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摘要：水文地質信息是反映地下水及其环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律的信息，它的获取、储存和分析是水文地质研究的基础工作。本文在分析了水文地质信息及基于 G I S 的水文地质信息系统特点基础上，对基于 G I S 的水文地质信息系统定义、总体结构及基本功能进行了详细分析。
关键词:GIS 水文地质 信息管理系统
中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：
矿井水文地质信息系统是专门服务于矿井水文地质工作的专业化信息系统。一方面,它们为矿井水文地质工作者提供了水文地质数据、信息的输入、存储、查询、统计、分析、计算、各种报表、图件的输出以及水文地质评价、预测、预报等多方面的信息处理手段和决策支持工具,从而极大地提高了矿井水文地质资料、数据的利用率以及基于这些信息进行决策的可靠性;另一方面,在矿井水文地质实践中,无论在信息分析、处理方面,还是在管理、决策支持方面都在不断向矿井水文地质信息系统提出更高的要求。这在很大程度上又促进了它们的进一步发展。多元化、智能化、三维可视化及多媒体化已成为矿井水文地质信息系统发展的主要方向。
1水文地质信息特点分析
水文地质信息是指反映地下水及其环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律的信息。其中信息的获取、储存和分析是水文地质研究的基础工作。水文地质信息具有如下特点:（1)空间特性。地下水及影响地下水资源的诸因素具有空间分布的性质，这就决定了描述地下水赋存和运移的数据都与地理坐标有关，是典型的空间型数据。（2)动态特性。地下水与一般矿产资源的主要区别，表现在具有流动性、可恢复性、动态性等特点，通过补给、径流、排泄的运动方式，循环交替，显示了有规律的动态特征。反映地下水状态的信息，需要根据地下水的变化特点，实时更新和补充。（3)多源信息特性。影响地下水赋存、运移的因素是多方面的，概括起来包括自然地理、社会经济、基础地质、水文地质、地质生态环境等五人类；信息的表现形式呈多样性，有图形、图像、文字、报表、DEM等，同时数据可以来自不同的载体、不同的尺度 。
2地理信息系统(GIS)
地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一个以采集、存储、处理、分析和显示与空间和地理分布有关数据的决策支持系统。地理信息系统同一般的事务处理系统、管理信息系统及自动成图系统的主要区别在于地理信息系统处理的数据是地理空间分布数据,它不仅管理空间实体的属性数据,而且还要管理反映空间实体位置及相互之间拓扑关系的空间位置数据。它把两者有机结合起来进行协调管理和分析,使用户既可看到空间对象的位置分布,同时又可知道它们各自具有些什么样的信息;既可根据属性信息查询空间位置,又可根据空间位置来查询相关的属性信息。地理信息系统一般都配有功能强大的分析模型用于空间分析,如叠加分析(Overlay)、缓冲区分析(Buffer)、网络分析(Netware)等。可以说空间查询与空间分析是地理信息系统的核心所在,是基于空间信息进行评价和决策的重要技术手段。在矿井水文地质工作中有大量数据是与空间位置分布密切相关的,如各种地质构造,地质界线,含、隔水层分布,地表水体,观测孔,井下涌水点等等,这使得地理信息系统在矿井水文地质中的应用也日益广泛和深入。如在地理信息系统的支持下进行煤矿水害预测。
3系统的总体结构及基本功能分析
3.1系统的总体结构
水文地质信息系统具有对水文地质空间数据的管理、查询、分析和可视化表达等功能。它应由空间数据管理、应用模型管理、空间分析、数据转换、空间数据查询与检索、系统管理等模块组成。该系统应能充分运用空间数据管理、空间数据分析、多功能图形输出之功能，不仅能够对所有有关的勘查、观测资料进行有效的统一管理，随时为用户提供空间查询信息服务及多元信息的空间综合分析服务，而且能够充分挖掘与地下水的分布、发育规律有关的信息，对地下水资源性质、开发潜力、开采模式以及与地下水开发有关的地质生态环境等问题进行综合评价，并根据用户需要，随时加工和输出不同功能的信息数据和图件，从而为统一规划、开采、管理地下水提供科学依据。
3.2 系统的基本功能
3.2.1 空间数据的管理功能
数据库是数据存储与管理的最高层次，是一种先进的软件工程。水文地质信息系统数据库是区域内一定水文地质及其相关特征以一定的组织方式存储在一起的相关空间数据的集合。空间数据既包括图形数据、属性数据，也包括以外挂数据库形式组织的水文地质动态数据，空间数据的管理由空间数据管理子系统来完成[5]。空间数据库管理功能除了与属性数据有关的 DBMS 功能之外，还包括对空间数据库的定义、空间数据的导入、存贮、管理、查询、检索、统计、显示和更新，并实现图形数据与外挂属性数据的链接。它既为信息的查询、分析、输出提供信息源，又是空间分析结果数据的归宿 。
3.2.2 应用模型的管理功能
开发地下水系统分析的应用模型，已成为 GIS 技术在地下水资源管理与评价中进一步发展的重要动力和标志。水文地质信息系统模型库中需要建立的专题分析模型由空间统计分析模型、地下水量计算与评价模型、地下水流数值模拟模型、水质与地质生态环境综合评价与分析模型等四大类模型的若干个模型元组成，模型库管理系统具有对模型的添加、删除、存取、检索等管理功能。
3.2.3 空间分析功能
空间分析功能是 GIS 的一个独立研究领域，它的主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系，挖掘更深层次的新的信息。它不仅仅成为 GIS 区别于其它类型系统的一个重要标志，而且为用户提供了灵活地解决各类专业问题的有效工具。
4结语
研究分析了水文地质信息系统特点，即其具有空间特性、动态特性及多源信息特性，提出了基于 GIS 的水文地质信息系统的概念和总体结构，并具体分析了其空间数据的管理功能、应用模型的管理功能和空间分析功能，分析过程及结果将为水文地质信息化的深入发展提供必要的技术支持。
参考文献
[1] 乔羽佳,万新南.地理信息系统在编制龙泉煤矿综合水文地质图中的应用[J].华北水利水电学院学报,2007,28(6):63-65.
[2] 戚文云,刘惠德,郭向坤.基于 GIS 的矿山水文地质信息管理系统的研究[J].矿业快报,2007,23(3):45-47.
[3] 梁煦枫,王哲,曾永刚.基于 GMS 的水文地质结构可视化研究——以天山北麓为例[J].地下水,2006,28(6):79-82.
[4] 崔学慧,陈鸿汉,陈宏坤,秦延军,刘大为.基于 ActiveX的区域水文地质GIS 系统及工程辅助设计[J].吉林大学学报:地球科学版,2006,36(1):91-95.
[5] 杨旭,黄家柱,袁丁,陶建岳.基于GIS的水文地质基础数据管理系统的开发[J].计算机应用与软件,2005,22(3):19-21,36.
关键词:GIS 水文地质 信息管理系统
中图分类号：F407.1 文献标识码：A 文章编号：
矿井水文地质信息系统是专门服务于矿井水文地质工作的专业化信息系统。一方面,它们为矿井水文地质工作者提供了水文地质数据、信息的输入、存储、查询、统计、分析、计算、各种报表、图件的输出以及水文地质评价、预测、预报等多方面的信息处理手段和决策支持工具,从而极大地提高了矿井水文地质资料、数据的利用率以及基于这些信息进行决策的可靠性;另一方面,在矿井水文地质实践中,无论在信息分析、处理方面,还是在管理、决策支持方面都在不断向矿井水文地质信息系统提出更高的要求。这在很大程度上又促进了它们的进一步发展。多元化、智能化、三维可视化及多媒体化已成为矿井水文地质信息系统发展的主要方向。
1水文地质信息特点分析
水文地质信息是指反映地下水及其环境固有的数量、质量、分布特征、联系和规律的信息。其中信息的获取、储存和分析是水文地质研究的基础工作。水文地质信息具有如下特点:（1)空间特性。地下水及影响地下水资源的诸因素具有空间分布的性质，这就决定了描述地下水赋存和运移的数据都与地理坐标有关，是典型的空间型数据。（2)动态特性。地下水与一般矿产资源的主要区别，表现在具有流动性、可恢复性、动态性等特点，通过补给、径流、排泄的运动方式，循环交替，显示了有规律的动态特征。反映地下水状态的信息，需要根据地下水的变化特点，实时更新和补充。（3)多源信息特性。影响地下水赋存、运移的因素是多方面的，概括起来包括自然地理、社会经济、基础地质、水文地质、地质生态环境等五人类；信息的表现形式呈多样性，有图形、图像、文字、报表、DEM等，同时数据可以来自不同的载体、不同的尺度 。
2地理信息系统(GIS)
地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)是一个以采集、存储、处理、分析和显示与空间和地理分布有关数据的决策支持系统。地理信息系统同一般的事务处理系统、管理信息系统及自动成图系统的主要区别在于地理信息系统处理的数据是地理空间分布数据,它不仅管理空间实体的属性数据,而且还要管理反映空间实体位置及相互之间拓扑关系的空间位置数据。它把两者有机结合起来进行协调管理和分析,使用户既可看到空间对象的位置分布,同时又可知道它们各自具有些什么样的信息;既可根据属性信息查询空间位置,又可根据空间位置来查询相关的属性信息。地理信息系统一般都配有功能强大的分析模型用于空间分析,如叠加分析(Overlay)、缓冲区分析(Buffer)、网络分析(Netware)等。可以说空间查询与空间分析是地理信息系统的核心所在,是基于空间信息进行评价和决策的重要技术手段。在矿井水文地质工作中有大量数据是与空间位置分布密切相关的,如各种地质构造,地质界线,含、隔水层分布,地表水体,观测孔,井下涌水点等等,这使得地理信息系统在矿井水文地质中的应用也日益广泛和深入。如在地理信息系统的支持下进行煤矿水害预测。
3系统的总体结构及基本功能分析
3.1系统的总体结构
水文地质信息系统具有对水文地质空间数据的管理、查询、分析和可视化表达等功能。它应由空间数据管理、应用模型管理、空间分析、数据转换、空间数据查询与检索、系统管理等模块组成。该系统应能充分运用空间数据管理、空间数据分析、多功能图形输出之功能，不仅能够对所有有关的勘查、观测资料进行有效的统一管理，随时为用户提供空间查询信息服务及多元信息的空间综合分析服务，而且能够充分挖掘与地下水的分布、发育规律有关的信息，对地下水资源性质、开发潜力、开采模式以及与地下水开发有关的地质生态环境等问题进行综合评价，并根据用户需要，随时加工和输出不同功能的信息数据和图件，从而为统一规划、开采、管理地下水提供科学依据。
3.2 系统的基本功能
3.2.1 空间数据的管理功能
数据库是数据存储与管理的最高层次，是一种先进的软件工程。水文地质信息系统数据库是区域内一定水文地质及其相关特征以一定的组织方式存储在一起的相关空间数据的集合。空间数据既包括图形数据、属性数据，也包括以外挂数据库形式组织的水文地质动态数据，空间数据的管理由空间数据管理子系统来完成[5]。空间数据库管理功能除了与属性数据有关的 DBMS 功能之外，还包括对空间数据库的定义、空间数据的导入、存贮、管理、查询、检索、统计、显示和更新，并实现图形数据与外挂属性数据的链接。它既为信息的查询、分析、输出提供信息源，又是空间分析结果数据的归宿 。
3.2.2 应用模型的管理功能
开发地下水系统分析的应用模型，已成为 GIS 技术在地下水资源管理与评价中进一步发展的重要动力和标志。水文地质信息系统模型库中需要建立的专题分析模型由空间统计分析模型、地下水量计算与评价模型、地下水流数值模拟模型、水质与地质生态环境综合评价与分析模型等四大类模型的若干个模型元组成，模型库管理系统具有对模型的添加、删除、存取、检索等管理功能。
3.2.3 空间分析功能
空间分析功能是 GIS 的一个独立研究领域，它的主要特点是帮助确定地理要素之间新的空间关系，挖掘更深层次的新的信息。它不仅仅成为 GIS 区别于其它类型系统的一个重要标志，而且为用户提供了灵活地解决各类专业问题的有效工具。
4结语
研究分析了水文地质信息系统特点，即其具有空间特性、动态特性及多源信息特性，提出了基于 GIS 的水文地质信息系统的概念和总体结构，并具体分析了其空间数据的管理功能、应用模型的管理功能和空间分析功能，分析过程及结果将为水文地质信息化的深入发展提供必要的技术支持。
参考文献
[1] 乔羽佳,万新南.地理信息系统在编制龙泉煤矿综合水文地质图中的应用[J].华北水利水电学院学报,2007,28(6):63-65.
[2] 戚文云,刘惠德,郭向坤.基于 GIS 的矿山水文地质信息管理系统的研究[J].矿业快报,2007,23(3):45-47.
[3] 梁煦枫,王哲,曾永刚.基于 GMS 的水文地质结构可视化研究——以天山北麓为例[J].地下水,2006,28(6):79-82.
[4] 崔学慧,陈鸿汉,陈宏坤,秦延军,刘大为.基于 ActiveX的区域水文地质GIS 系统及工程辅助设计[J].吉林大学学报:地球科学版,2006,36(1):91-95.
[5] 杨旭,黄家柱,袁丁,陶建岳.基于GIS的水文地质基础数据管理系统的开发[J].计算机应用与软件,2005,22(3):19-21,36.