GIS技术在水文地质领域的应用研究

摘 要：GIS技术的应用标志着我国水文地质管理体系再上新台阶，结合信息化、智能化技术实现对水文问题的精准判断、快速响应与处理;当然GIS技术与水文地质领域的结合还有较多改进之处，并由此展望未来的应用前景。

关键词：GIS;水文地质;应用

一、应用现状分析

（一）水灾预防

GIS在现代化水灾预防体系中应用价值明显，当前各地防洪抗汛办公室使用的信息化管理系统充分结合GIS技术，与过往水灾有关的资料数据保存在管理系统的数据库中，并作为抗洪救灾分析工作中的样本来源，便于办公室工作人员总结过往抗洪防汛经验并明确水文地质发展趋势，作为预测地区内发生洪灾的重要依据。有关部门应用的信息化管理系统结合灾难管理与决策管理于一体，在提升数据信息精准度的同时辅助于工作人员的决策业务。结合GIS技术则方便工作人员掌握管理现场的地貌特征、土质数据等实际情况，在精准定位的基础上制定切实可行的应对方案。GIS与信息化管理系统的结合则实现系统的优化效果，方便工作人员精准分析管辖区域内的水土现状，并有效应对可能发生的水土流失现象并做好充分的防范工作。GIS技术在水灾预防体系中的应用还体现在层次化决策方面，工作人员结合GIS系统能够预测水灾现象的严重性，进而对不同类型的水灾现象进行等级划分，对于提升防灾抗灾计划的准确性也是大有裨益的。对于管辖区域内正在发生的水灾现象，工作人员通过灾难管理体系对辖区内灾情进行合理预防和控制;GIS技术的应用也为工作人员仿真救灾现场并找到最优解，从而达到最佳的防控效果。

（二）水资源管理

GIS与水资源管理的结合体现在管理的各个方面，在水资源开发过程中应用GIS技术能够实现对开发过程的合理控制，并体现对水资源的科学开发理念，有效保证水资源的长久利用。地下水管理体系中结合GIS技术则能够发挥建模思想的优势，对地下水环境进行建模处理，为制定地下水资源开发方案提供有效依据。结合GIS实现对地下水资源信息的收集和处理，帮助工作人员直观掌握管辖区域内地下水资源的分布现状，有效弥补传统地下水管理模式中的不足和缺陷，在精准决策的基础上实现更高效率的地下水资源管理方案，并通过精准的评估有效优化地下水资源质量。

（三）水位线图绘制

水位线绘制是地下水管理体系中的重要环节，结合GIS技术有助于技术人员精准绘制水位线并实现高质量的水位线图，为开展水位研究工作提供重要依据。利用GIS技术绘制水位线图时则充分利用工程建模思想，常见的建模方式包括TIN建模和GRD建模。利用TIN模型绘制水位线图时着重关注地下水位线的变化情况，并将该变化情况以线图方式向工作人员直观展示，这种仿真式的建模手段有助于工作人员清晰掌握地下水位的变动情况，并基于地下水位的动态决定控制地下水位的方案。同时对地下水位的异常情况及时响应，通过调整水资源方式保证低下水位处于正常状态。GRD建模也是GIS技术的应用典范，与TIN建模能够形成良性互补并有效提升建模效果，从而体现GIS技术的优势所在。

（四）地面沉降监测

由地下资源过度开采导致的地面沉降问题日益引发社会关注，应用GIS技术则助力于地面沉降的研究领域，可见地面沉降监测也是GIS技术在水文地质领域的典型应用。现行地面沉降监测体系中对GIS技术的应用体现在沉降预测、沉降预防方案建立等方面，例如地质部门应用的预防地面沉降的信息化系统则有助于工作人员预测地面沉降的幅度和趋势，该类系统基于Arc平台和Map-basic语言开发，能够对未来一段时间地面沉降的发展趋势进行合理预测，并作为制定防止地面沉降方案的重要依据。预防沉降系统的应用在结合GIS技术的同时实现沉降预防体系的可视化效果，技术人员利用专业性的软件平台对地面的沉降预防情况进行合理模拟，同时精准判断影响地面与水面的主要因素，在建立完善的预防地面沉降体系的基础上有效干预地面沉降现象。

（五）水质评价

水文部门的地下水质量评价体系与GIS技术高度结合，地下水污染防治是一项复杂的工作，需要准确判断水质中存在的污染物类型与含量;对地下水质量的评价要结合多项标准，意味着相关部门要投入大量精力完成地下水质量评价的任务。由此可见水质评价体系中需要大量数据信息并对数据信息处理要求较高，结合GIS技术则能够高效完成地下水数据的采集工作，并结合智能化系统实现采集数据的集成分析处理，实现地下水评价体系的规范化、精准化和高效化。在具体的水质评价工作中，工作人员利用GIS技术直观掌握水质的具体情况，同时结合智能化系统提的各类专业化数据分析工具完成对数据的分析处理工作，进而形成水质评价的方案和科学结论，有效提升水质污染物分析的精准度并降低水质评价工作的难度。在地下水監测体系中同样充分应用GIS技术，利用GIS技术在图形建模层面的优势提升地下水监测工作的实时性和可视性，通过智能化平台反馈的实时数据图表帮助工作人员判断水质的实际情况，进而精准掌握地下水中各类污染物的组成以及对应的含量，从而全面提升水质评价工作的质量并落实水质评价的现代化理念。

（六）地下水保护

有关水资源的保护一直以来就是水文部门的重点工作任务，并在此领域做出较多的研究与探索，也是我国现代化环保体系的重要组成部分。GIS技术的应用则全面提升地下水保护工作的质量和针对性，通过GIS技术清晰展现地下水资源的来源和分布情况，在掌握每个区域内实际情况上合理划分保护区域，并根据每个保护区域的相同特征制定合理有效的地下水保护方案，从而提升地下水保护的针对性。例如对水质敏感度偏高的区域则制定高强度的保护措施，有效控制该区域内的地下水污染物。GIS技术的应用实现地下水保护的动态效应，利用GIS技术在可视化层面的优势构建细致的地下水监测网络，为技术人员动态监控水资源提供了有效手段。

二、应用未来展望

（一）信息标准化

GIS技术应用的核心在于数据信息，通过对现场数据的精准采集分析与共享发挥数据的最大效力。近年来我国在数据标准化与共享化层面做出不少探索，对推动数据信息标准化贡献良多。但是GIS技术本身对数据信息的标准化要求极高，现有数据标准体系尚不能满足GIS技术对数据标准的要求。例如GIS技术常应用在具体事件的分析场景中，从中体现对现场采集数据的分析和处理。该过程重要非常细致的数据标准作为支撑，并为后续的数据公开共享奠定基础。因此在今后的GIS系统开发中要充分融合更高标准的数据规范，进而满足GIS在数据标准层面的需求。

（二）集成建模

GIS技术在水文地质领域的应用着重体现在建模层面，通过对现场环境的高质量建模为工作人员分析现场情况数据奠定坚实的基础。高质量的建模通常与集成技术联系紧密，将集成技术与建模紧密结合则能够提升GIS建模的专注度和精准度，建立的模型往往具有更高的使用价值和研究价值，且能够解决水文工作中相对复杂的技术问题，在水文地质工作中发挥更大的效力。参数的选择和引用是水文建模中的重要环节，结合集成技术则能够提升数据收集与分析的精准性，为GIS建模工作提供更加直接可靠的依据。由此可见结合集成与建模是GIS未来发展的重要方向，也是决定GIS应用再上新台阶的重要因素。

（三）可视化建设

水文地质领域的研究与可视化密切结合，技术人员利用GIS的可视化效应开展各类水文地质工作。虽然可视化技术在各地区的水文工作中已有较广泛的应用，但是总体来看仍有较大的提升空间。例如水文部门的可视化水文地质工作多采用二维建模机制，整体来讲存在立体化效应不足的问题。未来水文地质工作与GIS的结合方向为三维或更多维度的应用，例如通过开发三维软件提升水文地质工作的立体化效应，从整体角度提升水文地质工作的可行性。可视化建设与水文地质工作中的仿真建模联系也是十分密切的，通过三维软件、四维软件能够实现更高层次和质量的建模，在提升水文工程可行性的同时为水文工程的实地推动提供更充分的依据。结合三维、四维软件与GIS则为技术人员提供更详实的决策方式，是决定地质水文工作步入新阶段的决定性因素。

（四）与遥感技术结合

GIS与遥感技术结合则进一步发挥GIS在水文地质工作体系中的作用;遥感技术与GIS技术本身具有的一定的一致性，有效改善GIS技术中的栅格体系，通过提升GIS技术的精细化程度提升其应用性能。例如在水文地质研究工作中建立的地下水离散网格则与GIS栅格技术密切相关，通过对现场环境的栅格化处理提升其应用性能。遥感技术在数据信息显示层面同样优势明显，在应用GIS的过程中结合遥感技术则实现对地下水资源的高质量动态监测，为工作人员判断地下水资源的分布和走势提供一手依据。

三、结语

可见GIS技术在水文地质工作中的应用还有较大的提升空间，从加强可视化效应、结合遥感技术、集成建模等多方面入手，弥补当前GIS技术在水文地质工作中应用的不足，使GIS技术发挥更大的作用和效力，并使其更好地服务于水利部门的水文地质管理工作。

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作者简介：侯平舟（1993— ），女，汉族，山东菏泽人，本科，助理工程师，研究方向：水文与水资源工程。