GIS在水文水资源领域的应用现状与发展趋势

　　摘    要：　随着科技化的发展, 在当代人们工作中利用信息技术和计算机技术相互融合而产生的新兴技术已经成为了人类发展的必然现象, 其中GIS技术就是之一。GIS技术的产生是为了方便对空间数据以及信息管理系统的研究, 同时应用GIS技术能够满足人们在工作中对于信息图形和数据的需要, 特别是在水文和水资源地理信息系统的研究过程中, 使用GIS技术能够提高对所得到的水文信息的处理速度, 对所得到的信息也可以备份保存, 以促进水文和水资源地理信息研究智能化发展。

　　关键词：　GIS; 防汛减灾; 水资源管理;

　　通过当前对水文和水资源地理信息的处理效果分析, GIS技术在不断地使用中变得愈发符合人们的需求, GIS技术也在向着智能化的方向发展。目前对GIS技术提高中主要的提高方向为高精度、多功能化、让GIS技术在是使用中能够提高现实性, 帮助使用者在利用GIS技术分析水文和水资源地理信息得到更多有效的资料以及可以被应用的准确的数据信息。利用GIS技术可以快速的发现该地区时空的特点以及变化情况, 及时的根据情况选择解决措施, 在保证用水安全的时候也让使用者更加了解该地区的水文信息。本文的主要目的就是针对GIS在水文水资源领域中的应用进行分析。
 

　　一、GIS在水文水资源领域中的应用方法

　　在应用GIS系统中, 首先需要掌握是GIS系统的应用方式和组成结构, 如表1以及图1、2所示, 只有了解GIS系统的使用方法, 才能在实际应用中发挥出GIS系统的实际意义。

　　表1 GIS应用的基本特征

　　图1 GIS系统的组成框架

　　图2 GIS技术在区域水污染控制规划方式

　　二、GIS技术在水文水资源领域中的应用现状分析

　　(一) GIS技术在防洪减灾中的应用?

　　在对水资源进行管理过程中, 防洪减灾一直以来都是我国特别重要的一项工作, 特别是在珠江三角区, 由于珠江流域其地理位置处于亚热带地区, 气候相对温和, 雨水丰厚, 根据调查显示多年平均降雨为1200～2200毫米, 其中全流域平均约为1420毫米。其流域降雨分布由东向西逐步减少, 降雨量年内分布, 在珠江流域内其汛期为4～9月的降雨量在多数情况下会超过1000毫米, 其会占全年降雨量的80%以上[1]。为此做好防洪减灾就显得格外重要, 在进行防洪减灾工作中必须要对洪水本身的风险特性有着了解以及认识, 同时对会出现水灾的成灾机理有着深刻的了解, 能够针对不同的情况来完善防洪减灾体系内容, 在应用GIS技术时, 想要做到防洪减灾其主要应用在以下几个方面:

　　1. 防洪决策的支持系统

　　在GIS技术应用中由于其系统本身含有数据的管理分析空间, 可以根据珠江流域不同时间和季节的情况来对数据进行查询、检索以及更新。解决GIS技术中的空间分析能力可以为珠江流域的提供数据支持, 也可以利用GIS技术来模拟当洪水出现的时候所使用的应对方案在数据上是否科学可以满足需求, 如在珠江流域的汛期, 相关工作人员可以没半个月做一次模拟实验, 保证一旦出现突发情况可以快速拿出有效的解决方案。

　　2. 洪涝灾害的风险分析

　　在做出防洪减灾的应对方案中对洪水的危险性以及承灾体的易损性进行评估十分重要, 利用GIS技术可以将珠江流域的自然条件、地理条件以及相关的社会因素进行加权计算, 将空间进行叠加在最大限度内分析出本次的洪涝风险程度, 根据不同的情况进行叠加, 这是利用GIS技术有效防洪减灾的方法之一。如在珠江流域可以根据上中下游的降水量不同来选取不同的防范方式。

　　3. 防洪

　　利用GIS技术在城市防洪中的主要作用由以下几个方面:针对城市的不同区域积水退水情况进行预测、对城市中的排水设施进行管理防止积水过度, 一旦在汛期出现了暴雨, 可以将暴雨的分布可视化, 同时对暴雨进行时空分析等等。这些方式都都为城市的防洪减灾提供了非常有力的数据支持。

　　(二) GIS技术在水资源管理中应用?

　　利用GIS技术可以更好的对水资源进行管理, 其中主要可以体现在以下几个方面:

　　1. 在城市中对水资源信息管理

　　在城市中应用GIS技术可以实现对城市中所有水资源信息的数字化管理, 珠江流域周围的城市较多, 人口密度大, 为此应用GIS技术可以帮助相关人员有效的提高对水资源信息获得效率, 及时的管理和分析。同时利用GIS技术还可以优化水资源模型, 方便管理人员对所获得的水资源信息多层次的分析, 验证准备应用在城市中的水资源信息管理方案, 保证管理方案的可行性。

　　2. 应用在地表水环境信息管理

　　地表水是当前我国水资源的重要组成部分之一, 针对地表水的信息管理可以监管水资源的使用情况, 利用GIS技术可以建立相关的数据信息监管平台, 利用珠江流域的电子地图来对地表水分层管理, 对所得数据进行系统的分析, 得到地表水体的可供应用情况以及被污染程度等等不同图表, 并且GIS技术具有实时性可以根据不同的时间和天气气候进行数据的更新, 帮助相关人员快速的了解相关信息[2]。

　　3. 针对水污染治理

　　水污染治理是生态文明建设中最重要的一个环节, 利用GIS技术可以实现对珠江流域水环境的管理, 降低水体被污染的可能性。在应用GIS技术过程中水资源信息会达到高度的集中, 还可以利用GIS技术实现数据的可视化, 将二维信息变成三维信息更加直观的对水资源进行管理, 可以大幅度的提高水文资源的管理水平。针对信息发展情况来看, 应当更加充分的利用好GIS技术完善水资源信息管理系统, 提高我国对于水资源信息的应用效果。

　　(三)  GIS技术在水文情报预报中的应用

　　做好水文情报预报可以帮助水利局提前对灾情做到预知, 针对可能出现的灾情做好相关的管理, 应用如下:

　　1. 水文模型的开发

　　利用GIS技术可以根据当地的实际情况提供出符合人们需求的详细的地理信息空间以及相关资料, 确保所得到的水文情报预报更加准确。在实际应用GIS技术中, 可以将珠江流域划分为符合所需的关分辨率要求几个不同的单元, 针对单元进行分析降雨量等不同的信息, 也可以根据降雨量的不同来划分区域, 这些信息都可以作为水文模型在开发过程中的依据。

　　2. 对水文情报预报信息进行查询

　　水文情报预报系统在设计之初, 其主要选择的是数字电子地图, 这是水文情报预报信息的大背景, 应用GIS技术可以在最短的时间内查询各种水文信息。在以往我们只能观测的信息也可以利用GIS技术得到相对于准确的信息, 这为水文情报预报提供了更好的便利。

　　3. DEM模型

　　DEM模型是一种高程数字模型, 比如利用DEM模型模型可以将珠江流域中各个流域汇流的流速进行运算, 同时还能够与水力学模型联合应用, 这种模型也是GIS技术不同于其他技术的优势之一。利用DEM模型可以快速且准确的对已经出现灾情的位置进行快速且客观的分析和评估, 保证在最短的时间内找到相关的解决方案。

　　三、应用案例

　　水量调度数据库系统是珠江骨干水库统一调度管理信息系统的数据支撑。其建设任务主要包括:

　　(一) 调度综合数据库建设。

　　在现有各类基础和专业数据库的基础上, 建立包括西北江骨干水库及珠江三角洲主要供水水库蓄水、取水、需水、供水信息、航运信息、电站调度信息以及调水相关工情信息、视频信息等在内的综合信息库。

　　(二) 遥感数据库建设。

　　按区域重要性建立不同层次和精度的遥感数据库, 主要包括全流域15米分辨率影像、调水河道沿线 (天生桥一级、百色水库和飞来峡水库到思贤滘) 2.5米分辨率影像、珠三角河口区0.6米或更高分辨率影像。其中, 全流域15米分辨率影像已建成, 但需与其它高分辨率影像比对, 进行调色处理, 其余数据需要购置。

　　为了完成珠江骨干水库统一调度管理信息系统需要通过水量洪峰演进过程仿真, 反映/预演水量调度过程干流重点调水水库的泄水情况及河道中洪峰/人造洪峰的演进过程。综合运用三维GIS?技术和虚拟现实技术, 在三维场景基础上, 根据二维水沙数学模型计算的结果信息构建一个基于GIS的三维河面, 利用纹理映射技术原理将水流的表现效果、水流速度矢量信息等叠加到水层上, 实现河道内水流演进过程的动态显示, 从而实现不同流量过程的仿真。珠江水量调度的数据涉及多部门、多领域, 其数据按内容可分为空间数据 (DLG、DEM、DOM) 、水量调度社会经济数据、水文数据 (水雨情、咸情、潮位) 、水质数据、水库数据、取水口数据、气象数据 (实时风情、降雨预报、潮汐预报等) 、需 (供) 水数据、电网运行数据、管理数据、预报数据和调度方案数据等;从采集的角度可分为直接采集信息和间接生成信息;从构成元素上可分为结构化信息和非结构化信息;从时效上可分为背景信息、预测信息和实时信息;数据类型包括数字、文本、声音、视频、图形、图像等。

　　四、结语

　　综上所述, 近几年我国在水文水资源领域中应用GIS技术取得了很多成绩, 尽管也遇到了很多的问题, 但是这些问题一直在帮助我们改进GIS技术中所存在的问题, 让GIS技术在以后的发展变得更好, 能够有效的解决我国在水文水资源领域中存在的问题, 将GIS技术与水文水资源领域结合, 不断地对技术进行优化让传统的水利工程变得更加现代化, 也为当前治理水资源变得更加科技化更加环保, 符合我国五位一体的发展。为了更好的发展GIS?技术, 可以学习其他国家更为先进的理念, 帮助我国在水文水资源领域上取得更加优异的成绩。

　　参考文献

　　[1]陈焕宝, 施征, 池云飞.GIS在水文水资源领域中的应用研究[J].珠江水运, 2018 (15) :69-70.
　　[2]郑波.遥感技术在水文水资源领域中的应用研究进展探讨[J].环境与发展, 2017, 29 (06) :113+115.