GIS 技术在水文水资源领域的应用

发表时间:2020/5/21   来源:《科学与技术》2019年第24期   作者:谭伟
[导读] 随着传统水利向现代水利的转型,GIS技术在水文水资源领域的
        摘要:随着传统水利向现代水利的转型,GIS技术在水文水资源领域的应用越来越广泛,主要有地表水保护、地下水分析及水文预报等方面,本文基于GIS技术的局限性与实际应用情况,提出了GIS技术在水文水资源应用中空间分析和预规划方面的不足,并给出了GIS在水文水资资源领域的发展趋势,为相关人员、机构提供一定参考。
        关键词:GIS技术;水文预报;水文水资源领域;空间分析;
        引言
        地理信息系统GIS是一种对地理信息及数据进行收集、整理、保存、分析、处理的计算机技术。地理信息系统GIS技术主要是通过对实测数据、统计数据以及卫星遥感数据进行分析处理,将其转换成具有空间意义上的地理信息,软件和计算机技术是应用GIS技术的基础。我国正在将这项技术应用到水文水资源领域的研究当中,通过GIS技术对地表信息数据进行分析处理,为水文分析与水资源保护工作奠定了坚实的基础。
        1、地理信息系统
        地理信息系统由空间数据分析与处理两部分组成,是GIS核心的主要组成部分,其数据主要来源于遥感图像、实时统计数据和其他测量数据。GIS的主要功能有:一是收集、分析、管理和输入、输出典型的空间和动态数据信息;二是具有动态预测和区域空间分析的能力,这一功能在区域模型的探测中发挥着重要作用;三是利用遥感技术结合计算机网络功能,对数据进行管理从而提高数据信息的准确性,为今后的决策提供可靠的依据。
        2、GIS技术在水文水资源领域的应用
        2.1GIS技术在地表水方面的应用
        (1)现代社会一般使用RS技术获取地表水资源的相关信息,RS技术能够实时获取水资源数据,分析水资源的周期性变化情况;如若需要进行水资源保护,可利用GIS技术建立水资源保护系统,将RS技术所获取的各种基础数据输入系统,再利用计算机技术对输入数据进行分析处理,得到不同的规划边界条件,在系统中模拟实施后可能出现的各种情况,并预测方案实施后所产生的影响,在一定程度上减少了人力、财力、物力的浪费,也有效论证水资源保护方案的可行性。
       
        (2)由于地理信息系统的特点是获取数据全面、操作简单、实时更新、数据准确,因此与传统的水资源规划技术相比,GIS水资源规划具有极大的优势。水资源规划方案的制定基于大量数据分析,GIS技术具有很强的空间特性,它能将不同比例、不同维度、甚至不同来源的数据进行转换,把各种数据连接起来,更方便地建立基础数据库,如水资源历史资料方面的数据库、水资源各种实测数据的数据库、水资源特征数据库、与地理信息相关的水资源数据库等;利用GIS技术的计算机数据处理功能,可对流域内地表水资源质量、水资源储量、人口分布、空间分布等情况进行综合分析,得出各种水资源规划方案并对其实施效果进行系统模拟,从而评估该流域的水资源规划方案的可行性,为流域内调水路线的设计、水利工程的规划建设等提供有价值的理论依据。
        (3)利用地理信息系统技术,不仅能收集、分析、存储水资源信息,设计水资源规划方案,还能对进行水文预报;GIS利用其空间性和实时数据的特点,提前预测现代洪水发生的可能性,根据水文预报的结果及时采取一定的防洪措施,保障人民的生命财产安全,减轻国家的损失。该技术主要通过降雨预报、处理水文基础信息、水文模型参数设置、水文模型建模,设置自动报警器等五个方面的工作来实现流域的水文预报。
        2.2GIS技术在地下水方面的应用
        水被划分为地表水和地下水,地表水GIS技术主要应用于水资源的保护,对于人们无法直接观测到的地下水资源类型,需要采用一定的技术手段对其进行调查,而地下水资源的调查是开发、利用和保护地下水的前提。

利用GIS技术对地下水资源进行调查,不仅能获得地下水资源的水层边界、水质状况、周围矿物质组成及水层分布等信息,而且能对其未来动态发展趋势进行预测,为地下水资源规划和管理提供理论依据,更明确地分析地下水源的开发价值,从而实现地下水资源开发效益的最大化。
        3、GIS技术在水文水资源领域中应用的不足
        3.1GIS应用规范的局限性
        在水文水资源领域中应用GIS技术所起到的作用是不言而喻的,应用GIS技术取得的成绩是有目共睹的,但是在真正使用GIS系统的过程中,由于我国在开发方面的技术规范以及相应标准还存在一些尚未解决的问题,做不到百分百的信息共享,所以必须依据各个机构的实际生产情况合理使用GIS技术。
        3.2水文水资源空间决策支持系统的研究
        我国黄河和长江流域的水资源丰富,水文条件复杂,其有效的防汛抗旱对流域的经济发展影响深远,因此研究黄河、长江水文水资源调度系统和防洪预警决策系统显得尤为重要。现有的水文水资源空间决策支持系统(SDSS)是在传统决策系统的基础上结合地理信息系统的发展而建立起来的,目前的发展还不够完善,存在原始数据采集及时性、准确度不可控的问题等,我国必须继续投入人力、物力对基于GIS技术对水文水资源空间决策支持系统的进行深入研究。
        3.3完善GIS技术在水文、水资源专业模型中的应用
        当前我国水文、水资源专业模型主要基于大量数据进行建模,而GIS技术强大的信息收集、存储和传输功能可提高模型开发的高效性与准确性;但GIS在对水文、水资源数据进行空间分析和预规划方面还存在很大的不足,如何有效地解决这个问题,充分发挥地理信息系统的空间数据管理功能,是未来现代科技发展的方向,只有这样才能更好、更充分地建立水文、水资源模型,更好地进行工程模拟。
        4、GIS技术在水文水资源领域的发展趋势
        4.1水文水资源的空间数据库的完善
        水文水资源数据库和GIS数据库是水文水资源研究和管理的基础,不断完善水文水资源空间数据库对于今后水文工作的开展具有十分重要的意义。随着地理信息系统数据日益精确和标准化,水文水资源领域的数据库应不断拓展数据内容深度与广度,为应对各种情况作好充分的数据储备,从而更有效、可靠的进行分析研究工作,进而让使用者受益;当然在及时完善数据库的同时,还应保证数据的准确度。
        4.2水文、水资源专业模型与GIS技术的充分融合
        目前在部分水文、水资源专业模型中,GIS的存储、管理等功能表现出色,但若仅仅以数据为中心,则无法与模型进行充分融合;这是由于GIS技术缺乏对水文水资源的现象空间分析、无法依据水文水资源实时情况进行预规划、决策。因此,必须充分利用地理信息系统技术、空间数据管理功能和各种计算方法,增加GIS的空间管理功能,使地理信息技术与水文、水资源专业模型相结合,为今后的水文水资源研究提供基础保障。
        结束语
        简而言之,GIS技术在水文水资源领域中的应用广泛,既能建立水资源保护系统,又能辅助水文预报,它与水文水资源研究相互促进、相互发展。GIS技术的应用实现了水利发展的数字化、信息化,应用前景十分广阔,但它在实际应用过程中又存在一定的局限性,需要不断的改进、完善,更好地为现代水利服务。
        参考文献:
        [1]尼玛次仁.GIS技术在水文水资源领域中的应用现状与发展趋势[J].珠江水运,2014(23):70-71.
        [2]王光明,梁秀娟,肖长来,于景录.GIS技术在水文水资源领城中的应用现状与发展趋势[J]吉林水利,2009,06:1-5.
        [3]蒋晓辉.GIS在水文水资源领域的应用研究与发展趋势[J].科技风,2010,10:253.
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