地理信息系统在水文地质方面的应用

地理信息系统在水文地质方面的应用

【摘要】GIS（Geographic Information System）是运用信息技术，全面分析和管理地表空间的地理数据的专业性系统。基于我国信息化技术的发展，GIS在我国的发展时间较短。在近二十年的高速发展中，水文方面的应用也逐渐发展。本文从基本的GIS概念为切入点，主要讲述了几例在水文地质的运用。

【关键词】GIS；管理；水文

1.定义

GIS（Geographic Information System）是综合类的技术学科。是基于计算机技术的发展、遥感技术的广泛运用，再与地质学科相互辅助和结合的新型科学理论。即属于又区别于信息科学。

地理信息系统的定义最早由西方国家确定，主要目的是为了获取空间数据，并将这些数据做储存和整理，方便检索和分析，这里的数据主要指空间定位数据。对这些数据运用信息化技术进行管理，就是西方地理中心对地理信息系统的定义。在我国，对它的定义则内容涵盖的更加广泛和全面一些。国内的定义认为地理信息系统，是对承载地理信息的所有物质进行一系列的分析整理活动（数据的输入、数据的

存放、数据的修改以及进行计算和分析，再输出的过程）。这里的物质，包含文字材料、图片信息、各类型的数据。

由上，我们将地理信息系统的定义归纳总结为：针对地表空间，具有采集信息、存储数据、并能够便捷的进行维护、及时更新的功能。具有综合分析、管理和预测的特征；它的主要工具是使用计算机的软件、硬件的作用，结合地理理论知识，快速有效的分析复杂的地表空间信息。

地理信息系统的主要核心来源于计算机系统，另一方面管理和使用者则是地理信息系统表现形式和运行方式的决定者。主要内容则是通过空间的数据来体现。因此，完整的地理信息系统的构成，必须含有其核心：计算机硬件系统以及软件系统；其内容的体现：空间数据的收集。运行方式的决定者，操作人员。

2.地理信息系统的内容

（1）特定的专题信息。这一方面的内容是某一地理资源体系或地理形态的专项信息类别。是专项为某种目的服务的，具有很强的专业性和目的性。

（2）根据地域形态或区域划分不同，设定的地理信息系统。这一内容主要服务于相应的区域。是地区内对气候、资源、生态环境等地理情况的综合分析和了解的主要工具。比如国家地理信息系统。

（3）主要的系统工具。主要是计算机软件系统的工

具运用。一般性是以软件包形式出现。将所有图片信息、文字材料组合形成综合信息，借助数字化软件，将其数字化，以方便于管理和查询；

3.GIS的主要运用

国际上，地理信息系统的首次出现是在加拿大，于1964年由加拿大政府批准，称为CGIS（加拿大国家地理信息系统）。这为后期GIS的发展做了铺垫。在这之后，GIS在美国得到了高速发展，在二十年间，由美国研究开发的GIS 软件已超过两百个。

国内GIS的发展从上世纪80年代初才开始萌芽，主要由国家科技发展委员会进行组织，建立了专项的研究小组，主要规范研究我国国家资源和生态环境体系。随着遥感技术得到越来越广泛的运用，一些专门性研究所和国家高等院校开始加入到研究队伍中来。丰富了研究体系，并取得了明显的研究成绩。

关于地理信息系统的运用，在国内外主要在土地和资源的规划、勘测方面。例如城市的规划、水土流失的研究、水资源管理等方面。地理信息系统逐步发展，不再是单一的在地理、自然科学领域的运用。同时在社会科学领域中，它可以帮助社会经济的发展，进行规划管理，协助研究的作用。

3.1水文地质的地理信息系统运用

由于GIS在我国的发展时间较短，在水文地质方面的

应用还处于基础萌芽阶段。其实，水文地质方面的GIS运用在一些发达国家已经发展的较为成熟，为我国的GIS实践，提供了宝贵的经验。

3.1.1国外对水文地质方面GIS的应用的发展

上世纪90年代初，美国亚拉巴马州的莫比尔市，开展了专题讨论会。讨论了地下水模型以及水文资源运用方面的问题。这次专题讨论会还讨论了GIS的主要技术问题。比如计算机软件的应用，硬件的使用以及结合遥感系统的发展等各个方面。

紧接着美国“地理信息系统和水资源专题讨论会”的召开，在奥地利的维也纳也召开了同类型的学术讨论会，主要讨论了水文学和水资源管理的实际应用。这次讨论会比较全面的提出了GIS在水文地质专业的应用。包含了相关的决策系统，遥感技术的具体应用方法，三维立体技术以及四维技术的问题研究，低下水系统如何运用GIS系统等。

3.1.2 GIS在水文地质方面的应用形式

（1）决策支持系统：主要运用于地下水管理中，由操作者即信息管理工作人员、操作工具即主要的计算机硬件、软件系统，主要的载体即用户操作体系组成。主要作用是帮助决策者进行决策。主要方式的是数据库和基本模型库的综合利用，以构建半结构化的过程。主要的研究成果是识别和分析采集到的空间数据库。并形成相应的图像显示出

来。以Sandia国家实验室为例，在环境保护的决策系统中，提出了定量化的概率形式来评估监测井网。因为按照美国的环境恢复法要求，必须设置地下水监测系统。但是只规定了关于数量的设定，监测井网的质量和其他方面的细节之处则需要通过管理者的主观判断。这就容易形成较大的误差和环境保护结果的区别。

（2）地下水系统：主要是地下水流模型的运用。可以有效准确的模拟地下水的具体位置、地下水流量的大小以及根据测算结果，进行地下水量补给的过程。这一系列活动的原理，来源于GIS的各个方面，例如对专业模型的开发和设计。方便清楚模拟情景展示等。以水量的平衡模型来举例。主要利用数学微积分，根据水文数据、地形遥感图像，运算出区域年降水量平衡、构建一维模型。来研究某一区域的年水量是否平衡。

（3）不同的含水层确定：这一应用，可以判断出冲击含水层和深层含水层。首先运用信息软件生成地域空间图像。采集已挖掘水井的含水层深度。分析出供水的主要含水层。

（4）地下水监测网的设计：为了促使GIS性能的一体化，运用分析法和排列法等方式，验证实例已达到对空间数据的管理。因为其具有灵活形象的显示功能，在评价权重方案和监测最优监测点方面，有非常重要的作用。