閆海波 郭樹賢

（新鄉(xiāng)水文水資源勘測局，河南新鄉(xiāng) 453000）

地理信息系統(tǒng)在水文水資源方面的應用

閆海波 郭樹賢

（新鄉(xiāng)水文水資源勘測局，河南新鄉(xiāng) 453000）

地理信息與水文水資源之間關(guān)系非常密切?；诖?，首先對地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)進行簡單介紹，然后對水文水資料對地理信息系統(tǒng)的要求進行介紹，最后對地理信息系統(tǒng)的實際應用做詳細分析。

GIS；水文水資源；防汛減災；水資源管理系統(tǒng)

1 地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)概述

GIS技術(shù)是將有關(guān)數(shù)據(jù)及空間位置信息進行結(jié)合的一種系統(tǒng)，其是在計算機硬件和軟件的基礎上，對空間的地理數(shù)據(jù)通過信息科學理論、科學管理進行綜合分析，以提供管理決策、項目規(guī)劃所需要的信息。地理信息系統(tǒng)應該有數(shù)據(jù)的監(jiān)測與編輯、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理和處理、數(shù)據(jù)存儲、空間查詢與分析以及圖形與交互顯示等功能［1］。

GIS技術(shù)具有空間特性，在實際應用中通過數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)對相關(guān)數(shù)據(jù)和信息進行處理和分析，從而為制定方案提供決策依據(jù)。這種技術(shù)與其他信息系統(tǒng)相比，具有自身的特殊性，比如管理信息系統(tǒng)（MIS），MIS不能進行有關(guān)空間數(shù)據(jù)操作，不能進行檢索和查詢操作。而GIS可以通過建立空間模型對空間數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，這也是GIS應用具有重要意義的一方面。

GIS的整個系統(tǒng)主要由地理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、計算硬件和軟件系統(tǒng)及人員組織結(jié)構(gòu)3個方面共同組成。從計算機應用程序來看，GIS的子系統(tǒng)主要由輸入、輸出、數(shù)據(jù)處理和分析及存儲檢索等幾方面組成。其中，數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)信息的采集、初次處理及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能；數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)主要對數(shù)據(jù)分析和計算結(jié)果通過圖形或者表格的形式進行輸出，一般有硬拷貝輸出和屏幕輸出2種方式；檢索和存儲功能可以對數(shù)據(jù)進行組織和管理，可以隨時對數(shù)據(jù)進行查詢；分析和處理主要就是對數(shù)據(jù)進行計算和分析，比如參數(shù)估計、網(wǎng)絡分析等。

2 水文水資料對地理信息系統(tǒng)的要求

水文信息與地理信息有直接聯(lián)系，基本上水文信息都是從地理信息系統(tǒng)中提取的。隨著科技的發(fā)展，傳統(tǒng)的地理信息處理方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代信息需求，所以需要用到先進的信息管理方式，以提高工作效率。地理信息系統(tǒng)使水文水資料的信息管理方式進一步網(wǎng)絡化、標準化及空間化。依據(jù)水文水資源行業(yè)的特點，進一步促進系統(tǒng)管理的信息化建設要從以下幾方面著手。第一，進一步擴展系統(tǒng)。目前的信息技術(shù)雖然會受到各種條件的制約，但是要在已有功能的基礎上進一步擴展，使

整個系統(tǒng)更加完善。第二，系統(tǒng)要以數(shù)據(jù)模型為依據(jù)，以便對各種水文數(shù)據(jù)進行深一步的研究和分析，提供精準的計算結(jié)果。第三，系統(tǒng)中的工具和界面要更加豐富，同時要易于操作，使用簡單。第四，系統(tǒng)要充分采用先進技術(shù)，同時具有良好的開放性。在GIS、GPS、RS技術(shù)的基礎上結(jié)合先進的IT技術(shù)，確保系統(tǒng)的可開展性和先進性。第五，系統(tǒng)可以進行海量數(shù)據(jù)的管理，而且能夠?qū)?shù)據(jù)進行安全、高效及分布管理等，保證系統(tǒng)基礎的穩(wěn)定能力［2］。第六，系統(tǒng)要充分利用網(wǎng)絡資源，實現(xiàn)資源共享，充分發(fā)揮智能化、網(wǎng)絡化服務。第七，建立完善的系統(tǒng)技術(shù)平臺，以確保系統(tǒng)可以長期穩(wěn)定運行。

3 地理信息系統(tǒng)在水文水資源方面的應用

水資源關(guān)系著國計民生，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們越來越重視地理信息系統(tǒng)的應用，尤其在水文水資源方面的應用越來越普遍。GIS技術(shù)應用已經(jīng)頗具規(guī)模，在防汛減災、水資源管理、水土保持、農(nóng)田灌溉及水環(huán)境監(jiān)測評估等多方面得到了廣泛應用，并發(fā)揮著重要作用［3］。

3.1 地理信息系統(tǒng)在防汛減災中的應用

通過對近幾年的自然災害進行相關(guān)調(diào)查，其造成的經(jīng)濟損失平均每年就有2千億元左右。我國的自然災害比較多，國家和政府非常重視研究和制定各種自然災害的應對解決辦法。比如，在防汛減災工程措施中，在不同流域地段設置防洪警報系統(tǒng)，通過GIS技術(shù)進行洪水預警、減災措施分析、水資源調(diào)整、洪災損失評估以及水利工程效益分析等，為確定災民轉(zhuǎn)移路線及救災物資運輸路線提供決策依據(jù)。目前，我國已經(jīng)建立多個防汛減災系統(tǒng)，比如防汛指揮系統(tǒng)、智能警報系統(tǒng)、防洪規(guī)劃管理系統(tǒng)、防汛信息查詢系統(tǒng)和洪水風險評估系統(tǒng)等。

在實際應用中，也會將地理信息系統(tǒng)與雨水情信息數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，在電子地圖上實現(xiàn)水情時時報警，可以對水庫水位、河道水位、雨量情況等方面進行時時報警。如果某一水庫超過防汛限定水位時，系統(tǒng)界面就會自動彈出相應窗口，并發(fā)出警報信息。

3.2 地理信息系統(tǒng)在水資源管理中的應用

水資源的可持續(xù)利用是我國社會經(jīng)濟發(fā)展中的重要一方面，水利部門也在有效地開展水資源的綜合規(guī)劃編制工作。水文部門通過GIS技術(shù)對地表水資源的空間分布進行探測，對地下水資源進行研究，并采用地理信息系統(tǒng)對水資源進行調(diào)配。地理信息系統(tǒng)可以對地下水的儲存量、補給形式及埋深情況等方面進行信息探測，為確定開采地下水的方式或者開采時間提供科學依據(jù)，對地下水資源的保護和合理開發(fā)發(fā)揮重要作用。目前，很多流域已經(jīng)建立多個水資源管理系統(tǒng)，比如上海市水資源普查管理系統(tǒng)、長江流域水資源監(jiān)測管理系統(tǒng)、全國水資源綜合規(guī)劃項目及長江中下游水資源管理空間決策系統(tǒng)等。

完善水資源管理信息系統(tǒng)建設，可以從幾個方面著手。第一，基礎電子地圖的建設，主要收集河流湖泊、城市、居住點、行政邊界、公路、鐵路和水庫等方面的數(shù)據(jù)，并采用1∶25萬系統(tǒng)數(shù)據(jù)為基礎電子地圖數(shù)據(jù)。第二，在基礎電子地圖的基礎上，將專業(yè)地理數(shù)據(jù)數(shù)字化，建立專業(yè)的電子地圖，同時結(jié)合水資源相關(guān)信息，與基礎電子地圖之間相互匹配和疊加。主要收集水利工程分布、各個流域邊界、水文站、水文監(jiān)測站等方面的信息。第三，遙感技術(shù)的深入應用。對遙感技術(shù)收集的數(shù)據(jù)進行加工和處理，使其與基礎地理數(shù)據(jù)相互補充和結(jié)合。第四，屬性數(shù)據(jù)庫的建設。主要是對水資源狀況、社會經(jīng)濟狀況、水資源開采情況、土地利用情況以及水環(huán)境情況等方面信息的記載，其是總系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)庫，也可以說是查詢的對象。第五，水資源管理軟件系統(tǒng)的建設。其是在數(shù)據(jù)庫的基礎上，結(jié)合水資源信息管理需求，采用GIS開發(fā)技術(shù)形成的水資源管理系統(tǒng)，比如對空間數(shù)據(jù)進行管理、對屬性數(shù)據(jù)庫進行管理以及這兩種相結(jié)合的信息管理等。第六，水資源綜合信息查詢系統(tǒng)建設。其主要應用對象就是外部用戶，將水資源與生態(tài)環(huán)境綜合的信息查詢系統(tǒng)，隨時可以對水資源情況進行查詢。

3.3 地理信息系統(tǒng)在水土保持中的應用

我國的水土流失和土壤侵蝕問題非常嚴重，其是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要問題，關(guān)系著生態(tài)環(huán)境的發(fā)展和經(jīng)濟的發(fā)展。水土流失主要是風蝕、水蝕、冰川侵蝕以及滑坡和泥石流等一些地質(zhì)災害。所以，做好水土保持工作非常重要。進入新世紀以來，我國先后建立了多個水土流失綜合治理工程，對嚴重地區(qū)采取重點治理，結(jié)合遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）及全球定位系統(tǒng)（GPS），對流域的水土流失信息進行統(tǒng)一的管理和分析，然后通過地理信息系統(tǒng)實施動態(tài)管理模式，對造成水土流失的影響因素進行分析，對生態(tài)環(huán)境效益進行分析，為決策提供可靠的數(shù)據(jù)資料和依據(jù)。最近幾年，我國很多地區(qū)已經(jīng)建立了水土保持管理系統(tǒng)，比如深圳市水土保持管理信息系統(tǒng)，黃河流域、長江流域的水資源監(jiān)測系統(tǒng)，四川水庫上游水土保持監(jiān)測系統(tǒng)等。水土保持系統(tǒng)在地理信息系統(tǒng)的基礎上，包括的內(nèi)容主要有信息采集與處理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)、土壤侵蝕預測系統(tǒng)等。這些子系統(tǒng)的應用都在水土保持工作中發(fā)揮著重要意義。

［1］邊馥苓.地理信息系統(tǒng)原理和方法［J］.北京：測繪出版社，1996.

［2］陳伏冰，杜單戈.RS、GIS、GPS的集成與應用［A］//中國科協(xié)學術(shù)年會，2000.

［3］何延波，楊琨.遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)在水文模型中的應用［J］.地球與環(huán)境，1999（2）：99-103.

Application of Geographic Information System in Hydrology and Water Resources

Yan HaiboGuo Shuxian
（Xinxiang Hydrology and Water Resources Survey Bureau，Xinxiang Henan 453000）

The relationship between geographic information and water resources is very close.Based on this,geo?graphic information system(GIS)technology was simply introduced,then the requirements of the information of hy?drology and water to the geographic information system were introduced,and the practical application of geographic information system was analyzed in detail.

GIS；hydrology and water resources；flood control and disaster reduction；water resources management system

P208；P332

A

1003-5168（2016）10-0061-02

2016-09-15

閆海波（1985-），男，本科，助理工程師，研究方向：水文水資源。