研究GIS技術在水文地質領域的應用進展

任 偉

經濟的快速發展，各種不同類型先進技術手段在各領域中的應用范圍相對比較廣，目前地下水在各領域中的應用受到人們廣泛關注和重視。特別是在農業灌溉用水中具有實質性意義，但是由于近年來地下水資源的過渡開采，以及其自身呈現出這一系列特點，有時經常會出現沼澤化以及巖漬化等諸多問題。地下水資源的過度開采，會導致地面沉降等諸多災害的發生，對于環境的保護也會造成不良影響，甚至會影響到國家經濟的建設和發展?；诖?，在水文地質工作實施過程中，以GIS技術為基礎，實現有針對性的改革和創新，這樣才能夠實現對現有諸多問題的妥善處理，以此來推動水文地質的穩定可持續發展。

1 GIS技術

GIS技術，是融合了計算機技術、測繪技術和地理技術的一種空間信息系統，以地理空間為基礎，采集、分析、處理地理信息，為相關研究工作提供空間和動態的地理信息，GIS技術能夠將表格數據轉化為地理圖形。GIS技術應用范圍較為廣泛，可以應用到水文地質領域中，幫助水文地質工作進行信息數據的采集、分析和處理。地理信息系統處理的對象包括空間定位數據、圖形數據、遙感圖像數據等。GIS技術具有數據綜合、模擬與分析評價能力，能夠實現地理空間過程演化的模擬和預測。

2 水文地質領域中GIS技術需求和現狀

水文地質工作流程眾多、內容復雜，而將GIS技術應用到水文地質領域中，能夠采集、處理海量的水文地質信息，提高水文地質研究的質量和效率，促進水文地質工作的深入發展，因此水文地質領域工作需要GIS技術的支持。

當前GIS技術在水文地質領域中應用廣泛，而由于水文地質工作環節復雜，涉及較多的利益環節，應該對水文地質工作的各個環節進行系統化管理。而借助GIS技術可以幫助水文地質工作進行有效管理和深入開展，GIS技術與計算機技術相結合，能夠科學處理水文地質模型，避免出現信息錯誤、數據偏差等問題。GIS技術能夠建立評測模型，繪制地下水的等級圖，觀察水質變化情況。GIS技術貫穿水文地質工作的各個流程，能夠推動水文地質工作的進一步實施。

3 GIS技術在水文地質中的應用局限性

GIS技術在水文地質領域中的應用，現有諸多技術并不是很完善，存在部分缺陷問題需要在實踐中進行不斷完善和優化。在收集以及處理技術的選擇和應用中，該技術能夠顯示出來的信息并不是很完善，缺少標準化管理。目前雖然現有國家標準已經為GIS建模提供可靠依據作為支持，但是無法為建模提供可靠的數據參數作為保障。在信息共享方面，對于水文地質領域的GIS技術應用問題也會造成一系列的限制影響，現階段相關政策以及法律法規等，必須要在實踐中得到不斷完善和優化，這樣才能夠將管理體制在其中的作用和價值充分發揮出來，滿足目前技術對地理信息共享提出的個性化需求。在技術平臺構建和應用中，現階段的整個平臺規模普遍比較小，現有諸多組件技術過于滯后，缺少創新性特點。GIS技術在應用時，對于遙感技術的整體應用空間相對比較大，建模技術以及集成技術相互之間的有效結合，要在實踐中進行完善和優化，這樣才能夠保證精細化管理工作的全面有序開展，促使仿真效果得到提升。

4 GIS技術在水文地質中的應用

4.1 GIS 技術在水災預防中的應用

GIS在現代化水災預防體系的構建和應用中具有實質性意義，結合目前各地區防洪抗汛辦公室所使用的信息化管理系統，可以實現與GIS技術之間的高效結合。結合過去水災總結中提出的一系列資料以及數據等，可以直接將現有諸多材料信息全部都儲存在對應數據庫當中，將其作為抗洪救災分析時的重要來源。這樣不僅能夠對工作人員分析過去的抗洪防汛經驗提供便利條件，而且能夠推動整個水文地質的穩定可持續發展，將其作為區域范圍內在預測時的重要參考依據。相關部門對信息化管理系統進行構建和應用時，要結合管理以及決策管理中提出的一系列要求，促使其可以實現有效融合，在保證數據信息具有決定性的同時，能夠促使工作人員的決策業務處理水平得到有效提升。根據GIS技術在提出和應用時的基本原則，對施工現場的地貌以及圖紙數據等展開深入分析，保證定位的準確性和有效性，這樣才能夠對符合要求的應對方案進行編制和落實。GIS技術與信息化管理系統之間的高效結合，能夠保證系統得到不斷完善和優化，為工作人員在整個轄區范圍內與水土情況的分析提供便利條件。對于可能會出現的水土流失等問題進行及時有效防范處理，GIS技術在水災預防體系的構建和應用中，能夠體現出其自身的層次化決策作用。結合GIS系統可以對水災區域范圍內出現的一系列現象進行分析，對管理體系進行構建和落實，同時對整個轄區范圍內的災情進行有效管控，這樣才能夠達到良好的防控效果。

4.2 GIS 技術在水資源管理中的應用

GIS技術與水資源管理之間的高效結合，可以將其應用優勢特點體現在各方面，特別是在水資源開發中，對GIS技術進行合理利用、有效管理和控制。對水資源進行有效開發的同時，能夠保證水資源整體利用得到提升，地下水管理體系結構進行應用時，要結合目前GIS技術提出的一系列要求，這樣才能夠保證其建模思想優勢特點充分發揮出來。對地下水環境展開有針對性的建模處理，保證地下水資源開發方案在編制和實施過程中的有效性和針對性，滿足該方案實施提出的一系列要求。根據GIS技術在應用時的特點，對地下水資源涉及到的諸多信息進行全方位有效收集和處理，幫助工作人員以更加直觀的方式對整個轄區范圍內地下水資源的具體分布情況進行直觀掌握和了解。對傳統地下水管理中存在的不足問題進行有效處理，在保證決策具有一定精準性的同時，可以促使地下水資源整體利用率得到提升，保證水資源管理工作的全面有序開展。

4.3 GIS 技術在水位線圖繪制中的應用

水位線繪制可以被看作是某些地下水管理體系在構建和實施過程中非常重要的組成部分，根據GIS技術在應用時的特點和要求，技術人員可以對地下水位線進行準確繪制，保證水位線圖的高質量，為各項工作的全面有序開展提供可靠依據作為支持。以GIS技術為基礎，對水位線圖進行繪制時，要對建模思想進行合理利用，主要是以TIN和CRD建模方式為主，對TIN模型進行構建和利用時，要對地下水位線的具體變化形式展開綜合分析，將線圖方式作為基礎，這樣能夠以更加直觀的方式呈現出來。通過對其具有仿真性特點建模手段的合理利用，能夠幫助工作人員對地下水位的變動情況有更加深刻的認識和了解。在地下水位動態變化的影響下，可以對地下水位實施方案進行編制和落實，針對地下水位呈現出的一系列異常情況進行及時有效反饋，保證水資源得到及時有效調整，促使自身能夠處于正常狀態。CRD建模是GIS技術在應用時的重要組成部分，與TIN建模之間能夠實現有效互補，保證建模效果得到強化，這樣才能夠將GIS技術的應用優勢特點充分體現出來。

4.4 GIS 技術在地面沉降監測中的應用

由于目前地下水資源的過度開采等因素影響，導致地面沉降問題發生率相對比較高，為了實現對該問題的有效規避，以GIS 技術為基礎，能夠針對地面沉降的相關問題進行有效處理。由此可以看出，地面沉降監測在實施過程中，可以將GIS 技術在其中的作用和價值充分發揮出來?，F階段地面沉降監測體系的構建和應用時，可以對GIS 技術進行合理應用，該技術無論是在沉降預測或者預防方案編制等各方面，都能夠將其自身的作用和價值充分體現出來。特別是在地質部門應用預防地面沉降信息化系統的基礎上，可以幫助工作人員對地面沉降幅度以及趨勢等進行及時有效預測，保證預測結果的準確性。該系統主要是在Arc 平臺和Map-basic 語言開發基礎上進行有效推進，對未來一段時間范圍內地面沉降的整體發展趨勢進行科學合理的預測和分析。對符合要求的地面沉降方案進行編制和落實，這樣才能夠從多個角度出發實現對地面沉降問題的有效規避。預防沉降系統在構建和實施過程中，要結合GIS 技術的應用現狀，以此來體現出沉降預防體系的可視化作用。對專業性的軟件平臺進行合理利用，這樣能夠針對地面沉降預防情況進行科學合理的模擬處理。針對影響地面以及水面的諸多要素進行客觀合理判斷，對符合要求的地面沉降體系進行構建和落實，這樣才能夠實現對地面沉降問題的有效預防。

4.5 GIS 技術在水質評價中的應用

現階段在整個地下水質量評價體系構建和實施過程中，可以實現與GIS技術之間的有效結合。地下水污染治理本身具有一定復雜性特點，所以要對水質當中是否存在嚴重污染物等進行客觀合理判斷，對污染物的類型以及含量進行確定，同時要對地下水質量評價展開綜合分析，保證各種不同類型的標準能夠落實到實處。相關部門需要投入大量精力，才能夠保證地下水質量評價工作的全面有序開展。由此可以看出，在水質評價體系構建和實施過程中，會涉及到的數據信息相對比較多，同時對數據信息的處理要求越來越高。為了實現該目標，以GIS技術為基礎，能夠保證地下水數據采集工作的全面有序開展，提高采集效率以及質量。通過對智能化系統的合理利用，可以實現對數據集成分析處理，這樣能夠保證整個地下水平價體系在構建和應用時的規范化以及高效化。結合目前水質評價工作展開現狀，通過對GIS技術的合理利用，能夠對水質的具體情況進行更加直觀的掌握和了解，同時以智能化系統為基礎，保證各種不同類型的專業化數據分析工具可以得到合理利用，促使數據分析效率以及質量得到提升。對水質評價方案的編制和落實，這樣才能夠保證水質污染物分析精準度得到提升，以此來保證水質評價工作的全面有序開展。

4.6 GIS 技術在地下水保護中的應用

GIS系統在構建和具體應用中，尤其是在地下水水質探測中可以實現合理利用，整個應用過程相對比較完善，地下水保護工作也是目前我國水資源開發和利用時的重中之重。在地下水資源保護中，要將GIS技術的應用作用充分發揮出來，這樣不僅有利于對地下水流量進行準確有效的監測和分析，而且還可以對其受污染程度進行判斷。以該技術為基礎，對符合要求的監測網絡體系進行構建和利用，為地下水資源污染調查提供可靠依據作為支持。

5 GIS技術在水文地質領域的未來發展趨勢

5.1 信息標準化

GIS技術在應用過程中，其重點是在數據信息的處理方面，要針對施工現場設計到的諸多數據信息展開精準的采集以及共享，保證數據自身的應用作用和價值充分發揮出來。目前我國在數據標準化以及共享化等各方面的探索相對比較深，對于數據信息的標準化實施可以起到良好的推動效果。但是目前應用時，對于數據信息的標準化要求普遍比較高，現有眾多標準體系的建設和應用無法滿足實際要求。比如GIS 技術在具體實踐分析中的應用，要保證其能夠針對現場采集到的各種數據進行及時有效的分析和處理，整個過程對數據的重視程度普遍比較高，要保證數據標準能夠落實到實處，這樣才能夠為數據的公開以及共享等打下良好基礎。所以在后續GIS系統的開發以及利用中，要對符合要求的高標準數據規范體系等進行構建和落實，這樣才能夠滿足GIS在數據方面提出的基本需求。

5.2 集成建模

GIS技術在水文地質中的應用，尤其在建模方面的應用優勢特點相對比較明顯。在實施過程中，可以深入到施工現場內部，對現場環境進行分析，以高質量建模的方式，為工作人員分析實際情況提供參考依據。高質量建模的根本目的是為了實現與集成技術之間的有效連接，促使集成技術與建模之間可以形成一定的結合關系，以此來保證GIS建模的專注度以及精準度得到有效提升。對模型進行購價和具體應用中，可以將模型在應用時的價值等體現出來，同時對水文工作中相對比較復雜的問題進行妥善處理。在水文工作中，有利于將其自身的應用作用和價值充分發揮出來，對參數進行選擇和利用，可以被看作是水文建模中的重中之重，結合集成技術的應用優勢特點，有利于保證數據收集以及分析的精確性得到提升，為GIS建模工作的有序開展提供保證。

5.3 結合遙感技術

GIS技術與遙感技術之間的有效結合，可以將GIS技術在水文地質中的應用作用和價值體現出來。兩者之間的高效結合，具有一致性特征，對GIS技術中的格柵體系可以起到良好的改善和優化效果，促使GIS 技術在應用時的精細化水平得到有效提升，強化其應用性能。比如在水文地質工作開展中，對地下水離散網格進行科學合理的構建和利用，實現與GIS格柵技術之間的有效結合。對現場環境的格柵化處理情況進行客觀分析，保證其應用性能得到完善和優化。對遙感技術進行選擇和利用時，要結合遙感技術在地下水資源動態監測方面的優勢特點，這樣不僅有利于為工作人員提供便利條件，而且還可以保證水資源的分布具有科學性、合理性。

5.4 可視化建設

水文地質工作可視化技術有待進一步提高。水文地質工作大多采用二維建模機制，應用GIS 技術實現真三維的案例較少,水文地質工作立體化效應不足，因此要將水文地質領域的研究與可視化相結合。地下水的運動狀態以及模型的運行都是四維的,因此在未來的水文地質研究中，可以向四維可視化方向發展,使得水文地質工作與GIS 技術的結合方向呈現三維或更多維度，借助專業軟件與GIS 技術相結合，實現更高層次、更高質量的建模，為相關人員提供更科學合理的決策方案，從而提升水文地質工作的立體化效應，實現真三維或四維可視化研究，提高水文地質工作的可行性。

5.5 “3S”一體化深入應用

“3S”一體化指的是將GIS、GPS以及RS進行綜合運用，單獨運用3S中的任何一種技術往往無法滿足一些水文地質工作的需要，要綜合利用這三項技術的優勢，彌補彼此的不足，才能提高水文地質觀測、信息處理、分析模擬的能力?！?S”一體化應該融入專家系統(ES)、虛擬技術(VR)以及決策支持(DSS)等先進技術，建立綜合的管理評價系統，為水文地質資源的開發提供科學可靠的依據，進一步推動水文地質工作的發展。目前3S系統還存在許多不足之處，因此要進行深入地研究和建設，促進3S一體化技術在水文地質領域中的應用。

6 結語

GIS技術在目前水文地質領域中的應用具有非常重要的影響和作用，不僅有利于對現有諸多工作提供便利條件以及可參考數據信息，而且還可以保證地下水勘察工作的有序開展，為勘察結果的準確性、可靠性提供保證，以此來實現水資源的有效保護。