方寿军

（临沧市水利水电勘测设计研究院，云南 临沧 677099）

1 GIS 技术在水文地质领域中的应用概述

1.1 水文地质学

水文地质学是地质学衍生的分支，是以地下水为主要研究对象，结合地表和地形地质特点综合勘查地下水资源量、地下水特性，进而合理开发和保护地下水资源。水文地质学主要研究地质地貌、水文气象、土壤植被及地质生态等，其工作内容主要为搜集获取信息数据，进而分析地下水资源的数量、质量、分布特征和周边地质条件之间的关系，并以文字报表、图形图像或DEM（数字高程模型）等多种形式表现，为合理开发水资源、保护水资源及预防各类地质灾害提供理论依据[1]。

1.2 GIS 技术

水文地质勘查需要大量的数据信息，且大部分勘查现场地形复杂，利用传统的人工数据采集方式，需要消耗大量的人力、物力资源，已无法满足当前应用发展的要求[2]。

GIS 空间信息系统是一门多专业交叉的学科，主要包含地理学、计算机学、遥感学等，是以计算机系统为基础，进行数据信息采集、编辑、分析等管理的综合技术系统。GIS 技术在我国的应用始于20 世纪70 年代初，技术的应用既节省了水文地质研究的时间，又显著提高了水文研究的精度，推动了水文地质学的快速发展[3]。

GIS 技术在水文地质领域的应用，主要是利用计算机系统，分析卫星遥感监测数据，实现对水文信息的搜集、汇总、分类与分析，全面掌握地下水资源现状，预测发展趋势，提高地下水资源规划的科学性。GIS 技术的应用不仅可以有效解决传统水文监测管理存在的各种瓶颈问题，还可以为地理信息系统的完善提供理论支持，对全面提升水资源开发利用与综合保护具有重要的促进意义[4]。

2 GIS 技术在水文地质领域中的应用

2.1 水文信息监测

GIS 技术具有时空数据整合特性，不仅能实时监测各区域内的水文信息，同时还能处理和利用水文信息数据，为水文信息监测工作提供依据。如利用GIS 技术预测水文设计模型中的各项参数，在获取精准数据的基础上，提高水文模型的应用质量[5]。在数字高程模型中，将水力学相关技术与GIS 技术进行有机融合，增强水文信息监测工作的真实性和针对性。

2.2 水资源专题规划图的绘制

水资源规划的主要任务，是利用GIS 技术建立多种基础数据库，比如GIS 图形库、水资源实测数据库等。传统的水资源规划需要相关工作人员在现场进行实地测量，耗时长、误差大，而GIS 技术的引入，使得规划设计更加方便、快捷，同时该技术操作简便、数据更新快。

GIS 软件系统能根据不同需求，规划并绘制水资源供需图、水资源污染分布图等多种类型的水资源专题规划图。利用GIS 所具备的强大空间分析能力，不仅能完成人口分布、水资源空间分布等定量分析，还能确保规划设计的精准度，进而依托GIS 强大的查询和分析功能快速、直观地完成研究区域内规划设计的可行性方案，为水资源的实时监测、规划设计和评估工程质量提供理论依据。

2.3 水文地质调查

水文钻探、物探以及地质测绘是水文地质调查的主要内容，GIS 技术在地下水资源监测中，可以实时搜集水文数据资料，建立数据库，实现可视化操作，包括可视化显示、查询及信息检索，同时还能预测水文地质的动态发展趋势，以便于探索地下水资源变化规律。此外，通过GIS 技术能建立数据平台与数据模型，提供较为完善的数据信息，提升调查与监测效率，尤其是将GIS 技术与全球定位技术、遥感技术相结合以后，能大幅度提高调查效率与评价精度，为地下水资源的管理决策提供科学建议。

2.4 水质评价

受到外界环境与人为因素的双重影响，地下水水质会经历较为复杂的演化过程，最终成为难以解决的地下水污染问题。GIS 技术可以通过对信息的综合分析功能及建模方式解决地下水水质恶化问题。利用GIS 技术动态模拟污染物的空间分布规律，当出现地下水污染事故时，能快速掌握污染源发生的地点、水文现状等相关信息，从而及时判断出水体污染强度，以便做出适宜的应急措施。

2.5 地下水资源管理

GIS 技术在地下水资源管理中的应用，主要集中在水资源规划设计、开采以及调度三个方面[6]。因此，对水资源分区后，利用GIS 技术可以构建出科学高效的管理模式，直观呈现水资源分布情况及水量动态变化趋势，并能实时建立水资源管理模型，提升水资源管理与决策成效，达到节约用水的目的。

2.6 水灾预防

当前GIS 技术已广泛运用于现代洪水预报工作中，成为水情预报领域的主要技术手段。在水灾预防中，采用GIS 技术可以建立信息化管理平台，进行水文空间数据的信息收集、查询、搜索等工作，极大程度上提升了各项信息资源的利用率。

GIS 技术在灾情风险分析与区域规划中发挥着重大作用。利用GIS 技术对排水设施进行规划设计，可以快速做出应对措施，可视化地协助城市排泄洪涝积水。此外，GIS 技术能模拟计算洪水的发生概率及强度，有效评估洪灾的危害程度，准确核算各项损失，进而完善GIS 水灾评估机制，为防洪、防汛提供决策依据。

2.7 地下水资源保护

地下水资源保护主要从水源保护区划分、监测网络设计与优化、污染源调查与评价和地下水脆弱性评价四个方面入手[7]。地下水脆弱性评价是地下水资源保护研究中的重大课题，利用GIS 技术与DRASTIC模型的结合，能建立承压水评价体系，更加科学地分析地下水脆弱成因。

GIS 技术与RS 技术结合。通过RS 技术实时精准地获取水资源资料，利用GIS 技术进行数据分析整理，建立专用水资源保护系统，在GIS 系统中输入各类水文数据资料，可模拟地下水资源污染的发生演变情况，并通过图像形式呈现出来，以验证水资源保护方案的可行性和实施效果。

3 GIS 技术在水文地质领域中的发展趋势

GIS 技术具有实时准确获取信息、操作管理方便、动态监测空间信息等多种优点。GIS 技术的超强功能，使其广泛应用在水文地质领域的地下水资源开发利用、水资源保护、防洪减灾、地下水资源监测建模及水质评价等方面。GIS 技术不足之处表现在，数据分析能力有待提升、互操性较差等。但随着信息技术和水文地质学科的不断发展，在水文地质领域的发展趋势体现在以下几个方面。

3.1 集成化建模

GIS 技术和RS 技术都具有丰富法人栅格信息，且两者的栅格数据与地下水数值模型的离散网格相似度较高。因此，充分利用RS 的动态监测和GIS 技术空间数据处理能力，将现有的计算模型转化为栅格数据的分布式模型，进而能实现GIS 技术、RS 技术和地下水数值模型的有机集成。

3.2 多维化分析研究

现有的GIS 技术在水文地质领域并不能完全实现三维或四维可视化分析，在实际应用中无法满足部分工作要求，尤其体现在水文地质勘测、地下水动态分析和模型运行结果分析等方面。因此今后应加强研究多维化立体技术，充分利用GIS 技术，不断开发多维可视化空间显示软件，以便更好地服务于水文地质工作。

3.3 创新3S（GIS、GPS、RS）技术的应用

GIS 系统可以对地下水文地质进行空间信息监测，GPS 系统可以通过高精度的定位技术提高水文地质信息监测的速度和精度，RS 技术能搜索到分辨率较高的地质空间信息，且不受时限、波段的影响，“3S”技术的结合将进一步提高水文地质工作的效率、信息精度及宏微观信息的实时性[8]。目前我国并未实现3S一体化技术的应用，大部分地区仅采用单项或2S 技术模式，没有充分发挥“3S”技术的优势。后期应充分发挥“3S”技术的主导作用，创新“3S”一体化技术，实现水文地质工作现代化、多元化发展。

3.4 与人工智能相结合

随着科技社会的发展，可以用GIS技术与人工智能技术相结合，以缓解操作人员的工作压力和操作危险性，而且可以避免因工作人员主观或疏忽出现的数据误差，有效提高工作的效率和精度。

3.5 趋向标准化和规范化

GIS 技术的局限性表现在缺乏针对性，其数据库和相应的应用平台的数据格式存在一定差异，部分数据不能正常使用[9]。因此，未来应积极完善GIS 软件平台，制定完善的统一标准，统一数据格式，构建完善的应用模型，规范GIS 技术在水文地质领域的应用标准，逐步实现信息资源共享。

4 结语

GIS 技术在水文地质领域应用广泛，如水文信息监测、水资源专题规划图的绘制、水文地质调查、水质评价、地下水资源管理、水灾预防和地下水资源保护等方面。但在实际应用中仍存在诸多问题，如数据分析能力弱、互操性差等，因此在未来的研究中，应加强GIS 技术与GPS、RS 等技术的集成，加大多维可视化软件的开发，积极融合人工智能，逐步提高GIS 技术应用的标准化和规范化，为GIS 技术在水文地质领域的快速发展提供充足动力。