探析GIS在水文水资源领域中的应用

2023-10-18姜苗苗赵彦龙

城市建设理论研究（电子版） 2023年26期

姜苗苗赵彦龙

黄河水利委员会山东水文水资源局山东济南 250100

近年来，我国水资源短缺问题越来越严重，人们对于水文水资源的研究愈发重视，尤其是在计算机信息技术的支持下，水文水资源研究水平逐步提升，GIS技术的应用在水文水资源领域中发挥着重要优势。GIS技术是地理信息系统，其能够有效开发和利用水资源，加强水文水资源管理，为水文水资源的规划和管理提供可靠的参考依据。通过GIS技术的应用能够获取准确的水文资源，科学处理图形图像，以便于全面监测我国水文水资源的实际情况，为防洪减灾奠定了扎实基础，同时也有利于提高水资源利用率。基于此，应当在水文水资源领域研究中充分应用GIS技术，不断地创新GIS技术，以突出GIS技术在水文水资源中的应用价值。

1 GIS技术的相关内容

1.1 GIS技术概述

GIS技术是地理信息系统，属于特定的空间信息系统，需要计算机硬件和软件系统的支持，能够对整个地球表层空间中有关于地理分布数据的采集，同时可对所采集的数据信息进行储存管理、运算分析和描述。GIS技术被广泛应用于多个领域中，有着不错的应用效果，水文水资源领域中的GIS技术更是具有较高的应用价值，其包含了空间数据处理和空间分析两部分。GIS技术的功能在于全面采集数据信息，并做好管理分析工作，然后输出相关信息，可及时更新信息数据，创建强大的空间信息。而且可以将数据信息和地学模型进行有效结合，有利于实施高效的动态预测，需要卫星遥感技术、计算机技术的支持，能够确保所采集数据的真实性、准确性，为决策工作提供可靠的参考依据[1]。

除此之外，GIS技术还可以转换不同来源的空间数据，统一不同比例尺、坐标系统的数据，逐步实现数据标准化。还能够将这些数据与非空间信息结合，实现数据共享。充分发挥了数据综合地理模拟、空间分析优势，可做好数据输入工作，并进行科学执行。而且GIS技术可将分析模型的结果直接呈现出来，具有可视化功能，通过报告、统计报表的形式来直观展示模拟数据，有利于相关人员深入分析，提高水文水资源利用率。

1.2 GIS技术应用优势

GIS技术的应用具有一定的优势，主要体现在以下几个方面：一是能够保证所采集数据的准确度。应用GIS技术可在短时间内获得相应的地理状态数据，这些数据的精确度得以提升，而且有着一定的时效性，这有利于提高空间信息处理水平，确保信息数据分析结果的准确性。利用GIS技术可有效关联信息系统和空间数据，创造出多种不同的空间模型，没实现数据信息的快速传输和实时共享。可将所采集的数据统一整合，进行科学分析，以便于挖掘出数据信息中的价值；二是具有结构可视化的优势。GIS技术的应用能够使相关人员利用用户界面来处理视图，方便技术人员对水资源的管控，同时还可为水资源管控决策提供可靠的参考依据。通过报表的形式来呈现所采集的数据，并进行模拟，把各项参数直观呈现出来，为水文水资源领域的研究提供重要依据[2]；三是有利于降低水文水资源管理工作成本。相较于传统的水文水资源勘查工作来说，基于GIS技术的水文水资源勘查无需过多的设备支持，消耗的工作成本更低一些，其可以通过已经采集的数据信息来构建水文地形模型，然后根据分析方程式来整理相关数据，不需要太多的人才成本，能够取得较为准确的分析结果。

1.3 GIS数据处理路径和方法

在使用GIS技术进行数据采集工作的时候，应当充分发挥卫星遥感技术的作用，需使用先进的地理信息系统软件。一般来说，GIS技术中涉及到以下模块的功能应用：一是信息查询模块，该模块中能够帮助水文用户查询各项信息，如水文勘查信息、水文资源规划信息等，可充分发挥地理信息勘测系统的作用；二是地图浏览模块。该功能在于能够对地图中的任何位置进行放大、缩小的操作和浏览，全面了解该位置的水文信息状况，了解各水域的水文资料；三是路径分析模块[3]。该模块的作用在于寻求最佳的水文水资源勘查路线，具备自主导航功能。

2 GIS在水文水资源领域中的有效应用

2.1 水文预报活动中的应用

GIS技术在水文预报活动中有着不错的应用效果，该技术具有较强的数据处理和归纳能力，可通过科学的数据分析挖掘出数据背后的价值，全面采集水文信息，为水文预测工作的开展提供可靠的参考依据。水文资源并不是一成不变，其具有动态波动性，需要通过实时监测数据来预估其未来的发展趋势，而准确的预测就必须有完整水文资料的支持。在水文预报活动中引入GIS技术，有利于保证模型参数的准确性，获取更为精准的水文信息数据，以便于创建科学的水文模型，保证水文预报结果的精确性[4]。基于GIS技术，已经逐步完善了智慧防汛系统，可有效监测河流，预测水库洪水，进一步提升了水文水资源工作质量。

2.2 供水管网信息管理中的应用

在供水管网信息管理中可应用GIS技术，有利于进一步优化供水工程管网设计方案。GIS技术支持下的管网设计可分为三种方案：第一种方案是独立开发。这种方案对GIS技术的依赖并不多，无需强调GIS技术的先进性；第二种方案是集成二次开发，其需要GIS技术的支持，应当充分利用GIS技术功能来进行有效的软件编辑和开发工作。集成二次开发需要全面采集各项信息数据，进一步提高水利信息化水平。同时还有利于科学设计水利泵点，保证供水管网设计方案的合理性；第三种是二次开发，相对于集成二次开发来说其难度稍低一些，是在独立开发的基础上进一步完善和补充。

2.3 地下水资源勘查中的应用

地下水资源勘查工作十分重要，其关系着水资源保护、规划管理和开发利用效果，必须予以高度重视，不容忽视。为保障地下水资源勘查质量，则应当充分发挥GIS技术的作用。地下水资源勘查的目的在于全面了解地下水资源的实际情况，包括但不限于地下水的空间分布，含水层的地质结构、边界、导水性等，同时还需要明确各个含水层之间的水利联系[5]。通过应用GIS技术，可以采地表水资源的相关信息，了解其分布情况，知晓地下水的埋深，这更有利于构建完善的细化模型，科学分析地下水资源的特征和规律，为地下水资源保护工作的开展奠定扎实基础，提供可靠的参考依据，可进一步规范地下水资源管理工作。而且在进行水资源勘查的时候应用GIS技术，有利于创建完善的数据库系统，全面采集地下水动态资料，掌握地下水的实际开采状况，同时还可以收集水文地质基础资料，这有利于可视化信息检索和查询，科学预测地下水动态发展，发挥空间辅助决策作用，以提高地下水资源管理效益。

2.4 防洪减灾及情报预测中的应用

在防洪减灾及情报预测过程中，可有效应用GIS技术，这是因为该技术具有较好的数据分析能力，可将所采集的数据信息进行有效整合，以便于获取重要信息，做好相关预测工作。GIS技术的应用，可有效编辑水文数据信息，并提取数据信息中的价值，进行有效的数据整理，给水文预测工作提供可靠的参考，确保水文预测结果的准确性。GIS技术可保证水文数据信息的精确度，这有利于科学预测洪涝灾害，做好防洪减灾工作。通过GIS技术可在一定程度上预测可能出现的风险，并客观评测管理水文信息，相关人员可直接根据GIS技术所获取的数据来模拟计算洪灾发生概率、强度，创建完善的灾情数据模型。在对可能发生的洪水灾害进行评估之后，还可以利用GIS技术来进行全面分析，发现洪水灾害的特点，寻找其中的规律，通过运算来了解洪水损失量，从而基于GIS技术构建多灾害模型[6]。为进一步提升GIS技术在防洪减灾及情报预测中的应用价值，还应当加强对系统空间分析功能的研究，旨在利用GIS技术深入了解上游、下游的关系，整合地理信息数据，设计洪水灾害的缓冲区，保障防洪减灾工作的顺利开展。

2.5 空间决策及管理中的应用

GIS技术在空间决策及管理中有着较好的应用，该技术可以给相关人员提供大量的数据参考，使之制定科学的空间决策。GIS技术有着一定的数据处理优势，能够满足于空间决策及管理工作的需求，可创建完善的水文水资源数据库，并突出其鲜明特点，进一步优化水资源管理模式，准确把控水资源的分布情况，同时了解地理位置、时间变化对水资源的影响。利用GIS技术来实施有效的空间决策和管理工作，有利于建立更为成熟的决策支持系统，强化水资源管理能力，合理开发水资源，提高水资源利用率。

2.6 水环境管理中的应用

水环境管理中应用GIS技术十分有必要，可以全面把控影响水环境的各项相关因素，基于水资源管理的实际情况来实施针对性的管理措施，通过分层管理的方式来把控水环境的真实状况。需利用GIS技术于不同领域下采集水环境的相关参数信息，不仅要保证这些信息的精确性，还要对这些信息进行科学分析，从时间、空间范围上来预测水环境的变化，加强对水环境的管理。可建立健全的信息体系，针对性处理水环境管理中的各项问题，加强对特殊区域水环境的把控。同时，GIS技术的应用可以把水域划分成各个区域，并且根据实际情况来合理布设监测点，全面掌握各水域的实际情况，提供具有时效性的水域信息，及时发现其中存在的问题，并予以针对性处理。可创建完善的水环境管理系统，强化水环境综合管理效益[7]。

2.7 水污染控制中的应用

水污染是当前社会经济发展过程中急需解决的问题之一，严重的水污染已经无法满足于可持续发展要求，需要针对当前水污染的实际情况，来实施有效措施加以改善，这对水文水资源管理工作提出了更高要求，必须严格把控。利用GIS技术有利于合理规划水资源，有效把控水污染的情况，并采集水污染严重成都数据，直观地将当前的水污染状况呈现出来，以便于制定适宜的水污染防治方案，降低水污染程度。相关人员需利用GIS技术来采集与水污染有关的各项数据，并对这些数据进行科学分析，将其储存于数据库中，科学规划相关模型，以便于提高水污染管理水平[8]。

除此之外，在处理突发水污染事故的时候，同样要使用GIS技术，发挥该技术的数据集成优势，以便于开展有效的模拟分析，全面了解突发水污染事故的实际情况，对其所造成的污染情况进行预估，找出其中的原因，以及被污染对象，基于此来制定适宜的防治方案。相关部门可在GIS技术的支持下做好预测分析工作，可掌握水污染带来的水变化，明确水污染变化趋势，给水污染治理工作提供重要保障。

3 现阶段GIS在水文水资源领域中应用存在的问题

现阶段，GIS技术在水文水资源领域中应用，还存在着一定的问题，有待于进一步改善，其问题主要有：第一，未加强GIS系统平台建设。GIS技术应用于水文水资源领域中是时代发展的必然选择，具有较大的潜能。但是就目前而言，有关于GIS技术在水文水资源领域中的研究并不多，而且相关机构之间存在着沟通不畅的情况，所研发的信息系统并不符合实际需求，没能达到统一的标准，以致于在实施GIS技术的时候存在内容重复的情况，难以保证GIS系统的应用效果，不利于GIS技术的创新和发展，难以将GIS技术大规模应用于水文水资源中；第二，忽视了对GIS系统发展动态的了解。在水文水资源领域中应用GIS系统，能够发挥其优势功能，但由于没有了解GIS系统的发展动态，以致于所采用的GIS技术较为落后，未能做到与时俱进，影响了水文水资源管理效率，未能实现预期目标；第三，需进一步提升计算结果的动态展现水平。虽然GIS技术具有较强的数据采集能力，可对所采集的数据信息进行有效的整合和分析，但是计算结果仍然无法保证其准确性，存在场景失真的情况，动态效果品质也得不到保障。

4 GIS在水文水资源领域中的未来发展趋势

GIS技术在水文资源领域中的应用，应当朝着以下几个方面发展：首先，需进一步完善空间决策系统。在研究水文水资源的时候，采用GIS技术，需要将其和空间决策系统有效融合，可获得不错的发展前景。但这并不是一项简单的工作，开发建设方面有着较大的难度，需要适当增加人力、财力和物力等方面的投入，明确系统建设目标，并围绕此目标来优化设计空间决策系统，使之更加稳定；其次，要将GIS技术和水文模型进行有效融合，在进行水文模型数据处理的时候，应当充分发挥GIS技术的作用，以进行科学的单指标空间分析，实施有效的多图层加权叠加，对地下水运移规律进行综合模拟，集成管理水文水资源专业模型；最后，要推动GIS技术的智能化发展，为充分发挥GIS技术在水文水资源管理工作中的优势，实施有效的防洪减灾工作，则需要利用现代科学技术来进一步完善数据资源的采集和分析，做好实时监测工作，深入挖掘数据中隐藏的价值，加强智能化水文建设。可将测绘分析技术、智慧采集技术等有效融入于GIS技术应用中，以实现水文数据信息共享，强化水文水资源管理。