GIS在水文化中的应用探讨

冯文强，任 玖，谭 詹

(四川水利职业技术学院，四川 崇州，611231)

水涵养着生命，见证着历史的变迁。社会的发展所引起的水资源问题使得更多的人开始关注水文化，作为文化中的一部分，水文化与人类的生活无疑是最亲密的。水文化既包括精神文化，比如人们对水的认识、歌颂，人们对水的利用和管理所形成制度、风俗和法律，又包括物质文化，人们在使用和管理水的过程中所形成的具有文化内涵的建设成果，比如用于对水进行开发利用和治理保护的运河、大坝、桥梁等水利工程。目前水文化建设的研究主要侧重于精神文化的建设，物质文化建设只是基于某个点的研究。利用GIS技术对水文化中物质文化的地理空间分布信息进行管理、分析，为水文化建设决策提供数据支撑。

1 GIS在“水”中的应用现状

人类活动中80%的信息都与地理空间位置有关，GIS系统是在计算机硬件、软件的支持下，对各种与空间位置相关的信息进行处理分析的信息系统。GIS系统强大的空间分析能力，使其有别于CAD等信息系统。

GIS目前已广泛应用于城市规划、交通运输、资源管理、环境保护等各行各业。基于数据库的GIS可以存储各类空间数据及其对应位置的属性数据，达到快速查询、分析和制图，为决策服务。在众多行业中，水利行业一直是GIS应用的重点，水利信息几乎都与空间位置相关。水资源管理、水土保持、防汛抗旱、水环境监测、水利工程等水利信息如果只是利用统计数据、文本报告展现给决策者和公众，很难直观地了解，相比于传统纸质地图，水利GIS提供的平台实时性、交互性更强，一些复杂的水文动力学模型也能实现。GIS已成为水利行业中不可或缺的技术，全国水资源规划系统正是选定ArcGIS作为平台，该平台提供了水资源配置，供水预测、需水预测、水资源调查评价等功能。第一次全国水利普查正是采用的ArcGIS空间数据模型和普查采集软件，GIS在各省级防汛指挥系统也发挥着重要作用，为决策者提供诸如洪水预报、防洪调度、灾情评估、汛情监测以及防汛抗旱管理等功能。

2 GIS在水文化中的具体应用

2.1 GIS在水资源管理中的应用

水资源是水文化源头，水资源包括地下水和地表水，这里主要针对的是地表水的管理。目前GIS在水资源方面的应用已经非常成熟了，水资源信息的不断更新带来的数据越来越多，利用GIS可以实现对所有河流、湖泊的数字化管理。在大数据环境下，水资源管理地理信息系统包含着与之关联的所有数据，这些水资源数据来自于不同的渠道，有政府部门的水资源管理数据，互联网上的数据，还有一些其他水文数据，只有把各种数据结合在一起，才能挖掘出更深层次的价值。在GIS中，不仅可以实现对水资源信息的存储、管理，还能通过地理空间位置查询到该区域的各种水资源信息，并对水资源信息进行综合分析，比如流域划分、径流量统计、湖泊蓄水量变化监测等。

2.2 GIS在水文化遗产保护中的应用

水文化遗产是在人们利用水进行生产与生活时所创造的物质文化，经过时间的累积，这些物质文化保存下来，是人类的文化财富。但是很多水文化遗产在时间的长河中遭到不同程度的损坏，甚至已经消失。利用GIS对水文化遗产进行数据管理和空间分析，为水文化遗产的保护提供数据支撑。利用GIS存储管理区域内的水文化遗产，建立水文化遗产数据库，根据GIS系统的数据结构可将水文化遗产分为点、线、面三种类型，点类型是指水利工程和祭祀等类型的建筑，比如闸、坝和庙等；线类型主要是指水运和灌溉类地物，比如沟渠、运河；面类型是指大范围的水文化景观，比如池、泉等。整合区域水文化遗产资源，对水文化遗产进行综合评价，为水文化遗产的保护和开发提供决策支持。

2.3 GIS在水文化建设适宜性中的应用

水文化建设包括精神文化建设和物质文化建设两个方面。水文化大多是在进行水事活动中自然产生的，但为了传播和发扬当地水文化，有时也需要寻找特定的地点修建水文化景观或建筑，这就是水文化建设中的物质文化建设。水文化建设的影响因素是非常多的，利用GIS综合地质、水文、区域经济、交通、人文等因素进行区域水文化建设适宜性评价，将区域划分为已建区、适建区、限建区和禁建区，针对不同的区域进行不同程度的开发。

2.4 GIS在水文化历史中的应用

水文化随着时间不断演变，中间经历了空间位置、表现形式等各方面的变化。水文化历史是水文化的重要组成部分，如果不了解水文化历史，就无法理解水文化的内涵，我们要传承的不仅仅是水文化的表现形式，更应该是水文化的内涵。水文化是在特定的地理位置产生并发展的，因此，建立水文化历史地理信息系统，对不同时期的水文化历史信息进行存储、显示、管理和分析，对研究水文化的历史变迁具有重要意义。同时可以制作各式各样的水文化历史专题地图，水文化历史专题地图看似简单，但却需要大量的历史数据，这对水文化历史的研究和传播也是非常有利的。

3 GIS在水文化中的发展趋势

3.1 GIS数据获取

数据是GIS的生命，GIS的数据源非常广，包括地图、DEM、遥感影像数据、测量数据和各种统计数据等。近年来倾斜摄影测量等各种新技术的发展使得GIS的数据获取速度和质量也得到了发展。这两年倾斜摄影测量发展非常迅速，传统的航空摄影无法获得地物的三维信息，而倾斜摄影测量可以快速获取大范围区域地物的三维立体信息。利用倾斜摄影测量获取水文化遗产的三维立体信息，生成接近真实的水文化遗产三维场景。

3.2 大数据技术

大数据是近几年非常热门的话题，GIS的空间分析能力和可视化能力的发展远远跟不上数据产生的速度，只有将GIS与大数据技术结合起来，让GIS能够处理时空大数据。我国的河流、湖泊数量非常多，流域面积大于1500km2的河流就有1500条，流域面积大于100km2的河流超过5万条，我国所有河流总流程超过了43万km。我国是多湖泊国家，面积在1km2以上的天然湖泊多达2800个。加上与水资源相关的各种数据，比如水文、水域地质、水环境等，此外我国的水文化遗产也非常多，伴随着时间的推移，数据越来越多，如此大量的数据光靠传统的GIS很难高效地存储管理和分析处理。大数据时代下的GIS可以提升水资源、水文化信息的数据分析能力，挖掘更多有价值的数据。

3.3 三维GIS与水文化建设

传统的二维已经不能满足人们的要求，三维技术的产生让我们能够看到更为真实的场景。现在三维数据的获取已经得到极大的发展，三维建设成本大幅降低。同时三维建设技术也迅速发展，三维实体数据模型、BIM等技术让三维GIS的普及成为现实。三维GIS可用于水资源管理，可以查看到水资源的具体情况，包括数量、类别分布等。同时利用三维GIS还原水文化遗产的真实场景，这样人们足不出户就可以全景游览水文化遗产，高校可利用水文化遗产三维场景进行水文化教育，这对水文化的传播具有重要意义，同时使全民水文化教育的实现成为可能。

3.4 Web地图与水文化建设

传统的地图是制图者为主导，未来的地图是以用户为核心。将Web地图应用于水文化建设是未来的一个发展方向。在Web地图中，人们不再受到硬件、软件的影响，人们可以按照自己的想法来设计水文化专题地图，比如水文化遗产的分布、水文化遗产的演变等等，真正实现用户决定看什么、查什么、形成什么样的水文化专题图。

4 结论

综上所述，GIS在水资源管理中的应用已经非常深入，但在水文化方面涉及甚少。将GIS技术应用于水文化建设，建立水文化建设地理信息系统，对大量的水资源、水文化遗产、水文化历史数据进行存储管理、处理分析，评价水文化建设适宜性，制作水文化专题地图，同时未来利用GIS新技术提升数据获取与处理能力，三维GIS与Web地图等技术可以助力水文化传播与水文化教育。