GIS 技術(shù)在水文地質(zhì)中的應(yīng)用研究

冷紅勇

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1 GIS 技術(shù)概述

GIS 即地理信息系統(tǒng)是在現(xiàn)代計算機軟硬件基礎(chǔ)之上誕生的一種全新的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，其能夠針對地球表層地理空間開展數(shù)據(jù)獲取、分析、編輯、存儲、計算、管理、制圖等相關(guān)工作，從而為人們了解地球表層地理空間提供更多數(shù)據(jù)支持。從GIS 技術(shù)的內(nèi)涵不難看出，該技術(shù)具有較強的綜合性，其將現(xiàn)代計算機系統(tǒng)與地理技術(shù)、測繪技術(shù)等有機的結(jié)合起來，從而形成一個針對地理信息進行各方面處理的綜合性系統(tǒng)[1]。GIS 技術(shù)能夠?qū)⑵浍@取到的地理信息進行分析處理，然后再傳回地球為人們進行相關(guān)研究提供信息。現(xiàn)階段該技術(shù)已經(jīng)廣泛運用到科學(xué)考察、資源處理、規(guī)劃設(shè)計等方面，并為國家的土地資源管理、水文地質(zhì)調(diào)查工作起到積極促進作用。鑒于GIS 技術(shù)的強大功能，現(xiàn)代地質(zhì)領(lǐng)域中對此項技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為一個重要趨勢，這就需要我們進一步對GIS 技術(shù)展開研究，從而使GIS 技術(shù)能夠發(fā)揮出更大社會價值。

2 水文地質(zhì)信息概述

水文地質(zhì)學(xué)是一門專門針對地下水進行研究的學(xué)科領(lǐng)域，其研究內(nèi)容涵蓋主要以氣象水文、地質(zhì)生態(tài)、地質(zhì)地貌和土壤植被等，同時其研究任務(wù)主要是進行水文地質(zhì)相關(guān)信息的獲取、存儲與分析。因此，水文地質(zhì)信息包含地下水及其環(huán)境固有數(shù)量、質(zhì)量、分布特征、分布規(guī)律以及彼此之間的相互聯(lián)系等。總體而言，水文地質(zhì)信息主要包含以下特點：一是空間特性。根據(jù)地下水及其影響因素的研究可以發(fā)現(xiàn)其相關(guān)信息在分布形式上具有明顯的空間特征，所以針對地下水賦存和運移狀態(tài)的描述能夠發(fā)現(xiàn)其數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出典型的空間特性，與地理坐標存在緊密聯(lián)系，這就緊為地下水勘查、評價與管理工作提供了更多數(shù)據(jù)參考。二是動態(tài)性特點。與普通礦產(chǎn)資源相比，水文地質(zhì)信息具有明顯的動態(tài)性，即水文是出于流動狀態(tài)的，切這一流動特性具有明顯的規(guī)律性，可以通過排泄、徑流以及補給等運動方式完成循環(huán)交替。三是多源信息性，即水文地質(zhì)、自然地理、基礎(chǔ)地質(zhì)、地質(zhì)生態(tài)和社會經(jīng)濟都能夠?qū)Φ叵滤x存及運移造成影響。同時其數(shù)據(jù)信息也可以通過不同的載體來進行呈現(xiàn)。如文字、圖像、圖形、報表和DEM 等都可以成為水文地質(zhì)信息的表現(xiàn)載體[2]。

3 GIS 技術(shù)在水文地質(zhì)中的具體應(yīng)用

3.1 GIS 技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用

GIS 技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用集中體現(xiàn)在對地下水資源進行規(guī)劃、開采和聯(lián)合調(diào)度，然后在此基礎(chǔ)上進一步打造出一套決策管理系統(tǒng)用以對地下水資源進行更為科學(xué)的管理。同時，GIS 技術(shù)在該領(lǐng)域的應(yīng)用也能夠幫助人們構(gòu)建出地下水資源管理模型，從而有效提升管理和決策的能力與效果，并為人們更合理的開發(fā)與利用水資源起到促進作用。此外，地下水資源管理中對GIS 技術(shù)的具體應(yīng)用通常是以空間數(shù)據(jù)庫以及應(yīng)用模型的構(gòu)建來實現(xiàn)，而這也是當前GIS技術(shù)在水文地質(zhì)中應(yīng)用的主要研究方向[3]。

3.2 GIS 技術(shù)在地下水位等位線圖繪制方面的具體應(yīng)用

地下水位等位線圖的繪制也是現(xiàn)代GIS 技術(shù)應(yīng)用的一個重要領(lǐng)域。其主要通過GRD 模型或TIN 模型的構(gòu)建來實現(xiàn)。GRD 模型是在相關(guān)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上構(gòu)建的針對雜亂分布的原始數(shù)據(jù)進行處理的模型；TIN 模型則是根據(jù)一定原則來把原始數(shù)據(jù)點轉(zhuǎn)化成三角形剖分，然后再構(gòu)建出鄰接拓撲關(guān)系，最后結(jié)合剖分特點來完成等位線圖的繪制。此外，DEM 模型則能夠從水文地質(zhì)數(shù)據(jù)庫中隨意提取各種數(shù)據(jù)參數(shù)，然后再通過離散數(shù)據(jù)格網(wǎng)化處理就可以自行的生成與一定范圍相適應(yīng)的地下水位等位線圖，如此就可以將地下水域流場狀況模擬出來。

3.3 GIS 技術(shù)在地下水水質(zhì)、污染物的分析與評價方面的具體應(yīng)用

在地下水水質(zhì)和污染物的分析評價工作中，GIS 技術(shù)同樣能夠發(fā)揮重要作用。

首先，GIS 技術(shù)可以對區(qū)域性水質(zhì)分布情況進行評價。在實際應(yīng)用中，人們可以融合GIS 圖形管理技術(shù)以及監(jiān)測數(shù)據(jù)庫來構(gòu)建出一個地下水水質(zhì)綜合評價模型，然后再利用該模型對區(qū)域性水質(zhì)分布進行研究。其次，GIS技術(shù)能夠?qū)Φ叵滤亟饘傥廴緺顩r進行分析。此項工作的實現(xiàn)則是基于GIS 技術(shù)與DRASTIC 模型的融合。最后，GIS 技術(shù)能夠?qū)Φ叵滤牢蹱顩r進行分區(qū)評價。具體而言此項工作是通過GIS 技術(shù)的空間分析、信息輸出與制圖功能來實現(xiàn)的[4]。

3.4 GIS 技術(shù)在水文調(diào)查方面的具體應(yīng)用

根據(jù)現(xiàn)階段水文地質(zhì)工作的分析可以發(fā)現(xiàn)，水文鉆探、水文物探以及水文地質(zhì)測繪都是水文調(diào)查的重點內(nèi)容。這方面GIS 技術(shù)的應(yīng)用主要是利用該技術(shù)構(gòu)建出的數(shù)據(jù)平臺和數(shù)據(jù)模型來開展工作，并為水文調(diào)查提供更多數(shù)據(jù)資源，從而在一定程度上促進水文調(diào)查效率的提高。此外，隨著GIS 技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，該技術(shù)與GPS、RS 等技術(shù)的融合還能夠進一步提高地下水勘查和評價的精度，進而為人們開展水文地質(zhì)相關(guān)工作并利用水文地質(zhì)信息數(shù)據(jù)開展水資源治理和開發(fā)利用提供更準確的數(shù)據(jù)資源支持。

4 結(jié)語

鑒于GIS 技術(shù)的強大優(yōu)勢，其對現(xiàn)代水文地質(zhì)相關(guān)工作的開展與發(fā)展具有極大促進作用。而隨著該技術(shù)的持續(xù)研究和在水文地質(zhì)中應(yīng)用的不斷深入，未來人們將探索GIS 技術(shù)的更多應(yīng)用方法，不斷加強GIS 技術(shù)與其他技術(shù)的相互融合，從而使GIS 技術(shù)在提升水文地質(zhì)工作現(xiàn)代化水平方面發(fā)揮出更大作用。