地理信息系统在水文水资源方面的应用

闫海波 郭树贤

（新乡水文水资源勘测局，河南新乡 453000）

地理信息系统在水文水资源方面的应用

闫海波 郭树贤

（新乡水文水资源勘测局，河南新乡 453000）

地理信息与水文水资源之间关系非常密切。基于此，首先对地理信息系统（GIS）技术进行简单介绍，然后对水文水资料对地理信息系统的要求进行介绍，最后对地理信息系统的实际应用做详细分析。

GIS；水文水资源；防汛减灾；水资源管理系统

1 地理信息系统（GIS）技术概述

GIS技术是将有关数据及空间位置信息进行结合的一种系统，其是在计算机硬件和软件的基础上，对空间的地理数据通过信息科学理论、科学管理进行综合分析，以提供管理决策、项目规划所需要的信息。地理信息系统应该有数据的监测与编辑、数据采集、数据整理和处理、数据存储、空间查询与分析以及图形与交互显示等功能［1］。

GIS技术具有空间特性，在实际应用中通过数据库管理系统对相关数据和信息进行处理和分析，从而为制定方案提供决策依据。这种技术与其他信息系统相比，具有自身的特殊性，比如管理信息系统（MIS），MIS不能进行有关空间数据操作，不能进行检索和查询操作。而GIS可以通过建立空间模型对空间数据进行数据分析，这也是GIS应用具有重要意义的一方面。

GIS的整个系统主要由地理数据库系统、计算硬件和软件系统及人员组织结构3个方面共同组成。从计算机应用程序来看，GIS的子系统主要由输入、输出、数据处理和分析及存储检索等几方面组成。其中，数据输入系统主要有数据信息的采集、初次处理及数据转换等功能；数据输出系统主要对数据分析和计算结果通过图形或者表格的形式进行输出，一般有硬拷贝输出和屏幕输出2种方式；检索和存储功能可以对数据进行组织和管理，可以随时对数据进行查询；分析和处理主要就是对数据进行计算和分析，比如参数估计、网络分析等。

2 水文水资料对地理信息系统的要求

水文信息与地理信息有直接联系，基本上水文信息都是从地理信息系统中提取的。随着科技的发展，传统的地理信息处理方式已经不能满足现代信息需求，所以需要用到先进的信息管理方式，以提高工作效率。地理信息系统使水文水资料的信息管理方式进一步网络化、标准化及空间化。依据水文水资源行业的特点，进一步促进系统管理的信息化建设要从以下几方面着手。第一，进一步扩展系统。目前的信息技术虽然会受到各种条件的制约，但是要在已有功能的基础上进一步扩展，使

整个系统更加完善。第二，系统要以数据模型为依据，以便对各种水文数据进行深一步的研究和分析，提供精准的计算结果。第三，系统中的工具和界面要更加丰富，同时要易于操作，使用简单。第四，系统要充分采用先进技术，同时具有良好的开放性。在GIS、GPS、RS技术的基础上结合先进的IT技术，确保系统的可开展性和先进性。第五，系统可以进行海量数据的管理，而且能够对数据进行安全、高效及分布管理等，保证系统基础的稳定能力［2］。第六，系统要充分利用网络资源，实现资源共享，充分发挥智能化、网络化服务。第七，建立完善的系统技术平台，以确保系统可以长期稳定运行。

3 地理信息系统在水文水资源方面的应用

水资源关系着国计民生，随着科学技术的不断发展，人们越来越重视地理信息系统的应用，尤其在水文水资源方面的应用越来越普遍。GIS技术应用已经颇具规模，在防汛减灾、水资源管理、水土保持、农田灌溉及水环境监测评估等多方面得到了广泛应用，并发挥着重要作用［3］。

3.1 地理信息系统在防汛减灾中的应用

通过对近几年的自然灾害进行相关调查，其造成的经济损失平均每年就有2千亿元左右。我国的自然灾害比较多，国家和政府非常重视研究和制定各种自然灾害的应对解决办法。比如，在防汛减灾工程措施中，在不同流域地段设置防洪警报系统，通过GIS技术进行洪水预警、减灾措施分析、水资源调整、洪灾损失评估以及水利工程效益分析等，为确定灾民转移路线及救灾物资运输路线提供决策依据。目前，我国已经建立多个防汛减灾系统，比如防汛指挥系统、智能警报系统、防洪规划管理系统、防汛信息查询系统和洪水风险评估系统等。

在实际应用中，也会将地理信息系统与雨水情信息数据库相结合，在电子地图上实现水情时时报警，可以对水库水位、河道水位、雨量情况等方面进行时时报警。如果某一水库超过防汛限定水位时，系统界面就会自动弹出相应窗口，并发出警报信息。

3.2 地理信息系统在水资源管理中的应用

水资源的可持续利用是我国社会经济发展中的重要一方面，水利部门也在有效地开展水资源的综合规划编制工作。水文部门通过GIS技术对地表水资源的空间分布进行探测，对地下水资源进行研究，并采用地理信息系统对水资源进行调配。地理信息系统可以对地下水的储存量、补给形式及埋深情况等方面进行信息探测，为确定开采地下水的方式或者开采时间提供科学依据，对地下水资源的保护和合理开发发挥重要作用。目前，很多流域已经建立多个水资源管理系统，比如上海市水资源普查管理系统、长江流域水资源监测管理系统、全国水资源综合规划项目及长江中下游水资源管理空间决策系统等。

完善水资源管理信息系统建设，可以从几个方面着手。第一，基础电子地图的建设，主要收集河流湖泊、城市、居住点、行政边界、公路、铁路和水库等方面的数据，并采用1∶25万系统数据为基础电子地图数据。第二，在基础电子地图的基础上，将专业地理数据数字化，建立专业的电子地图，同时结合水资源相关信息，与基础电子地图之间相互匹配和叠加。主要收集水利工程分布、各个流域边界、水文站、水文监测站等方面的信息。第三，遥感技术的深入应用。对遥感技术收集的数据进行加工和处理，使其与基础地理数据相互补充和结合。第四，属性数据库的建设。主要是对水资源状况、社会经济状况、水资源开采情况、土地利用情况以及水环境情况等方面信息的记载，其是总系统的基础数据库，也可以说是查询的对象。第五，水资源管理软件系统的建设。其是在数据库的基础上，结合水资源信息管理需求，采用GIS开发技术形成的水资源管理系统，比如对空间数据进行管理、对属性数据库进行管理以及这两种相结合的信息管理等。第六，水资源综合信息查询系统建设。其主要应用对象就是外部用户，将水资源与生态环境综合的信息查询系统，随时可以对水资源情况进行查询。

3.3 地理信息系统在水土保持中的应用

我国的水土流失和土壤侵蚀问题非常严重，其是实现可持续发展的重要问题，关系着生态环境的发展和经济的发展。水土流失主要是风蚀、水蚀、冰川侵蚀以及滑坡和泥石流等一些地质灾害。所以，做好水土保持工作非常重要。进入新世纪以来，我国先后建立了多个水土流失综合治理工程，对严重地区采取重点治理，结合遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）及全球定位系统（GPS），对流域的水土流失信息进行统一的管理和分析，然后通过地理信息系统实施动态管理模式，对造成水土流失的影响因素进行分析，对生态环境效益进行分析，为决策提供可靠的数据资料和依据。最近几年，我国很多地区已经建立了水土保持管理系统，比如深圳市水土保持管理信息系统，黄河流域、长江流域的水资源监测系统，四川水库上游水土保持监测系统等。水土保持系统在地理信息系统的基础上，包括的内容主要有信息采集与处理子系统、数据库管理子系统、土壤侵蚀预测系统等。这些子系统的应用都在水土保持工作中发挥着重要意义。

［1］边馥苓.地理信息系统原理和方法［J］.北京：测绘出版社，1996.

［2］陈伏冰，杜单戈.RS、GIS、GPS的集成与应用［A］//中国科协学术年会，2000.

［3］何延波，杨琨.遥感技术和地理信息系统在水文模型中的应用［J］.地球与环境，1999（2）：99-103.

Application of Geographic Information System in Hydrology and Water Resources

Yan HaiboGuo Shuxian
（Xinxiang Hydrology and Water Resources Survey Bureau，Xinxiang Henan 453000）

The relationship between geographic information and water resources is very close.Based on this,geo⁃graphic information system(GIS)technology was simply introduced,then the requirements of the information of hy⁃drology and water to the geographic information system were introduced,and the practical application of geographic information system was analyzed in detail.

GIS；hydrology and water resources；flood control and disaster reduction；water resources management system

P208；P332

A

1003-5168（2016）10-0061-02

2016-09-15

闫海波（1985-），男，本科，助理工程师，研究方向：水文水资源。