基于GIS的水文地质空间信息系统研究与应用

2016-04-14沈权伟

地球 2016年2期

关键词：模型库水文地质水文

■沈权伟

（河南省煤炭地质勘察研究总院河南郑州450000）

基于GIS的水文地质空间信息系统研究与应用

■沈权伟

（河南省煤炭地质勘察研究总院河南郑州450000）

水文地质空间信息系统的应用对于农业、工业以及人们的日常生活都有着重要的意义，GIS下的水文地质空间信息系统实现了水文监测、地质勘查等的一体化，提高了检测人员的工作效率和检测的准确度，因而该系统成为目前学术界的研究重点。本文就GIS水文地质空间信息系统进行了详细的研究分析，并介绍了其相关的应用。

GIS水文地质空间信息系统研究应用

随着信息技术的发展和普及，GIS凭借其强大的信息采集、储存、分析功能在多个领域多得到了广泛的应用，并且也促进相关领域的数据分析的发展。

但是由于我国水文情况的复杂性，导致GIS在地下水的观测应用方面不尽人意，无法满足人们的观测和分析需求，因而如何基于GIS技术研究开发新型的水文地质空间信息系统就成为了目前亟需解决的问题。

1　系统的结构设计

1.1系统总体结构设计

水文地质条件具有多样性因而观测的方式及重点以及分析方式也会有所不同，而GIS水文地质空间系统应当充分适应这些条件，满足不同的观测分析需求，因而该系统内部构造也比较复杂。

简单来说系统分为观测数据处理、数据分析、模型构建与管理、数据转换查询以及系统管理这几大模块，每个模块负责不同的任务，每个大的模块下又包括许多小的模块负责具体的任务执行，这些子单元相互配合，共同保证系统的正常运行。

1.2数据库结构设计

地球的环境多样，不同地区的河流地下水分布特点也存在很大的差异，并且人们对于水文的观测、应用要求也各不相同，因而数据库需要根据不同的水文特点以及数据需求将采集的信息进行分类处理，目前得到普遍认可的是分为环境地质、水文地质、基础地质、自然地理和社会经济这五大类，这种大的分类比较模糊，因而根据信息的不同特点还可以将其再划入大类下的小分支，然后再进行分析处理。

GIS水文地质信息系统的数据库是根据水文地质特点先行进入分类分层处理，并将这些不同类别下特点数据包含范围进行限定，然后观测数据便可直接进行归类处理，人们可以根据自己的需求进行信息的查询分析、数据的输出以及水文地形图制作。

1.3模型库模型体系结构设计

水文地质信息系统的另一个重要的作用就是水文地质空间的模型构建和分析，因而模型库的模型体系结构设计也是该系统设计的重要方面。

总体来说人们需要模型库具有对各种水文地质空间的构建分析能力，一般来说模型库必须具有水文统计分析、水量计算以及评价、水流模拟构型以及水文综合评价的功能。

因而模型库也需要分成这四大模块，而且根据这四大模块的不同测量以及模型构建需求，每个模块的子单元也需要进行详细的功能划分和归类，以保证水文地质观测分析工作的顺利进行。这里需要大量的数据计算和分析模型的应用，由于篇幅的问题这里就不再一一详解分析模型的类型和功能。

除此之外一些新型数据分析软件在该系统的应用在一定程度上也可以降低工作量，例如ARC/INFO软件，而且信息技术的应用还促进了水文地质信息的共享。

2　系统的应用

2.1大气降水的频谱分析

通过之前在部分地区的实地应用，GIS水文地质空间信息系统可以应用在多个方面。首先是该系统可以对一个地区的多年的大气降水资料进行分析和整理，做出大气降水的频谱分析图，通过图表人们可以看出地区的降水时间分配特点，从而得出降水周期，这对于地区的农业发展以及水利工程的修建有着重要的借鉴意义。

2.2地下水量计算与潜力分析

该系统还可以应用在对地下水的监测方面，该系统具有模型构建以及分析的功能。该系统可以通过对低下水量的计算从而分析出地区的地下水流动趋势以及发展的潜力。与传统的数据监测和分析方式相比，GIS下的水文地质空间分析系统对地下水量的检测结果准确率更高，而且其自动性较高，因而在一定程度上还可以减小工作量，因而该系统在地下水监测方面的应用前景还是非常广阔的。

2.3地下水化学成分检测

目前相关学者将其应用在了对地下水的成分检测方面，发现其检测的结果与当地的水质特征是相适应的。因而该系统是可以应用在对地下水的化学成分分析方面的，至于是否可以应用于对其他水流的化学成分检测目前还有待考证。

2.4地下水数值模拟

以上介绍过该系统具有模型构建的功能，因而该系统也可以应用在对地下水的数值模拟方面，而且目前也已经有人成功应用在该领域。首先通过对某地下水流域的信息采集，系统内部进行数据的分析整理，经过一系列的处理可以做出地下水的数值模拟图，根据该图系统可以自动计算出地下水各时期水量、流域分布以及最佳观测节点，对于科研人员的实地考察起到了一定的指导作用。