張嵩月，張文超，張雙雙

（1.河北省地礦局第七地質(zhì)大隊(duì)，河北 廊坊 065201；2.河北中色測(cè)繪有限公司，河北 廊坊 065201）

1 GIS介紹

地理信息系統(tǒng)(GIS)是一種可以對(duì)地球地理地表空間進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、計(jì)算、儲(chǔ)存、管理等一系列工作的技術(shù)系統(tǒng)。GIS技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，在科學(xué)考察、系統(tǒng)資源配置、規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面均有應(yīng)用此系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、地理測(cè)繪技術(shù)綜合應(yīng)用，在采集地理信息之后加以分析處理傳遞到計(jì)算機(jī)上供人們使用更加科學(xué)有效的信息。另外將GIS技術(shù)應(yīng)用于水文地質(zhì)領(lǐng)域中時(shí)，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理處理功能就發(fā)揮了更為明顯的優(yōu)勢(shì)[1]。因此GIS的研究具有很強(qiáng)的實(shí)際意義，可以有更多的價(jià)值為人們所利用。

2 GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用

GIS系統(tǒng)的應(yīng)用非常廣泛，基于對(duì)系統(tǒng)流程和原理的分析、對(duì)擬實(shí)施的項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)查摸底、根據(jù)可行性研究進(jìn)行系統(tǒng)分析與評(píng)價(jià)后，系統(tǒng)在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛，在后期不斷地修正和改進(jìn)模型系統(tǒng)后，積極地利用GIS技術(shù)可以雙向促進(jìn)發(fā)展，在應(yīng)用在水文地質(zhì)領(lǐng)域的科學(xué)研究中時(shí)，涉及到以下幾個(gè)方面：

（1）基于GIS的地下水資源管理。更好地對(duì)地下水資源進(jìn)行開發(fā)與利用需要科學(xué)的決策與管理，建立一個(gè)科學(xué)的地下水資源決策與支持系統(tǒng)、水資源管理模型等，這些操作的實(shí)現(xiàn)均需要在GIS系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行。另外在地下水的開采和規(guī)劃、在進(jìn)行地表水、地下水的聯(lián)合研究與調(diào)度研究等方面GIS技術(shù)也是不可缺少的技術(shù)支持。所以說(shuō)，GIS技術(shù)可以提高水資源有效管理率，對(duì)合理利用水資源起到了良好的促進(jìn)作用。通過(guò)數(shù)據(jù)空間的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)管理功能和通過(guò)建立應(yīng)用模型進(jìn)行管理是使用管理技術(shù)的兩種主要方式。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)管理和儲(chǔ)存所涉及的大量、高層次的數(shù)據(jù)包括了水資源地質(zhì)資源的圖形信息、空間信息等其他信息。其次應(yīng)用GIS技術(shù)建立水資源應(yīng)用系統(tǒng)分析模型，通過(guò)構(gòu)建模型的方式進(jìn)行快速的綜合分析，將其應(yīng)用于地下水資源評(píng)價(jià)管理的事跡過(guò)程中。這其中的四個(gè)模型元分別為空間的統(tǒng)計(jì)與分析模型、地下水量的計(jì)算與評(píng)價(jià)模型、地下水流數(shù)值的模擬模型、水質(zhì)與地質(zhì)生態(tài)環(huán)境的綜合評(píng)價(jià)與分析的模型等。

（2）基于GIS的地面沉降研究。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步，GIS技術(shù)在更多的領(lǐng)域轉(zhuǎn)露頭角。目前可以將GIS技術(shù)和地面沉降研究技術(shù)相結(jié)合，地面沉降研究即為了對(duì)地面的變化進(jìn)行可視化的預(yù)測(cè)，大多數(shù)學(xué)者是通過(guò)Mapinfo的二次開發(fā)工具即Mapbasic進(jìn)行建模及數(shù)據(jù)分析。將GIS技術(shù)應(yīng)用其中之后，可以進(jìn)行三維立體化模型的建立更加直觀的處理信息，對(duì)地面的沉降進(jìn)行進(jìn)一步的可視化預(yù)測(cè)。

（3）地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)及污染物分析。水資源以及地下水對(duì)人們生活的重要性不言而喻，人的生產(chǎn)生活都離不開地下水資源。目前水資源匱乏水質(zhì)不佳影響著人們的生活。人們迫切的需要掌握地下水的污染情況以及合理的對(duì)其開發(fā)利用。GIS技術(shù)可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程，對(duì)地下水進(jìn)行分析監(jiān)測(cè)。GIS技術(shù)的應(yīng)用主要過(guò)程為可以對(duì)地下水資源進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，對(duì)反饋的資源信息、污染信息進(jìn)行處理分析建立起數(shù)據(jù)庫(kù)，再通過(guò)構(gòu)建具有大信息處理分析鋒利的評(píng)價(jià)模型之后，模型系統(tǒng)會(huì)反饋給人們相應(yīng)的水質(zhì)信息、污染信息，有效的對(duì)地下水資源進(jìn)行管理。

3 GIS在水文地質(zhì)領(lǐng)域存在的問(wèn)題

雖然GIS在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，并且對(duì)地下水研究具有很大促進(jìn)作用，但GIS在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用也存在以下問(wèn)題：①GIS技術(shù)在與地下水?dāng)?shù)值模型的結(jié)合方面并不完全，主要的應(yīng)用為GIS技術(shù)與地下水?dāng)?shù)值模型的結(jié)合應(yīng)用但是結(jié)合的程度不夠高，結(jié)合之后的應(yīng)用技術(shù)方面略顯生疏。

②在已經(jīng)應(yīng)用到水文地質(zhì)領(lǐng)域的GIS技術(shù)中，大部分的應(yīng)用程度都不高，理論上可行、實(shí)踐卻差強(qiáng)人意。水文實(shí)體是三維結(jié)構(gòu)、地下水動(dòng)態(tài)模型是四維的。③地下水與地表水的結(jié)合作用及調(diào)動(dòng)管理方面，最常應(yīng)用的模型是分布式水文模型，目前GIS技術(shù)應(yīng)用其中比較少。④GIS技術(shù)自身具有一定的局限性，其在信息共享方面能力不強(qiáng)、數(shù)據(jù)分析也缺乏標(biāo)準(zhǔn)化。不同地區(qū)的GIS技術(shù)數(shù)據(jù)不能夠轉(zhuǎn)換使用，使GIS技術(shù)的推廣產(chǎn)生了阻礙。

4 GIS技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用趨勢(shì)

①有助于將地下書數(shù)值模型與GIS、RS有效的結(jié)合在一起應(yīng)用，這是由于它們的離散網(wǎng)格和山哥數(shù)據(jù)的相似度高可以結(jié)合應(yīng)用以增大應(yīng)用效果。而且兩項(xiàng)技術(shù)可以帶來(lái)比較多的格柵信息，RS技術(shù)可以提供實(shí)時(shí)信息反饋的巨大優(yōu)勢(shì)，使其應(yīng)用在土壤濕度與植物需求研究等諸多方面優(yōu)勢(shì)明顯。結(jié)合以后的應(yīng)用系統(tǒng)兼具強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和實(shí)時(shí)信息功能，從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)模式向格柵為空間單元分布模型的轉(zhuǎn)變，這一進(jìn)步極大地促進(jìn)了水文地質(zhì)研究工作。②GIS技術(shù)促進(jìn)了水下研究的真三維和四維直觀可視化水文地質(zhì)的研究。真三維和四維可視化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不言而喻，它主要依托于專業(yè)顯示功能的GIS軟件以及配套的數(shù)學(xué)模型。③將GIS技術(shù)應(yīng)用于地下地表水聯(lián)合調(diào)查方面可以增強(qiáng)分布式水文模型的作用，更加有利于調(diào)查分析和管理。目前為止二者的結(jié)合度比較差，所以因其巨大的作用，日后應(yīng)該加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)二者的集成。并且也可以和地下水模型結(jié)合，進(jìn)行重點(diǎn)的研究。④應(yīng)用WEBGIS（地下水模型緊密結(jié)合）技術(shù)。地下水模型緊密結(jié)合技術(shù)應(yīng)用在地下水研究的數(shù)據(jù)共享方面，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，讓人們通過(guò)該技術(shù)建設(shè)共享標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)，地下水?dāng)?shù)據(jù)的共享可以在全國(guó)、全地區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行。這樣可以方便工作人員或研究人員快速的獲得一手的地下水信息，促進(jìn)地下水的相關(guān)決策、評(píng)價(jià)科學(xué)化，地下水的利用合理化，從而保護(hù)水資源。⑤一體化“3S”（GIS、GPS與RS）技術(shù)。“3S”一體化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)的則更加明顯，信息化的可視、快速、精準(zhǔn)使之成為數(shù)字化水文地質(zhì)的新的發(fā)展方向。RS技術(shù)為遙感信息技術(shù)，可以在水文地質(zhì)工作中提供的空間信息分辨率高、多波段、多時(shí)相，從而獲得的信息綜合、豐富、精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)。GPS技術(shù)為全球定位系統(tǒng)，可以在研究中提供精準(zhǔn)的位置信息。此項(xiàng)技術(shù)的綜合應(yīng)用的使用之路還很長(zhǎng)，真正一體化的技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)不是采用GPS+GIS、RS+GIS結(jié)合的模式所能發(fā)揮的。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)GIS技術(shù)的情況作了基本的介紹，GIS技術(shù)是一種應(yīng)用范圍廣，不及對(duì)水文地質(zhì)研究工作、地下水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及污染物情況監(jiān)測(cè)等具有重要的作用，其最大的優(yōu)勢(shì)在于使地下水的相關(guān)工作可視化、直觀化，有助于進(jìn)行地面沉降工作的相關(guān)檢測(cè)。

但是因?yàn)镚IS技術(shù)自身也存在許多不足，相關(guān)的技術(shù)開發(fā)人員還應(yīng)該改進(jìn)技術(shù)，為科學(xué)研究工作提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。