GIS技术在水文水资源领域中的运用

郭明华

(山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队，山东 威海 264209)

GIS本质是运行在计算机上的一种软件，其是一门综合性的学科，集成应用了地理学、地图学、计算机科学、遥感学等，构建成一个集数据采集、存储、分析、显示、管理、计算等为一体的地理信息系统。该系统基于计算机运行，对地理空间信息进行分析并处理成图，将地表现象和事物可视化的显示出来。从以上的分析可以看出，其强大的功能适用于水文水资源领域，像调查地下水资源、地表水资源状况，以及监测水质与江河湖泊的水位变化等。GIS技术在水文水资源领域的良好运用，对于水资源管理和保护工作有着重要意义。

1 GIS技术特点分析

1.1 可视化

GIS技术通过地理现象与事物的信息收集，并进行成图处理后，完成对现实地表事物的三维模拟，运用GIS的显示功能呈现出来，展示出事物的轮廓与空间结构。人们通过三维模拟图直观看到地表事物的真实情况，为后续工作的开展提供依据。

1.2 展现事物的特征属性

地表事物不是孤立存在的，其与地表其他事物都有着一定的联系，也就是特征属性。GIS在获取地表事物数据信息后，还可对其周围事物的数据进行收集，通过数据处理获取事物周围空间内其他事物的特征属性，GIS集中收集与管理这些数据信息，运用大数据技术建立地表事物之间的关联，形成一个完整的地表事物图像，以简化后续不必要的工作程序。

1.3 空间导向

GIS拥有一个强大的数据库，构建一个功能完善的电子地图，如图1所示，在GIS中可以根据自身的实际需要缩放地图，获取其中的地域信息。而且在获取新的地理数据信息后，还可进行地图信息的调整，实时更新地图，确保地图信息的准确度，可满足不同领域的工作需要，为GIS技术在相关领域的应用创造了良好的条件。

图1 基于GIS技术的电子地图

1.4 空间思维

GIS广泛收集了地理信息，这些数据信息之间有着一定的逻辑关系。而GIS的空间思维功能，为空间分析提供了便利，GIS技术基于地理数据，借助合适的软件将这些数据信息进行处理。GIS技术将多个空间分析工具进行了集成，组合成二次分析工具，当使用者根据自身的需要向分析工具中输入数据后，就会生成一个完整的程序，使用者可直接将该程序输入GIS，就可获取使用者想要的结果。

2 GIS技术在水文水资源领域中的运用

2.1 评价与规划管理中的应用

2.1.1 评价

在传统的水资源评价工作中，只针对区域内的水资源进行评价，确定其实际的利用情况，而缺少分布变化的信息，影响到水资源评价结果的准确性。在评价工作中使用GIS技术后，获取区域内水资源的数据信息，直观化展示水资源的分布情况，以及通过历史数据的收集与分析，可以评价其变化趋势，而且GIS具有数据收集、加工、处理、成图的功能，可明显提升评价工作的效率，为区域内水资源管理与研究工作提供了技术支撑。

2.1.2 规划管理

水资源规划管理中，基于GIS技术搭建其信息化管理平台，为水资源规划管理提供其所需的地理信息数据，像规划管理区域的地形地貌，地表各项事物信息，土壤植被、水资源分布、地下水分布、生态状况等。GIS技术还为管理平台提供了成图功能，通过收集规划管理区域的地表事物信息，生成规划管理所需的水资源分布图、污染情况图等，以为水资源规划管理工作的开展提供依据。

2.2 水文预报中的应用

GIS技术扩大了水文预报的信息源，提高了水文预报的时效与精度，基于该技术构建的水文自动测报系统，实现水文信息的一体化管理，可以预报的内容包括了以下3点，①水位高低，确定水文系统的含量，以评估其自我调节的水平；②水量大小，该项预报与社会的生产生活相关，通过对水文系统水量大小的预报，确定水资源的实际状况，是否可满足社会生产生活的需求，一旦利用超载，则会影响到水文系统的正常发展；③含沙量，其关系到水文系统的生态状况，含沙量过高会引起较为严重的生态后果。在水文自动测报系统中，使用GIS技术收集水文系统的地理信息，包括了水文的面积、长度、周围事物信息等，构建出水文模型，用于水文预报工作。同时设置了地理信息查询模块，用于水位、含沙量、水量的查询，以及具有空间信息分析功能，通过地理信息的收集，展开空间分析生成水文预报所需的三维立体图像。

2.3 地下水调查中的运用

地下水是水资源中的一部分，同时也是水资源保护与管理中的重点，地下水调查需要获取其空间分布信息，以及地下水所处的地质条件、水层边界等关键信息，以为地下水资源的开发利用提供依据。GIS技术主要用于地表事物的信息收集，而地下水处于地表之下，其在地下水调查中，收集的信息有地下水储量、埋深等，然后通过空间分析，构建地下水调查模型，真实完整的反映出地下水的各项信息，以作为水资源开发、利用、保护决策的重要参考。此外，GIS技术拥有海量的地下水空间地理信息，使用数据库可以查询到地下水的各项信息，并通过这些空间信息的分析，预测地下水未来的发展趋势，使水资源各项工作更加的科学合理。

2.4 降雨量计算中的运用

水文水资源领域涉及到的内容繁多，其中，降雨量的计算工作为其管理决策提供了重要的数据信息。GIS技术在降雨量计算中的运用主要有以下两个方面，一方面是计算方法的支持，GIS技术具有强大的数据计算功能，保证了降雨量计算的精准度，而且降雨量计算需要处理大量的数据信息，其与计算区域内监测站点的密度有关，密度越大收集的降雨量数据信息越多，计算结果也就越精准；另一方面是原有的降雨量计算方法效率较差，计算的精准度也不是十分的理想，而GIS技术具有计算高精准与高速度的优势，完全满足降雨量计算的要求，并且计算过程中不受人为因素的干扰，极大降低了计算的误差，提升了降雨量计算的时效与精度。

2.5 水环境管理中的运用

水环境管理工作需要大量的水文水资源空间属性信息，并对这些地理信息进行处理分析，以作为管理工作的参考。①使用GIS技术获取水环境管理所需的信息，信息需保证全面、完整收集，以确保处理分析结果的精确度，在信息收集中需要注意，数据信息不局限于现阶段，还要进行历史性数据信息与文件资料的收集，确定水环境一段时间内的变化趋势，预测其未来的发展状况；②根据水资源管理的内容，建立水环境信息化管理系统，对水环境的变化进行实时监测，形成对水环境的保护作用。

2.6 水污染中的应用

GIS技术在水污染管理中的具体应用如下，①借助该技术的信息收集、处理、成图功能，生成水环境空间三维图，通过计算机显示出来，可确定污染的位置，以及受到污染的类型与程度，为水污染治理提供依据；②在获取水污染关键信息后，构建水污染治理数据库，实时收集水污染治理动态，及时发现污染治理工作中的不足，并进行治理方案的优化与调整；③基于GIS技术专门打造水污染防治管理系统，对水环境水质状况进行动态监管，掌握水文水资源的基本情况，动态呈现水污染的分布变化，以及展现水污染治理的各项信息等，提升水环境管理工作的效率。GIS技术在水污染管理中的运用流程如图2所示。

图2 GIS技术运用流程图

3 GIS技术在水文水资源领域中运用的发展方向

3.1 技术标准化与规范化

GIS技术在水文水资源领域中具有应用的巨大优势，但是技术应用不具备针对性，该技术为多种学科交叉，主要功能是实时展示地理信息。在水文水资源领域中的运用，主要的功能是动态监测与分析比较，为解决水文水资源问题提供数据信息支撑，实际应用具有一定的局限性。因此，其未来发展的重要方向是针对水文水资源领域，进行GIS系统的技术标准化与规范化开发研究，以为水文水资源管理、保护、规划、开发利用等提供强有力的技术支持。以及进行水文水资源领域全面的地理信息数据收集，打造信息资源丰富的数据库，充分发挥出GIS技术优势，促进水文水资源领域的良好发展。

3.2 智能化发展

现阶段，基于GIS技术构建的水文水资源信息化系统，可满足水文水资源领域查询、处理、存储、管理数据信息等的需求。但是在实际的应用中，构建的空间模型可进行数据信息的输入与输出，对模型进行动态调整，但是这些模型无法自动决策，影响到信息化系统的功能性。需要GIS技术在未来发展过程中，注重于智能化的解决方案，提升基于GIS技术水文水资源信息化系统的智能化、自动化水平，实现GIS技术、大数据技术、人工智能技术、移动通信技术等的高度集成，进而实现水文水资源预报、监测、数据信息收集、管理等的智能化发展，并实时动态化展示成果图像。

4 结 语

GIS技术在水文水资源领域的运用，对于水文水资源管理、保护、开发利用等工作来说意义重大。基于该技术打造出各种形式的水文水资源信息化系统，实时收集与管理水文水资源的地理信息，然后进行数据信息的空间分析，以为水文水资源领域各项工作的开展提供技术与信息支撑。像在水文预报中的应用，辅助构建了水文自动测报系统，对水文系统进行水位、含沙量、水流量的监测，以为防洪减灾、流域治理等工作提供依据。在水污染防治中的应用，专门打造了水污染防治管理系统，实时动态监测水质变化，全面提高了水污染防治工作的成效。因此，针对该技术在水文水资源领域应用的研究十分必要，充分挖掘GIS技术的各项优势，促进水文水资源领域的科学化发展。