本质上推动水资源管理能力。

2.3在水管网信息管理系统应用

此项技术也在水管网信息管理中起着重要作用，可以通过二次开发、独立开发、集成二次开发三种体现模式，进行 GIS 技术推广开发。不通过 GIS 技术就可以实现开发的是独立开发，可以说是三种模式中开发难度最小的；最需要 GIS 技术支撑的是集成二次开发，通过GIS 技术处理实现对空间数据的分析，对信息进行多次编辑、采集、提取，不断形成优化方案，在设计上提升了科学的计算能力；单纯的二次开发主要借用的技术就是 GIS 应用，开发难度较集成二次开发略低，通过合理的设计，为各级管网建设提供有力支撑。

2.4GIS 技术在水文情报预报中的应用

GIS 技术在水文情报预报中的应用主要体现在以下几个方面。

1)信息查询。水文情报的系统主要借助数字电子地图作为依据，可以方便 GIS 技术应用对于各类水情信息进行查询以及检索。

2)开发水文模型。因为GIS可以给相关部门提供详细的地理信息空间分布图的资料，所以在实际操作过程中可以把流域划分为很多不规则单元，依据相关的分辨率要求，并基于此来考虑降雨的因素，可以给水文模型的开发提供参考资料。

3)DEM。DEM 是一种数字高程的模型，可以在计算机中实现对于流域会流的计算，同时还能够将其与水力学模型结合应用，应用这种模型可以对灾情进行快速、客观的评估和分析。

4)DEM 与分布式水文模型的开发。GIS 可以提供详细的地理空间信息资料，于是可以将流域划分为若干个单元，而对于建立分布式的水文模型要充分考虑到降雨等因素的空间分布，应用 GIS 的DEM 可以自动生成流域水洗，从而给分布式水文模型的开发提供基础。

2.5突发性水污染事故应急响应

如果将网络分析功能、水质模拟技术与 GIS 技术下的空间数据集成进行充分的结合，那么即能够对那些突发性污染事故所造成的污染状况进行模拟，从而让我们能够及时的确定出受影响的对象及范围，以便我们采取适当的措施来对其进行控制。比如在“松花江污染事件”中，人们通过GIS 技术的应用来建立起了松花江预警系统与污染检测系统，以此来对污染水带的流动与变化情况进行科学、合理的监测，对沿城市造成的影响进行评估，对污染变化的趋势进行分析，并且最终以电子地图的形式来将污染的情况方便、直观的展现出来，同时也能够具有科学性、准确性的预测、预警。

3　地理信息系统在水文水资源领域的

发展趋势

由于地理信息系统具有强大的空间分析和空间数据管理功能，而正好水文水资源领域在管理这一方面存在较大的缺陷。之前的水资源管理都是建立在野外的实测，通过收集实测数据，再通过室内模拟来对水资源进行管理。而现在科学技术的发展，也使得水文水资源管理变得越来越便捷，就目前来说，地理信息系统在水文水资源领域具有非常光明的前景。

(1)完善 GIS 应用标准。实际工作中 GIS 的研究多是根据部门实际情况独立研究，加上 GIS 技术标准尚未统一，导致数据模式、开发平台多种多样，给大范围水文信息的交流带来阻碍。因此，我国应在借鉴西方成功经验的基础上，制定和完善统一的 GIS 规范标准，为 GIS 的开发与研究奠定坚实的基础。

(2)加强水文水资源专业模型与 GIS 的结合。当前存在的一些 GIS 专业模型尽管多数具备信息管理及存储功能，但在决策支持、地理空间的表达上略显不足。因此，今后应注重GIS 系统空间数据管理功能的充分利用，加强水文水资源模型与 GIS 间的融合，使系统的优势与功能得以充分发挥。