GIS在水文水资源方面的应用

水文水资源与GIS的应用

专业班级：水文与水资源10-2班

学号：3100205220

姓名：覃振贵

GIS在水文水资源方面的应用

GIS的简介

进入21世纪以来，人类社会已经全面进入信息时代，信息技术正在深刻改变着人类生活与社会面貌。作为全球信息化浪潮重要组成部分的地理信息系统的建设与应用、日益受到科技界、企业界和政府部门的广泛关注。地理信息系统、遥感技术和全球定位技术三者有机地结合，构成科学地理学日臻完善的技术体系，引起世界各国普遍的重视。其中地理信息系统是管理和分析空间数据的科学技术，它几时而准确地向地球科学工作者、各类管理与生产部门提供有关区域分析、方案优选、战略决策等方面可靠的地理信息，这就是地理信息系统的主要职能。地理信息系统正在成为IT领域重要的发展动力之一。一个完整的地理信息系统一般由硬件、软件平台、信息功能模型4 个要素组成。一般习惯将GIS 特指作为特定软件系统开发工具的通用地理信息系统平台, 而将在GIS 平台上开发的用于实际应用目的的数据、模型和计算机程序的总和称为地理信息系统, 作为一种20 世纪60 年代才开始出现的新兴技术, GIS 表现出了巨大的发展潜力, 经过30 多年的发展, 今天的地理信息系统从硬件、平台、信息、功能直到应用领域等方面都发生了革命性的变化。GIS系统应包括计算机系(软件和硬件)、地理数据库系统、操作管理人员3部分。从软件来看, GIS有数据输入系统: 负责采集、预处理和数据转换; 数据存储和检索系统: 负责组织和管理空间数据和属性数据, 以便数据查询和编辑; 数据处理和分析系统: 负责对系统中的数据进行各种分析计算, 如数据的集成、参数的计算、空间拓扑及网络分析; 输出系统: 负责打印表格、图形或绘图。

GIS 在水文水资源方面的应用

（1）GIS对水文数据信息的管理与分析由于水文数据的时空分布复杂, 涉及地形、地貌、地质构造、水文地质条件、河流水系、水文气象、土壤、植被和

水利工程等诸多因子, 反映这些因子及各因子间相互关系等的数据量十分庞大, 而且有些因子随时间变化很快, 其获取、存储、查询、处理费时、费力, 地理信息系统为解决上述问题提供了有利的技术手段。由于水温是信息十分密集的行业，它包含了这个流域内的所有与水相关的水位、流量、降水等，它还包括地形、地貌、地质构造、气象、土壤、植被等数据。要整理这些数据要花费很大的精力。地理信息系统的应用对整合水文信息及应用提供了新的技术手段。G IS的交互式图形处理和自动制图工具的运用, 增强了数据管理与分析的可视性, 提高了水文信息的管理和应用水平。随着网络技术的迅速发展, 利用G IS作为技术平台集成水文信息, 在网上发布水文信息提供用户检索、浏览, 使水文信息数字化、社会化是必然的趋势。

（2）GIS 与水文模拟大部分水文学问题具有明显的三维空间性质, 因此, 水文模拟较强调复杂的空间分配模型的运用。水文模型的产生是对水文循环规律研究的必然结果,水文模型在水资源开发利用、防洪减灾、水库、道路、城市规划、面源污染评价、人类活动的流域响应等诸多方面, 得到了广泛应用。近年来, GIS 在水文模拟中得到了广泛应用, GIS 不仅可以管理空间数据, 用于模型的输入输出, 而且, 可以将水文模块植于GIS 系统, 用户只需根据GIS 开发的界面操作, 不需涉及水文模型本身。在传统的水文模型中, 通过获取的降水、蒸发、气温、水位、流量等资料, 对湖泊、河流等降水一径流关系的描述, 来模拟流域的水文特性。地理信息系统技术的引入, 利用地图功能把流域内的地质地貌、土壤植被等地理因素数字化应用到产汇流理论中, 为流域综合研究提供了一种新的思维方法。同时嵌入了多种传统的概念性水文模型, 根据自动提取的流域参数进行水文模拟, 可以用于洪水预报、水库设计、城市规划等。

（3）GIS 与水资源管理及规划今天, 水资源已经成为社会稳定及可持续发展的主要因素, 水资源的科学规划, 合理利用是当今社会资源配置的重中之重的大问题。而水资源的分布、蓄量, 开发利用程度, 供需状况, 水资源的管理都与地理有关。GIS在研究地表水资源的空间分布、调配, 以及地下水资源勘察、规划和开发中得到广泛应用。G IS系统可以采集、管理和分析地下水的埋深、蕴

藏量、地表水补给等大量的信息, 为合理开发、保护、管理水资源提供科学的决策。还可以完成流域内水资源蓄量、分布、水资源与人口分布关系的分析、水资源与区域社会关系的分析、预测信息分析等, 并以地理分布方式查询和管理相关信息, 为规划管理服务。

（4）水环境污染防治及管理水质污染是我国面临的最为严重的环境问题之一, 水环境污染防治问题涉及的区域范围广、数据量大, 防治水质污染已成为我国环境保护的一项紧迫的任务。通过G IS集成可以对水功能区内水资源开发利用, 纳污能力, 污染源分布, 排污口监测, 污染物排放标准及相关预测信息等, 进行单一或组合查询,为防治水环境污染提供决策依据。GIS 在区域水环境管理中的应用就是将水环境管理相关数据与各种水质模型、规划模型、评价模型及其他社会经济模型等相结合, 集成为区域水环境管理信息系统、决策支持系统或专家系统,为区域水环境管理决策提供依据。

（5）水情防汛洪涝灾害防治我国是缺水国家, 但每年因洪涝灾害造成的经济损失也非常严重。将GIS与GPS和RS结合, 集成实时水情信息数据库, 建立洪水预警和防汛减灾决策系统。不仅可快速传递水情信息, 实时查询特征水位、最高水位、最大流量、水位过程、流量过程、降雨量分布等水情状况, 还可动态获取洪水演进的数据, 动态分析洪水情势, 预测未来洪水变化趋势, 进行快速的洪水预报; 并确定最佳防洪减灾的洪水调度方案, 进行相应防洪措施, 力争将洪涝灾害的损失降低到最小程度。

（6）GIS在水土保持中的应用水土流失的类型多种多样，包括水蚀、风蚀、冰川侵蚀、冻融侵蚀、重力侵蚀等各种类型，并且有大量的滑坡、泥石流、崩岗等山地灾害。可见，流域的水土保持工作是一个长期而艰巨的任务。进入上世纪80年代以来，日趋严重的水土流失问题引起党和国家及全社会的高度重视，先后在主要江河流域实施了多个水土流失综合治理工程，并在重点防治区建成了水土保持监测站网。同时利用遥感（RS）技术的周期性和视域广的特点、地理信息系统（GIS）强大的信息管理和分析功能以及全球定位系统（GPS）的高精度定位的特点，使流域内有关水土流失的大量信息得到统一管理，并应用GIS技术来管理