GIS技術(shù)在水文水資源工作實(shí)踐中的運(yùn)用探究

李伶婕

水資源是人類生存的必需能源之一，面對水資源日益枯竭和水體污染愈發(fā)嚴(yán)重現(xiàn)狀，如何實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用和有效保護(hù)，已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注和重視。而水資源的管理、規(guī)劃及保護(hù)，都是依靠水文資源工作所獲取的相關(guān)資料開展的。只有將更多先進(jìn)技術(shù)手段引入到該項(xiàng)工作中去，才能為決策的制定提供更加科學(xué)、可靠的依據(jù)，而GIS技術(shù)在這方面體現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢。由此可見，將其運(yùn)用到水文資源工作中是非常必要的。

1 GIS技術(shù)

GIS技術(shù)中文全名為地理信息系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的綜合性和交叉性特點(diǎn)，其本質(zhì)為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要用于地理研究和地理決策服務(wù)方面。借助相應(yīng)的計(jì)算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)，可以以地理空間為基礎(chǔ)，完成地理分布數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理、分析、顯示等，通常是將所獲取的地理數(shù)據(jù)先在表格呈現(xiàn)出來，然后再將其轉(zhuǎn)換為地理圖形，最后進(jìn)行瀏覽、分析和操作，可實(shí)現(xiàn)對所獲取數(shù)據(jù)的有效利用，用于支持相關(guān)工作的開展。GIS技術(shù)主要具備空間定位、多維結(jié)構(gòu)、時(shí)序性等特征，首先，可以在空間參照系中獲得有關(guān)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空間實(shí)體位置識別從而形成地理信息；其次能夠?qū)崿F(xiàn)3D結(jié)構(gòu)的多專題信息通過二維結(jié)構(gòu)；另外，GIS獲得的地理信息能夠隨著時(shí)間變化而變化，具有較強(qiáng)的時(shí)序性[1]。應(yīng)用GIS技術(shù)，既可以對具有空間屬性的資源環(huán)境信息進(jìn)行管理，在短時(shí)間內(nèi)完成多次對資源環(huán)境情況的分析和測試，提供可靠的決策依據(jù)和政策評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；又能夠掌握資源環(huán)境的動態(tài)情況，并比較不同時(shí)期所發(fā)生的變化?；贕IS技術(shù)所體現(xiàn)出的價(jià)值和作用，已經(jīng)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)境資源、土地資源、水文資源等領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

2 GIS技術(shù)在水文水資源管理中的應(yīng)用價(jià)值

在開展水文資源工作時(shí)，不僅涉及到地理空間問題，掌握水資源的時(shí)空分布特性，而且還需要完成對海量數(shù)據(jù)的管理和處理，進(jìn)而做出科學(xué)、合理的決策。而GIS技術(shù)正好滿足這一工作需求，有著多方面的應(yīng)用優(yōu)勢，其價(jià)值主要體現(xiàn)在以下幾方面。第一，可以充分利用GIS技術(shù)的空間性好實(shí)效性特點(diǎn)，完成水文資源空間信息的采集和實(shí)時(shí)更新，建立標(biāo)準(zhǔn)化空間坐標(biāo)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)與非空間信息的有效結(jié)合，提供連接機(jī)制，實(shí)現(xiàn)水文資源信息在不同模型之間的傳遞和共享[2]。第二，GIS技術(shù)有著友好的人機(jī)界面及良好的視圖顯示功能，能夠以可視化形式將水文資源分析結(jié)果呈現(xiàn)出來，使用者可更加方便、直觀、清晰的了解到水文資源具體情況，便于進(jìn)行深入分析并最大化保證決策的精準(zhǔn)性。同時(shí)可以采用統(tǒng)計(jì)表格、專題地圖、報(bào)告等形式，將模擬過程和結(jié)果表示出來，豐富了水文水資源工作方式。第三，還可以將GIS技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù)等相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對水文水資源數(shù)據(jù)的優(yōu)化管理，能夠得到更加全面、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，為水文水資源工作的科學(xué)開展提供可靠的決策依據(jù)。這些都是水文資源領(lǐng)域中GIS技術(shù)所體現(xiàn)出的顯著作用，在實(shí)際工作中有著良好的應(yīng)用及發(fā)展前景。

3 GIS技術(shù)在水文水資源管理中的具體運(yùn)用

3.1 水文情報(bào)預(yù)報(bào)及防洪減災(zāi)

水文情報(bào)預(yù)報(bào)是以全面、可靠的水文信息為基礎(chǔ)的，而GIS技術(shù)具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)整合能力，可以完成覆蓋面積較大的水文信息采集，并對其進(jìn)行分類、整合、處理，為水文情報(bào)預(yù)報(bào)提供了重要的輔助資料。對于骨干河道、自然湖泊、大中型水庫等來講，可以借助GIS技術(shù)完成洪水預(yù)報(bào)方案的編制，并提供準(zhǔn)確性較高和實(shí)效性較強(qiáng)的水文情報(bào)，為洪水預(yù)報(bào)作業(yè)的開展提供技術(shù)保障[3]。另外，在防洪減災(zāi)方面作業(yè)中，GIS技術(shù)也起到了良好的決策輔助作用，在管理平臺、災(zāi)情評估、風(fēng)險(xiǎn)分析與區(qū)劃和城市防洪等環(huán)節(jié)得到了廣泛應(yīng)用。首先，將GIS技術(shù)引入到管理平臺中，能夠加強(qiáng)空間數(shù)據(jù)和時(shí)間數(shù)據(jù)的管理，強(qiáng)化信息資源整合和利用功能，以可視化方式通過數(shù)據(jù)和優(yōu)化參數(shù)，將決策方面呈現(xiàn)出來。其次，在災(zāi)情評估方面，GIS技術(shù)可以將空間數(shù)據(jù)和各種屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行多層次整合、管理，模擬洪水災(zāi)害，從而為災(zāi)情數(shù)據(jù)的分析、提取、評估提供有利的輔助手段。在評估完洪水災(zāi)害之后，是對災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的分析和區(qū)劃。這個(gè)過程需要集合GIS技術(shù)對自然、地理、社會因子等諸多因素并附上相應(yīng)的權(quán)重進(jìn)行空間疊加，然后完成分析和區(qū)劃，是一種評估災(zāi)害損失的有效手段。

3.2 地下水資源勘查

為了解地下水具體分布情況，便于不同地區(qū)水資源的配置管理，便需要開展相應(yīng)的勘察工作，而利用GIS技術(shù)可以得到含水層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、空間分布、導(dǎo)水性、含水層的邊界以及各個(gè)含水層之間的水力聯(lián)系等特征資料。具體應(yīng)用過程中，地表水的補(bǔ)給、地下水的埋深和儲藏量等信息，都可以通過GIS技術(shù)獲取，能夠以此作為依據(jù)建立地理空間模型，將各項(xiàng)數(shù)據(jù)在模型上更加細(xì)致、全面的表示出來，掌握地下水資源規(guī)律和特點(diǎn)，提供更加準(zhǔn)確、全面的決策支持，保證了地下水資源開發(fā)和利用的科學(xué)性及合理性，能夠避免造成水資源浪費(fèi)。并且，在建立空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)時(shí)，如水文地質(zhì)基礎(chǔ)資料、地下水分布資料、地下水動態(tài)資料等，都可以借助GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)。為便于工作人員查詢和檢索，還可以用可視化形式呈現(xiàn)出來，同時(shí)還能利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)，對地下水未來變化情況進(jìn)行模擬和預(yù)測，充分發(fā)揮其空間輔助決策支持作用，提高地下水資源勘查效果和管理水平。

3.3 生態(tài)用水量計(jì)算

生態(tài)用水量是基于生態(tài)環(huán)境惡化背景下所提出的一種新概念，也叫做生態(tài)環(huán)境用水量或生態(tài)需水量，表示不同生態(tài)系統(tǒng)位置自身平衡所需要的實(shí)際水量，是當(dāng)前水文水資源工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。通過運(yùn)用GIS技術(shù)，需要先確定具體的生態(tài)系統(tǒng)，如河流、濕地等。了解其土地覆被分布狀況及其變化規(guī)律，用遙感圖像形式呈現(xiàn)出來，經(jīng)過處理后得到土地植被覆蓋率、土地建設(shè)情況、水深等各項(xiàng)專題信息。為保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，需要結(jié)合全球定位系統(tǒng)對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正。如此一來，便可以得到生態(tài)系統(tǒng)各項(xiàng)空間數(shù)據(jù)，為生態(tài)環(huán)境的評價(jià)、管控等各項(xiàng)工作提供基礎(chǔ)資料，并結(jié)合土地覆蓋面積和生態(tài)用水量的計(jì)算模型，計(jì)算出精準(zhǔn)度較高的生態(tài)用水量。比如利用GIS技術(shù)對2009-2010年洞庭湖面積進(jìn)行量測，可得知其需水量呈上升趨勢，表明洞庭湖調(diào)蓄面積和調(diào)蓄量，隨著國家“退田還湖”方案的實(shí)施有所增加，且高洪水位也明顯降低。

3.4 水污染控制規(guī)劃

在開展區(qū)域環(huán)境規(guī)劃工作時(shí)，必須將水污染現(xiàn)象考慮在內(nèi)。加強(qiáng)治理和防控力度，主要是通過控制水資源總量實(shí)施的，將GIS技術(shù)應(yīng)用到該項(xiàng)作業(yè)中，可以提高水污染控制規(guī)劃水平。其具體應(yīng)用過程為：城市排污管網(wǎng)分布情況、各個(gè)水域單元水質(zhì)分布情況等，用地圖形式更加直觀的呈現(xiàn)出來，保證管網(wǎng)設(shè)計(jì)的合理性，并明確不同水域單位的具體分布范圍。另外，對于污染物的種類和數(shù)量、國民經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料等，可以利用GIS技術(shù)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，便于信息的存儲、查詢、管理和應(yīng)用。如此一來，便能夠充分發(fā)揮城市排污管網(wǎng)的作用，將水污染所造成的影響降到最低，實(shí)現(xiàn)對其有力控制。

4 結(jié)束語

基于節(jié)能減排理念的提出，要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，便需要加強(qiáng)對水資源的保護(hù)，避免造成水資源的浪費(fèi)。所以，需加強(qiáng)水文水資源工作力度。將GIS技術(shù)加以合理、有效利用，能夠?qū)崿F(xiàn)對傳統(tǒng)工作模式的創(chuàng)新，水文水資源各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的獲取、分析及管理將會更加方便，同時(shí)還保證了資料的全面性和準(zhǔn)確性，可以為工作決策的制定提供可靠依據(jù)，在保證水文水資源科學(xué)應(yīng)用方面發(fā)揮了重要作用。并且隨著研究的不斷深入，GIS技術(shù)將該領(lǐng)域必將有著更加廣闊的應(yīng)用前景。

[1]高永芹,李家法.分析GIS技術(shù)在水文水資源領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀與展望[J].信息與電腦(理論版),2015,(13):34-36.

[2]全占東.水文水資源領(lǐng)域中GIS技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析與發(fā)展趨勢探討[J].黑龍江水利科技,2017,(2):128-130.

[3]師晟國.GIS技術(shù)在水文水資源工作實(shí)踐中的運(yùn)用研究[J].城市地理,2017,(18):185.