GIS在水文水资源领域中的应用现状与发展趋势探析

钟镇龙

摘 要：水资源对人类生产至关重要，如何能更加合理的开发、利用、保护水资源是人类永恒的话题。随着现代技术的发展，新的GIS技术使人类对水文水资源的监测研究迈入了更高的台阶，本文主要讲述了GIS在水文水资源领域中所发挥的作用与应用现状，并探讨了GIS在该领域未来应用发展趋向，旨在为我国水文水资源工作提供更好的技术支持和保障。

关键词：GIS技术；水文水资源；应用进展；发展趋势

1 GIS的概念与功能特点分析

1.1 GIS的概念

GIS，也就是俗称的“地理信息系统”，它借助于计算机硬、软件系统的不断发展而产生兴起，是一种基于计算机技术发展和地理信息技术发展的信息加工和处理系统。它是一门综合性的学科，结合了计算机遥感技术、地图学、地理学和计算机科学，是用于数据输入、数据存储、数据查询、多方位查询以及显示地理数据的计算机系统。

它产生于上世纪五十年代中期，能站在综合性的客观角度上对相关数据进行分析与处理，具有很多样的地理空间信息处理的能力，如：大量数据的采集和分析、管理及输出，能够为相关研究人员或者管理人员的科学决策和规划提供准确的地理信息保证，为水文工作注入了新的活力、创造了新的发展方向。

1.2 GIS的功能特点

（1）它拥有立体空间性和动态灵活性的特点，这是其最基本的特点，能完成数据的收集、研究，输出，也是其最原始的功能。

（2）GIS并不是单一的领域，它融合了多个学科，和地理科学的融合，使其能实现实时动态检测，进行空间的区域分析，拓展了其应用范围；

（3）其准确的数据处理功能，在现代通信技术、遥感技术的配合作用下，为科学决策带来了有力的信息技术保证。

2 水文水资源研究

水资源是水文水资源研究的重点对象，水文水资源是对水资源各种情况的研究探讨，如水资源的运动情况、变化轨迹、分布状态等，通过对这些所掌握情况的分析研究，目的是要掌握水资源的发展变化规律，预测水文水资源的未来趋势，对其各种隐患提前做出应急措施，让水资源为我所用，达到人和水资源的长久和谐相处。

水文水资源的研究，需要精确的数据保证，包括水文、地理、空间等各方面的精准数据，而GIS技术的发展恰恰迎合了需求，它不仅可以精确的采集数据、分析数据，还能将其数据进行转化，以可视化方式进行直观的呈现，能帮助研究人员准确的掌握水资源的时间和空间分布特点。

3 GIS在水文水资源领域的应用现状分析

3.1 空间数据库是其核心应用部分

GIS技术以现代信息科学为基础，结合了现代计算机技术、现代遥感技术，其技术核心就是对空间数据信息的管理，具备很厉害的相关数据的收集和整理、汇总能力，它可以有效的进行空间数据收集，在扩大数据的采集范围的同时保证信息的准确性；对收集到的信息进行既定的处理与分析，并在完成后进行直观的可视化处理，除此之外，GIS技术还可以实现数据间的大集成，完成数据重构等工作。

空间数据库是进行各类数据分析的基础，它还包含了与自然与社会各方面联系的信息，类似一个大脑的中枢，能进行及时的更新，可以进行实时的查询，方便快捷、高效准确，为后续的水文监测、灾情处理、污染治理、洪水预报等行为提供依据。

3.2 基于强大数据库基础上的具体应用

3.2.1 水资源规划的应用

水资源的规划包括对水资源的整体调查；对水资源开发利用现状的调查；对水资源的保护等多种方面，其中涉及到诸多信息，如：水文现状的数据信息、水流与行政区划之间的关系、相关河流水系真实情况的调查等。GIS以其无法比拟的对时维性数据的有效获取和管理为水资源的规划提供了数据支持，在此基础上进行模型的创建、水资源的计算，并能根据数据创建不同专题，利用其图层叠加技术对某一地区的水资源完成全方位的评估，从而制定科学、合理的措施。

3.2.2 水文情报预测、防洪减灾的应用

GIS强大的信息收集和整理、汇总功能，为洪水、洪涝等水情的准确及时预测提供了重要的保证，它极大的扩大了数据采集的范围，其在水文模型、数据参数方面的准确性，为水文情况的高效、客观监测提供了保障。

GIS通过整合不同性质的数据信息，实现多层次的管理，在此基础上推理演变出洪水灾害的严重程度和灾情数据。并将社会方面、地理方面的影响因素叠加考虑在内，计算出灾害风险和可能的后果，为防洪减灾提供决策依据。

3.2.3 水污染治理和水环境管理应用

水污染是水文水资源领域的重点关注问题，是人类生产、发展的重要保证。GIS能在大范围内采集污水分布信息，建立专门的数据库，对水污染模型进行不断的填充完善，并以可视化形式呈现出来，GIS技术的应用，在有效开发利用水资源、减少水污染、水污染控制管理方面发挥了巨大作用。

水环境管理包括水文地质、地形地貌、水利工程、土壤植被等等各方面，GIS技术能够准确真实的反映出不同区域不同水环境的真实状态，通过在系统中建立模型，借助不同类型的模型、根据不同水环境的具体情况进行差别化管理，提高水环境管理的效率。

3.2.4 城市水管系统管理的应用

城市水管系统的独立开发比较简单，难度相对较小，但是对进行集成二次开发却比较困难，单纯依靠人力很难解决。GIS的空间数据处理能力就显得尤为重要。通过GIS技术，可以对水管系统进行二次开发，通过对信息的采集、编辑、采集、提取等进行优化，提高设计方案的可行性与可操作性。

4 GIS技术在水文水资源领域中的发展趋势

4.1 规范化发展方向

GIS技术虽然很重要，应用也很广泛，但从实际情况来看，仍存在着各单位沟通不畅，与其它平台交融性较差的现象，使用单位、研发单位各自为战，缺乏统一的平台，没有完整统一的规范，导致其数据格式多样，开发平台多种，对信息间的交流和共享带来了很大的不便。要想有更好的发展，统一标准、规范操作是接下来的发展方向。

4.2 集成化发展方向

虽然现阶段GIS能建立诸多专业模型，但是许多模型仍停留在数据信息的存储上，空间数据的管理功能应用仍待开掘，在对地理空间的表达、分析和决策支撑等方面仍存在着诸多不足，下一阶段应充分发挥系统的自身优势、深挖潜力，使水资源领域的相关模型和GIS的先进技术更好的融合起来，往集成化的方向努力发展。

4.3 多维化发展方向

当前仅有IVM和GRASS等少数几个GIS软件能有效的实现三维分析，即便能实现三维分析，但是在精确分析、几何建模等环节仍存在着明显的不足。由于水文水资源的时空动态性特点，我们应该努力研究出可以进行三维、四维空间分析的GIS软件技術，GIS技术应实现从独立走向兼容或者集成系统，从而实现从二维走向多维的最终目标。

5 结论与展望

综上所述，虽然GIS技术有其自有的独特性和不可替代性，已广泛应用于水文水资源领域，但仍有着很大的进步和发展空间，在标准的规范完善上、空间数据管理功能的挖掘上，在地理空间环境的使用上等方面仍需要“百尺竿头更进一步”，使水资源相关工作能再次取得新的突破。

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