GIS 技术在水文水资源中的应用

孟 莹

（甘肃省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查院，甘肃 天水 741020）

近年来，水文水资源研究的范围和内容已在一定程度上得到了广泛扩展，传统技术远远不能满足实际需求。引入GIS 技术首先具有非常重要的现实意义。由于GIS 具有信息处理、分析和预测能力、决策参考等优点，因此在水文水资源领域的应用GIS技术，其可以提供有关信息和数据给水文水资源的研究，以及对提升资源管理水平确实非常重要。

1 G1S技术在水文水资源领域中的应用现状分析

1.1 GIS 技术在水文情报预报中的应用

GIS 技术在水文信息预测中的应用主要体现在以下几个方面。①建立水文模型。这是因为GIS 技术可以提供更详细的有关空间分布的地理数据信息。这样，流域可以被细分为几个不规则的单元，这些单元可以解释降水的不均匀分布和空间中的其他因素（如降雨等），这为水文建模提供了基础。②提供信息。水文信息预测系统主要基于数字电子地图，而GIS 技术使查询和检索各种水文信息变得容易。③DEM。它是一种数字高程模型，可以与水力学模型结合使用，也可以计算流域的汇合度。该模型最显着的特点是可以快速、客观和准确地分析和评估灾难。

1.2 对水资源的开发与管理

1.2.1 对水资源的开发

在调查地表水资源的空间分布时，水文部门通常使用GIS技术，可用于更准确、更有效地调查地表水资源。此外，不仅可以有效地调查地表水，还可以调查地下水。GIS 技术可以科学地分析采矿中的大量地下水，并充分保护地下水资源。

1.2.2 在水资源管理方面的应用

首先，使用GIS 技术以电子地图的形式进一步细分现有的城市区域，以获取客观可靠的水资源管理信息，并加强对水资源管理的准确监控。然后使用遥感数据库表格将收集到的信息与基本地面数据进行匹配，应用特定的监视技术来监视数据，并使水资源信息尽可能合理和准确，然后进一步改进水资源管理。

1.3 在水文资源空间管理与决策方面的应用

地理信息系统技术的支持离不开水文资源的空间管理和决策，主要原因是使用GIS 技术生成的空间数据库对于系统至关重要，并且是全面分析水文决策的参考依据。水文决策需要基于准确的数据，以确保决策是完整和科学的。除了提高水资源管理水平之外，还要创建一个具有水资源文献和水资源特征的数据库，最重要的是要根据水资源的时空分布进行准确的预测，建立相关的决策支持系统，进一步完善水资源管理功能。近年来，基于GIS 技术和常规决策技术而开发的决策支持系统具有很大的优势，结合中国自然灾害的特点，增加对这种新型决策系统的投资实际上拥有至关重要的意义。

1.4 水资源评价与规划应用

水资源评估和计划应用中最显着的特征是可获得广泛的空间信息，包括测量的水文数据、地形以及水文站的断面位置等。GIS 技术支持许多操作，例如实时收集和管理所有上述数据等。这简化了许多手动操作，避免了手动错误，并提高了工作效率。水资源评估允许使用GIS 技术创建评估模型，该模型包含由各种影响因素组成的主题图层。基于GIS 技术对图层的有效处理，可以将处理后的数据用于合理化地进行水资源评估和规划。

1.5 生态用水量计算中的应用

所谓的生态用水量也称为生态需水量或由于生态环境而用水量。随着生态环境逐渐恶化而产生，这是一个新概念。从广义上讲，生态用水必须保持全球生态系统的水平衡，实际所需要的水量，例如河流、沼泽等维持其独特功能所需的水量。当前，生态用水是水文水资源领域的主要研究主题之一。使用GIS 将环境调查结果与相关数据集成在一起，可以为环境评估、管理控制和其他应用研究提供详细的特定数据。同时，利用地理信息系统按区域获取不同类型的土地被覆盖植被的面积，并结合生态用水量计算模型，可以对生态耗水量进行准确定量。

1.6 水污染控制规划

在中国经济发展的同时，也导致了水资源的污染，进入了以治理为主流的欧美发展的老道路。水污染严重影响了我国人民的生活、健康和安全。因为经济发展，才遭受了水污染。因此，水环境的合理管理目前是我国的可持续发展的重要部分。为了更好地保护水环境，有必要制定水污染防治计划。适当规划水污染的主要任务是确保全面控制。

水污染控制计划是地域环境计划的重要组成部分之一，正确规划水污染控制最重要的是适当的总体管理。在规划水污染控制时，使用地图作为存储方法，包括按水域功能单位划分的水质分布以及区域内城市下水道网络的分布都归到存储范围。兼容的数据库存储形式将以国家经济统计数据以及污染物的数量和类型进行储存。

1.7 在水管网信息管理系统的应用

地理信息系统在水管网信息管理系统设计中的应用体现在三个方面：再开发、自主开发和综合再开发。其中，独立开发并没有那么复杂，不使用GIS 技术也能进行，但是集成二次开发依赖于GIS 技术对空间数据的处理。再开发主要利用GIS 技术，其比集成的二次开发要简单一些。GIS技术在综合性二次开采中的应用优化了信息的编辑、收集和获取，提高了水利管理等计算能力，并为管道网络制定了合理的建设计划，提供了可靠的支持。

1.8 GIS 在流域水文模型中的应用

正确使用GIS 技术可以开展流域水文模型有关的更多工作。流域内的降水分布不均匀，技术员工可以利用此功能，使用DEM 技术细分成多个子流域，并使用TOPMODE 技术根据本地的地质条件创建并完成产流和汇流过程的分布，虚拟径流模型计算出准确的测量数据。该技术充分利用了区域降水的布局特征，并将DEM 技术与TOPMODEL 结合在一起以细分区域降水模型项目，同时根据水库汛期信息执行更准确的模型计算，并实现实时监控的目标。

1.9 GIS 在防洪减灾的应用

我国频繁发生的洪灾不仅危害到人们的生命，而且影响社会和经济增长。当前，防洪和减轻灾害风险是最重要的问题之一。在应用GIS 技术时必须谨慎，以有效提高防洪和减轻灾害风险的效率。当今GIS 技术的应用已广泛用于管理平台、灾难评估、风险分析和分区以及城市洪水管理中。GIS具有一个决策支持平台，该平台集成了相关的时间和空间数据，同时利用GIS 技术独特的空间分析功能为洪水控制和救灾决策提供参考信息，使其决策的得出更可靠。从灾难评估的角度来看，主要依靠GIS 技术强大的空间数据处理功能来集成不同类型的数据，并在此基础上使用不同数据对自然灾害进行动态分析，为灾难数据提供了信息支持。对于灾难风险分析，相关员工需要使用建模技术来计算各种洪水的概率和强度，并使用GIS技术来分析洪水以确保结果有效。

2 地理信息系统（G1S）的概述以及缺点

2.1 GIS 的概述

地理信息系统（GIS）是地理信息研究中的一种通用计算机技术。它基于计算机技术，收集、组织和分析不同类型的数据，为这些数据添加特定的空间含义，最后将它们转换为研究所需的地理信息。最初，GIS 技术仅用于相关地理信息的研究，但近年来随着GIS 在其他研究领域的成功应用，中国已开始将该技术整合到水文资源研究中。地理信息系统解决了传统水文监测与管理中的各种问题，其不仅为研究人员进一步探索地面信息提供了坚实的技术基础，而且还有助于确保全面保护水资源。这是可持续发展战略的必然要求，也是迁移理念和了解概念的全面应用，必须在当今激烈的竞争环境中掌握这些知识和概念。这是帮助建设社会主义生态文明的重要一步。

2.2 GIS 的缺点

GIS 技术具有某些优点，例如非常强大的存储、管理、输出和数据输入功能，但缺点是其充当数据的中心为工作原理并需要改进的决策能力。造成这种状况的原因是GIS 数据模型存在缺陷，无法清晰、准确地表示地理空间的水文特征。当前使用的GIS 软件不能完全正常运行，并且缺少用于研究水资源的软件，需要开发人员进行全面开发。这给使用GIS 的研究人员带来极大的不便，并且对研究结果的可靠性产生重大影响，但是不可能完全解决水资源管理问题。

3 G1S技术在水文水资源中的应用趋势

将GIS 技术应用于水文资源通常具有在管理和分析空间数据方面良好应用的优势，但是缺乏解决复杂对象的空间问题（如区域规划中的决策等）的相应功能，其能力远远不能满足社会和经济发展的真正需求。因此，GIS 技术在空间决策领域具有广阔的发展前景。当前，水文水资源研究需要以特定的顺序向三维添加不同的信息，以便形成在各种自然灾害的研究中发挥积极作用的四维图像。事实证明，将GIS 技术与三维模型相结合可以满足现代水文水资源管理的具体需求。

3.1 GIS 研发标准统一化

目前，在GIS 技术的研究和开发领域尚未建立统一的技术规范和标准。因此，GIS 开发平台和数据模型具有多种特征，不能满足水文水资源领域对GIS 技术研究和开发的要求。为了有效解决此问题，允许GIS 提供大量的水文信息交换和技术支持，以创建用于水文水资源信息管理的网络平台，其需要开发集成的GIS 应用程序规范和研发标准[1]。

实际上，GIS研究主要基于部门的实际情况。另外，由于大量的数据模型和开发平台，不一致的GIS 技术标准使大规模的水文信息交换变得困难。因此，我国需要借鉴西方的成功经验，制定和完善统一的GIS标准，为GIS的发展和研究打下坚实的基础。

3.2 不断完善水文水资源空间决策系统

近年来，与传统决策支持系统的有机集成已成为GIS 技术发展的新趋势。该系统的优点是其具有广泛的应用范围，并为将来的使用提供了一些动力。但是，其缺点是这种发展理念在发展中存在一些困难，需要大量的资本和人力资源投资。因此，大规模推广中存在某些问题。目前，它已在某些领域用于试点项目，集中精力，并正在分阶段实施。在获得成功经验后做大规模的应用。

根据我国水文水资源实际情况而言，首先需要为长江和黄河建立水资源水文空间决策系统。从人道主义或自然的角度来看，这两条河是最合适的地区。同时，全面加强对于未来水资源的信息网络建设极为重要[2]。

3.3 建立水文水资源地理空间数据库

利用GIS 技术创建标准化和标准化的水文水资源地理空间数据库，例如洪水和干旱数据库、降雨数据库和水文数据库等。该数据库实时更新，以确保完整性和准确性，数据库内包括有关水文资源的信息、生态环境的信息、自然资源的信息、社会经济状况的信息以及有关流域的其他信息等。数据和信息要及时维护，给水文水资源管理提供决策框架[3]。

3.4 建立水文水资源空间决策支持系统

近年来，已经开发了将传统的决策支持系统和GIS 相结合的新型信息系统空间决策支持系统（SDSS）。其建立的程度相对复杂，需要大量的人力和物力。 为了充分保证重点，逐步引入并完善再到后期的加大推广的力度，有必要集中资金。从我国目前的情况来看，黄河水资源调度系统以及黄河和长江洪水管理决策支持系统应该更加紧急地建立和逐步完善。

3.5 GIS 与水文水资源专业模型的融合

现有的大多数专业GIS 模型都具有管理和存储功能，但不足以支持决策和地理空间的表示。因此，在将来有必要最大化利用GIS 系统的空间数据管理功能，并加强水文水资源模型与GIS的集成，以便可以充分利用该系统的优点和功能[4]。

4 结束语

当前，随着经济和技术发展，中国的水文水资源管理项目正在升级。为了进一步促进水文管理项目的发展，有必要继续促进水文水资源管理项目的信息化发展。GIS技术的应用和水资源处理相结合不仅是大势所趋，而且对发展水文水资源的需求也很大。GIS技术可用于有效提高水文资源处理和水文数据分析的效率。通过有针对性的信息收集渠道加强对水资源的保护。因此，GIS在水文资源领域将有更广泛的应用和发展，并将继续为中国经济和环境保护的发展做出贡献，对实现“中国梦”具有现实意义。