■沈權(quán)偉

（河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院 河南鄭州450000）

基于GIS的水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)研究與應(yīng)用

■沈權(quán)偉

（河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院 河南鄭州450000）

水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)的應(yīng)用對于農(nóng)業(yè)、工業(yè)以及人們的日常生活都有著重要的意義，GIS下的水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水文監(jiān)測、地質(zhì)勘查等的一體化，提高了檢測人員的工作效率和檢測的準(zhǔn)確度，因而該系統(tǒng)成為目前學(xué)術(shù)界的研究重點(diǎn)。本文就GIS水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究分析，并介紹了其相關(guān)的應(yīng)用。

GIS水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)研究應(yīng)用

隨著信息技術(shù)的發(fā)展和普及，GIS憑借其強(qiáng)大的信息采集、儲存、分析功能在多個(gè)領(lǐng)域多得到了廣泛的應(yīng)用，并且也促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析的發(fā)展。

但是由于我國水文情況的復(fù)雜性，導(dǎo)致GIS在地下水的觀測應(yīng)用方面不盡人意，無法滿足人們的觀測和分析需求，因而如何基于GIS技術(shù)研究開發(fā)新型的水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)就成為了目前亟需解決的問題。

1　系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水文地質(zhì)條件具有多樣性因而觀測的方式及重點(diǎn)以及分析方式也會有所不同，而GIS水文地質(zhì)空間系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)充分適應(yīng)這些條件，滿足不同的觀測分析需求，因而該系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造也比較復(fù)雜。

簡單來說系統(tǒng)分為觀測數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析、模型構(gòu)建與管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換查詢以及系統(tǒng)管理這幾大模塊，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)不同的任務(wù)，每個(gè)大的模塊下又包括許多小的模塊負(fù)責(zé)具體的任務(wù)執(zhí)行，這些子單元相互配合，共同保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1.2數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地球的環(huán)境多樣，不同地區(qū)的河流地下水分布特點(diǎn)也存在很大的差異，并且人們對于水文的觀測、應(yīng)用要求也各不相同，因而數(shù)據(jù)庫需要根據(jù)不同的水文特點(diǎn)以及數(shù)據(jù)需求將采集的信息進(jìn)行分類處理，目前得到普遍認(rèn)可的是分為環(huán)境地質(zhì)、水文地質(zhì)、基礎(chǔ)地質(zhì)、自然地理和社會經(jīng)濟(jì)這五大類，這種大的分類比較模糊，因而根據(jù)信息的不同特點(diǎn)還可以將其再劃入大類下的小分支，然后再進(jìn)行分析處理。

GIS水文地質(zhì)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是根據(jù)水文地質(zhì)特點(diǎn)先行進(jìn)入分類分層處理，并將這些不同類別下特點(diǎn)數(shù)據(jù)包含范圍進(jìn)行限定，然后觀測數(shù)據(jù)便可直接進(jìn)行歸類處理，人們可以根據(jù)自己的需求進(jìn)行信息的查詢分析、數(shù)據(jù)的輸出以及水文地形圖制作。

1.3模型庫模型體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

水文地質(zhì)信息系統(tǒng)的另一個(gè)重要的作用就是水文地質(zhì)空間的模型構(gòu)建和分析，因而模型庫的模型體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要方面。

總體來說人們需要模型庫具有對各種水文地質(zhì)空間的構(gòu)建分析能力，一般來說模型庫必須具有水文統(tǒng)計(jì)分析、水量計(jì)算以及評價(jià)、水流模擬構(gòu)型以及水文綜合評價(jià)的功能。

因而模型庫也需要分成這四大模塊，而且根據(jù)這四大模塊的不同測量以及模型構(gòu)建需求，每個(gè)模塊的子單元也需要進(jìn)行詳細(xì)的功能劃分和歸類，以保證水文地質(zhì)觀測分析工作的順利進(jìn)行。這里需要大量的數(shù)據(jù)計(jì)算和分析模型的應(yīng)用，由于篇幅的問題這里就不再一一詳解分析模型的類型和功能。

除此之外一些新型數(shù)據(jù)分析軟件在該系統(tǒng)的應(yīng)用在一定程度上也可以降低工作量，例如ARC/INFO軟件，而且信息技術(shù)的應(yīng)用還促進(jìn)了水文地質(zhì)信息的共享。

2　系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1大氣降水的頻譜分析

通過之前在部分地區(qū)的實(shí)地應(yīng)用，GIS水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)可以應(yīng)用在多個(gè)方面。首先是該系統(tǒng)可以對一個(gè)地區(qū)的多年的大氣降水資料進(jìn)行分析和整理，做出大氣降水的頻譜分析圖，通過圖表人們可以看出地區(qū)的降水時(shí)間分配特點(diǎn)，從而得出降水周期，這對于地區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展以及水利工程的修建有著重要的借鑒意義。

2.2地下水量計(jì)算與潛力分析

該系統(tǒng)還可以應(yīng)用在對地下水的監(jiān)測方面，該系統(tǒng)具有模型構(gòu)建以及分析的功能。該系統(tǒng)可以通過對低下水量的計(jì)算從而分析出地區(qū)的地下水流動趨勢以及發(fā)展的潛力。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測和分析方式相比，GIS下的水文地質(zhì)空間分析系統(tǒng)對地下水量的檢測結(jié)果準(zhǔn)確率更高，而且其自動性較高，因而在一定程度上還可以減小工作量，因而該系統(tǒng)在地下水監(jiān)測方面的應(yīng)用前景還是非常廣闊的。

2.3地下水化學(xué)成分檢測

目前相關(guān)學(xué)者將其應(yīng)用在了對地下水的成分檢測方面，發(fā)現(xiàn)其檢測的結(jié)果與當(dāng)?shù)氐乃|(zhì)特征是相適應(yīng)的。因而該系統(tǒng)是可以應(yīng)用在對地下水的化學(xué)成分分析方面的，至于是否可以應(yīng)用于對其他水流的化學(xué)成分檢測目前還有待考證。

2.4地下水?dāng)?shù)值模擬

以上介紹過該系統(tǒng)具有模型構(gòu)建的功能，因而該系統(tǒng)也可以應(yīng)用在對地下水的數(shù)值模擬方面，而且目前也已經(jīng)有人成功應(yīng)用在該領(lǐng)域。首先通過對某地下水流域的信息采集，系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析整理，經(jīng)過一系列的處理可以做出地下水的數(shù)值模擬圖，根據(jù)該圖系統(tǒng)可以自動計(jì)算出地下水各時(shí)期水量、流域分布以及最佳觀測節(jié)點(diǎn)，對于科研人員的實(shí)地考察起到了一定的指導(dǎo)作用。

3　結(jié)論

GIS水文地質(zhì)信息系統(tǒng)的建立和應(yīng)用在實(shí)現(xiàn)對地下水預(yù)測、考察以及應(yīng)用分析一體化過程中發(fā)揮著重要作用，對于促進(jìn)我國應(yīng)用地理和水利事業(yè)的發(fā)展也有著重要意義。但是該系統(tǒng)目前還未達(dá)到完全成熟的程度，因而相關(guān)的科研人員也需要不斷加強(qiáng)該方面的研究，不斷提升該系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使GIS可以更好地發(fā)揮作用。

[1]沈成思 水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)構(gòu)建 [J]-低碳世界2014（13）.

[2]趙長春水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)研究 [J]-山東工業(yè)技術(shù)2015（06）.

[3]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.

P208[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-208-1