遥感和地理信息系统整合下的地下水管理与开发：发展前景与限制因素

随着功能强大的个人电脑时代的到来和空间技术的发展，RS（遥感）和GIS（地理信息系统）对开发土地和水资源管理的有效技术手段具有重大的意义。这些技术已经从根本上改变了我们管理自然资源的一般思路和方法，尤其是水资源的管理。本文重点介绍RS和GIS技术，并对它们在地下水水文学中的应用进行了全面的回顾。详细的文献调查显示RS和GIS在地下水水文学中的应用主要有六大领域：（1）地下水资源的开发和评价；（2）人工补给场地的选择；（3）基于GIS的地下水流和污染模拟；（4）地下水污染危害评估和保护规划；（5）天然补给量分布的计算；（6）水文地质数据分析和过程监测。虽然自上世纪90年代以来，这些技术在地下水研究中的应用迅速增加，但鲜有成功的例子，大部分的应用仍处于初级阶段。基于此，本文讨论了需要进一步研究和发展的重点领域，以及RS和GIS在发展中国家的应用限制。建议进行越来越多的基于RS和GIS的地下水研究，并与野外调查结合起来，更有效地发掘RS和GIS技术的应用潜力，这将使目前的技术应用更加完善和标准化，并产生更多的新方法和新应用。总之，RS和GIS技术很有可能使未来地下水资源的监测和管理发生革命性的变化，但水文地质及水文学家将面临着更为艰巨的挑战。一、简介地下水是最宝贵的自然资源之一，它支持着人类健康、经济发展和生物多样性。由于地下水的几个固有属性（例如，稳定的温度，广泛和持续的可用性，极好的天然品质，有限的脆弱性，较低的开发成本，干旱时的供水可靠性，等等），因此在所有气候区（包括发达国家和发展中国家的城市和农村），它都是无比重要和可靠的供水水源（Todd和Mays，2005）。特别是地下水正逐渐成为一种强大的贫困缓解工具，它可直接运抵贫困区，远比管道输水经济、快速和便捷（国际水资源研究所，简称IWMI，2001）。据估计，地球上现存淡水37Mkm3，其中约22%以地下水的形式存在，占可供人类利用的所有液态淡水的97%（Foster，1998）。不幸的是，为满足恣意挥霍的用户不断增加的用水需求而导致的水资源的过度开采和持续的不合理管理，已经造成水资源短缺、淡水资源的日益污染和全球范围内生态系统的退化（例如，Clarke，1991；Falkenmark和Lundqvist，1997；deVilliers，2000；Tsakiris，2004）。没有可持续利用地下水所造成的无数后果已经越来越明显，关键的问题是要维持含水层长期可持续的供水量（Todd和Mays，2005）。目前公认的事实是，水是一种有限的脆弱的资源，为了当代人和子孙后代，必须以一种生态学上合理的方式进行有效地利用。可以肯定的说，地下水将成为衡量当代人水资源和土地管理智慧的一种恒久的标尺。遥感具有实时获得覆盖大范围以及难以到达区域的空间数据、光谱数据和时间数据的优势，这使其成为地下水资源开发、评价和管理中一个非常便利的工具（Chowdhury等,2003）。已证明，卫星数据的水文地质解译是那些地质和地图信息缺乏或者不准确地区的一种重要的调查工具（Engman和Gurney，1991）。卫星数据提供了关于地下水分布和运移的控制因素（如地质、岩性、地形、土壤、土地利用/覆盖、排水模式、线性构造等）的快捷有用的基础信息（Bobba等，1992；Meijerink，2000）。由于没有可利用的数据、整合工具和模拟技术，所有这些控制因素很少得到综合的研究。结构特征，如断层、裂隙和其它线性或曲线特征可以显示地下水的可能存在（Engman和Gurney，1991）。类似地，沉积地层（即冲积沉积物和冰碛物）或者某些岩石露头等其它特征也可以指示潜在的含水层。牛轭湖和古河道的存在是冲积沉积物很好的指示物（Farnsworth等，1984）。浅层地下水也可以根据土壤水分测量、植被类型和模式的变化进行推测（Nefedov和Popova，1972）。在干旱区，植被特征可以指示地下水的埋深和水质情况。可以从土壤、植被和浅层地下水、上层滞水推测出某个流域地下水的补给区和排泄区。此外，已应用遥感测量到的地表温度的差异（近地表地下水造成的）来识别冲积沉积物、浅层地下水、泉或者渗流（Mayers和Moore，1972；Heilman和Moore，1981；vandeGriend等，1985）。VandeGriend等人（1985）指出，如果用热红外传感器在长期无雨后所做的地表温度测量，应该可以绘制区域浅层地下水位，推断地下水的补给和排泄。从卫星图像或者航空照片中获得的重要的地形特征，可以用于评价多种水文地质背景下的地下水条件（如分布、埋深、流动类型、数量或者水质），见表1。Farnsworth等（1984），Waters等（1990），Engman和Gurney（1991）以及Meijerink（2000）很好地总结了遥感在地下水水文学中的应用，揭示出遥感已经被广泛地用来补充标准化的地球物理技术。Meijerink（2000）认识到遥感在地下水补给研究中的重要性，并认为遥感能在很大程度上辅助传统的评价和模拟技术。地理信息系统（GIS）已经成为一种处理空间数据和一些领域（包括工程和环境）决策制定的有效工具（Stafford，1991；Goodchild，1993）。遥感数据是提供陆地和水信息的主要来源之一。可用各种不同的软件包（如PCI、ENVI、ERDASIMAGINE等）对这些数字化的数据进行有效解译和分析。能比较容易地将这些信息输入GIS环境，实现与其它类型数据的整合，然后再做分析（Faust等，1991；Hinton，1996）。遥感和GIS的结合对于分析海量水文地质数据和模拟饱和带和非饱和带复杂的地下水流以及溶质运移过程是非常重要的（如Watkins等，1996；Loague和Corwin，1998；Gogu等，2001；Gossel等，2004）。GIS的一个主要功能是允许叠加或者索引操作，但是可用的或正在开发的一些GIS的新功能能够进一步支持分析地下现象所需的基于过程的方法（Gogu等，2001）。毫无疑问，GIS工具以计算机的准确度和最小的人为误差风险，实现了海量水文数据和水文地质数据的快速组织、量化和解译。表1从遥感数据获得用于评价地下水条件的明显地形物理特征（修订自Todd，1980；Todd和Mays，2005）晋地表特征灿获得的信写息茄•港地形便局部和区汁域的地貌江背景能够晋揭示出地躺下水运动刺的大体方烫向以及对徒地下水补株给和排泄被的影响品小坡度（误0~5售0行）惜地下水潜似力大拔中等坡度胀（扎5~20染0叠）穗地下水潜蒸力中等到缎低戏大坡度邻（早>闲20执0获）早地下水潜馆力差阵•素自然植被特密集的植经被表明有玉足够可用诊的地下蚀水，地下赴水位膏可能接近档地表。塔地下水湿例生植物表非承压条私件下的浅拒层地下水工干燥地带特植物垫承压或非伯承压条件捎下稍微深陵层的地下饥水弓盐土植物卡非承压条席件下的浅衔层盐水或焦咸水堵•孝地质地形溜现代冲积榨阶地，冲玻积平原，夫泛滥平原斑和冰碛物慈储存地下非水的有利舌场所村砂丘趴揭示了下跃伏含砂的醋冰水沉积稿物的存在励，因而指变示了地下忍水的存在令基岩露头势存在潜在斯的含水层弱厚层风化锁岩石合地下水潜尘力中等妄含裂吉隙辞/件裂缝的岩炼石销地下水潜运力非常好款或者极好菊不含裂嚼隙爸/归裂缝的岩型石安地下水存工在的不利削场所摩小丘，土闪墩和残山赏地下水存揭在的不利铲场所即•茄湖泊和河疗流忍牛轭湖香和古河道蒙地下水开翁采的有利枣场所情常年性河启流，小的山常年性河泽流和间歇寇性河流夹地下水潜唉力高到中例等少排水密度影排水密度皇高预示着天地下水存厌在的不利合场所；与排水密度弓中等预示暴着地下水耻潜力中等伐；例低靠/寒没有排水坊密度预示桥着地下水他潜力高。侨排水模式撕揭示出基恶岩中节理刷和断层的歇分布情况爱，进而指桥示了地下装水的存在员或缺失袍•掠泉的类型处（从遥感凳数据所做常的试验性凭的推断）去低地泉、勾接触泉和郊自流泉荷存在潜在践的含水层各潮湿的低拘地、渗流究和沼泽环深境板存在非承宏压条件下恒的浅层地售下水公•埋线性构造洁（适用于系基岩地形济）良揭示了地泄下断层和娃裂隙的分葬布，由此巩指示了地侄下水的分颗布与地表水水文学不同，对遥感和GIS在地下水水文学中的应用缺乏详细介绍，文献记载也少。而且，过去一般是分别论述RS和GIS在地下水水文学中的作用，没有两者的综合论述。因此，本文尝试重点突出遥感和GIS技术，并对二者在地下水水文学中的应用做出最新的总结。这些最新的和系统化的信息对研究者、水文地质学家和相关决策者，尤其是刚参与到这一领域中的研究人员而言，是非常重要的。二、遥感技术概述1、历史透视用摄影记录地表的俯视图可以追溯到1858年，这是遥感历史的起点。在随后几年里，摄影技术与通过气球和风筝获取地球照片的方法取得了非常大的进步。第二个里程碑是利用功能强大的飞机来拍摄航空照片。第一次世界大战（1914~1918）标志着以常规方式获取航空照片的开始。可见光成像是首次应用的遥感技术。二战（1939~1945）期间，电磁波（EM）光谱的使用从以前占主导地位的可见光光谱扩展到其它波段，最主要的就是红外波段和微波波段（Campbell，1996）。战时的研究在战后得到了继续。上世纪60年代是遥感技术快速发展的一个时期。在这一背景下，就职于美国海军研究局的一位科学家EvelynPruitt提出了“遥感”这个词，她认为广泛使用的术语“航空照片”不能再准确描述利用EM光谱中可见光波段以外的波段所采集的多种形式的图像（Campbell,1996）。在随后几年里，为不同的目的和不同的分辨率发射了几颗遥感卫星，这为遥感技术提供了一个新尺度。目前，大多数普通的遥感系统都是以EM光谱中的可见光波段、红外波段或者微波波段的一种或几种作为工作波段。目前，由美国发射的陆地卫星（LANDSAT）系列是从早期的“水星（Mercury）”和“双子星座（Gemini）”轨道飞行摄影测量的概念发展而来的。那些来自于载人地球轨道飞行的数据显示了空间轨道观测的实用性。产生的这些观测和思想最终诞生了NASA（美国宇航局）卫星计划，这一计划开发了于1972年6月发射的第一颗“地球资源技术卫星（ERTS）”，不久改名为“Landsat-1”，该系列最新的卫星是1999年发射的Landsat-7。随后，前苏联、日本、欧洲空间局（ESA）、印度、法国、加拿大以及中国和巴西也发射了卫星。随着技术的进步，过去几十年来，遥感自身也在变化——从一门依靠信息推测的相对定性的技术发展到某些情况下还能测量系统状态的定量学科。因此，遥感领域已经获得了相当大的进展。目前，遥感作为一门探测科学仍在不断发展，应对着世界越来越多的挑战。2、遥感的定义遥感（RS）可被定义为从一定距离（没有物理接触）之外对目标或者过程的观测，相反，原位测量中的测量设备是接触或深入到观测系统和/或过程之中的。这是一个广义上的定义，但是这个术语通常指的是，利用飞行器或者卫星获得的照片和相关数据对地球环境（尤其是自然和文化资源）信息的采集和处理（Simonett，1983）。因此，遥感不仅包括数据采集的过程，还包括数据分析的过程：从遥感数据中提取有意义的空间信息的方法和过程。遥感技术依据电磁辐射源的不同可分为两类：“主动”遥感和“被动”遥感（Lillesand和Kiefer，2000）。被动遥感测量的是目标自然辐射的能量；而主动遥感发射人工产生的信号，测量返回的那部分信号。获得可见光、近红外（NIR）和热红外（TIR）能量图像的传统的航空摄影技术和卫星遥感技术均属于被动遥感技术，而雷达和激光雷达属于主动遥感技术。3、遥感技术的组成遥感系统有四个基本组成：能量源（太阳，雷达），传输路径（大气，植被冠层），目标（任何观测对象）和遥感器/卫星（探测系统）。每一个组成都极为重要地控制着我们能观测到什么样的地表信息（EngmanandGurney，1991）。下文将简要介绍构成遥感技术核心的遥感器和卫星。赴（铃1钞）遥感器话传感器以跟特定的怕EM嫩工作波段竖（如可见抱光、红外拌、近红外染、中红外找、微波等纪）提供信跌息。通常陵依据摘EM云工作波段牛对传感器史进行分类仆（锐Schu院ltz扯，是1988望）。针对顽具体问题议仔细配置猪传感器，勒可以保证使研究结果颗有用并易成于量化（网Engm脂an妈和纲Gurn担ey锣，乡1991跑）。表公2剂汇总了主锣要的遥感症器。从这毙个表中明赞显可以看男出，不同脱的传感器云可以提供栗关于地表访或者地球满浅部的不吗同信息。秆与可见光物和红外传遵感器相比展，微波传繁感器的优迟势是可以煤在多云条找件下进行糠观测。同碗时，观测驰也不依赖躺于太阳照协度，可以宅在白天或茫者晚上任类何时候进救行。传感鬼器可以安抓装在卡车精、飞行器材和太空船沸上，反复冰进行大面亲积的观测签（要Jack升son耐，顶2002偷）。有兴勇趣的读者耻可以参考签Jack邻son雨等（电1999脸）和山Jack循son鸟（踢2002屯）关于微柳波遥感在损土壤水文单学中应用阀的详细描户述。总之已，从表铜2欠可以推断渠，利用不曲同原理和煮技术的多棵种传感器衬的相互补崇充应用可巷以帮助我检们获得更继多关于地智球及其资育源和环境鼓的知识，呆并获得新某的认识。着（塔2岸）卫星系谈统锤目前，有壤很多观测滨地球和大波气特征的蹄卫星。依美据卫星系次统的目的征，从广义义上将其分欢为两类：允地球资源厉卫星鲁和世环境卫星惑（即气象摄卫星、海喉洋监测卫坦星和地球勒观测卫星梢）。第一厨类卫星系均统以相对公较低的频顿率（周期哭以天计）漏观测地球刷同一区域单，但是具座有相对较浅高的空间蒜分辨率，懒能够绘制笨陆地特征小和状况。逗相反，环拨境卫星系屈统观测频扩繁（周期否以小时计堵）但空间倘分辨率相启对较低，源提供关于艇天气状况赞和大范围凡表面现象赤的信息。编世界上一会些重要的们地球资源榆卫星系统邀有爬Land住sat畏（美国）喇，己OKFA不N疼（俄罗斯肌），巧SPOT亭（法国）吩，烂IRS盲（印度）驾，愧ERS椅（式ESA纺和加拿大侦），霞JERS垒和垂ADEO扩S垃（日本）发，炒RADA凤RSAT各旦（加拿大筋）以及排CBER猛S业（中国和动巴西）。毙这些卫星林以不同的毁空间分辨妙率、光谱酱分辨率、构时间分辨拨率和辐射坝分辨率提翼供了多种跃宝贵信息覆（挥Simo束nett板，序1983宵；读Jens编en舒，赛2000册）。从赠1978虑年起，帖NOAA闪环境卫星静系列就开贩始提供信毅息，用于胀水文学、尺海洋学和把气象学研呈究，它有膨5桨个波段，搭空间分辨动率为拴1.1k棵m份。其它气异象卫星有僚Mete润osat卖（偏ESA据），赤GOES纺（美国）宜，此GMS殃（日本）睬，嫌DMSP融订（美国）密和岩INSA故T若（印度）仗。俄罗斯订的活SPIN利-2鉴（全色波茎段分辨率参2m理），美国诸的诱OrbV窑iew-隶3亚（第一个津商业高分弹辨率卫星最，全色波耀段分辨率魂1m枪，多光谱凤分辨率菠4m许），美国艘的漠IKON壳OS-2估（全色波忽段分辨率浴1m颗，多光谱部分辨率妄4m疯）以及美宫国的捎Quic顶kBir酸d-2臂（目前空赚间分辨率盆最高的卫捧星系统：搂全色波段舍分辨率泊61cm冻，多光谱责分辨率凯2.5m鸽）是突出皂的几个具络有高分辨韵率的地球票资源卫星精。彼表化2年主要遥感浊器类型的梢简要描述辟（修订自丙Engm别an买和秒Gume肚y怒，城1991蛇）稳传感器类田型描述和般效用睬1.欧航空摄影押仪胜早期的航浑空照片利矩用了电磁少波（平EM疑）光谱中皇的可见光省波段，但跳随着摄影净和成像技圣术的发展舅，也可以享利用其它臭波段成像唯，其中比表较感兴趣著的近红外地波段成像阳。彩红外宋照片主要社用于植被谁研究。这剃是因为健质康的绿色淹植被对于富红外辐射线是一个很投强的反射沙体，在彩亭红外照片域中表现为方亮红色。章而且，航妨空照片在睛环境管理律方面有较容长的应用保历史（候Slam赠a赶，葵1980坡），航空令照片解译舌技术也得冤到了较好今的发展（叹Smit桂h仗，楼1968消）。便2油.体γ添早辐射传感把器恭年γ抖辐射传感藏器是根据赤20cm渴厚的表层述土壤或者稼雪层中的守放射性同熟位素钾、顷铀和钍放怨射出的雨γ朱垃射线的天慧然陆地衰赞减制成的件（翻Carr鼠oll唱，搭1981俭）。地面悠的筋γ资通量主要忘是表层土漆壤中的水编量和放射摧性同位素员浓度的函晴数，几乎欧不随时间短变化。因复此，一旦葛采集到辐疗射光谱，罚就不必采悦集其它背耕景数据了散。可以利舞用纪γ浪辐射资料罗估算土壤赌水分变化轰和雪水当薯量。毯3.匙多光谱扫美描仪（席MSS面）鱼这项技术某能够同时捕测量地形溜对吩EM清光谱中两峡种或多种江窄波段的妻光谱反应俩，并记录普相关信息屈，如四波挥段晒MSS像和称衔为间“拼专题绘图湖仪殃(枣TM)荡”茅的七波段胞机械扫描侮仪。起MSS愈数据可用坝于估算地项表覆盖、传积雪覆盖畜、水域面穗积、隔水啦区面积和职各种水质竭参数。工4.浓高光谱传动感器熊传感技术忌的新进展己带动了高俩光谱传感露器的发展架（也叫成制像分光计尚），它能声够同时利为用窜EM辞光谱中很算多（常达霉到数百个练）非常窄脚的连续的聪光谱波段益采集同一铃地区的图肾像。大量啦的波段有关利于区分帆出更多的尘目标。目融前，研究哑人员正利添用高光谱驱传感器探尊测和识别路矿物、地玉表植被、签人造材料漏及背景。虑同时，高拐光谱数据同也能用来猫量化林冠岗中氮和木毯质素的浓吃度（伍Aber冶和步Mart柜in铁，教1995器），评价识大气性质纸，如水蒸隆气含量和辰导致空气聋污染的其傻它气体（胃Scha敏epma身n甚等，液1995惭）。挪5.挽热传感器样（夕TS设）愤热传感器也利用光电络探测器（葛对直接接杀触传感器雷表面的光侨子比较敏杂感）直接孟测量来自闹于地表的姑热辐射。跌为了限制逗探测器自凡身的热辐贿射，要将筝它们冷却样到接近绝旱对零度。隙热传感器芒本质上是畏测量目标哑的表面温池度和热性察质。白天胃和晚上都消可以获得川热图像（介因为辐射计是放射的展而不是反制射的），笼热图像有下多种用途阿，如军事仰侦察、灾恰害管理（铺如森林火捡灾绘图）户、灌溉管汗理、农业耍应用、热圈羽（皇ther院mal寸plum鼻es鸣）和热损准失监测。水6.精激光系统废激光技术中发射一窄购束相干可顷见光或近错红外（爸NIR烦）光，并茅用光电倍成增管测量读反射的能伶量。机载孕激光系统闲已被用于座收集地形爷调查数据彼，估算树戚冠高度、炭河谷横截迈面、大气谈污染和叶辞绿素。同呀时也在侵熟蚀控制研没究中发挥纪着重要作移用。机载则激光地形膏制图仪（赢ALTM赢）可以获答得精确度杰与述GPS豆相当的数太字高程数图据，但是双速度要快带几千倍。跃激光系统颂在白天和踪黑夜均可骂以运行。懒7.山微波传感愉器（堆MS顿）烫以韵EM咏光谱中微竟波波段为旗工作波段为的传感器篇能提供越纱来越多有黑用的信息樱，称之为叫微波传感锈器。它们璃使用波长协范围从接缺近皱1mm撞到嫂1m裹的微波辐蜡射，在所蒜有天气条渴件下都能博进行观测闷，不受云浮、雨、雪瑞、雾或烟岁的限制。占微波遥感扭系统主要醉是根据雷鱼达接收到异的信号强排度的不同寇来区分目志标。另外钢，它们可沟以提供来虑自于频率观特征、多牺普勒效应君、偏振现锁象、后向虾散射等独掏特信息，央这些信息埋是可见光雁和红外传贤感器无法剃提供的。蜓主动微波榨传感器（漆如买SAR荡、散射仪等）控主动微波轻传感系统化接收后向遣散射（地霸面对发射天的微波的礼反射）。枕合成孔径满雷达（渴SAR栽）是一种象相干雷达锐系统，可宿直接测量泰表层土壤子或雪的介啦电性能。叹因此，微恶波数据对侨估算土壤索水分、植呼被类型、件雪水当量贝、积雪条灿件、冻土遥和海洋冰薄川是非常鼻有用的。乔散射仪可御以测量海艘风的二维窜速度向量他。来InSA低R冰（干涉合盟成孔径雷蜡达）是用遭接近相同暮入射角度印的两幅边SAR蔽图像联合吸生成一幅封相位干涉司图像，称歇为遍干涉图他。干涉图蛾中的相位浴信息对提烟取地形高旺程信息、球高程变化佩信息，以增及土壤分畜类都是很模有用的。教被动微波怨传感器（样如微波辐夺射计）胞被动遥感秤系统接收勤地物特征攻自然发射道和茎/售或反射的前微波辐射姥。通常利繁用被动遥炊感监测海猴洋冰川、擦洋流和风输；探测石自油污染以得及进行大湿气研究。代8.泊激光雷达且传感器令激光雷达传系统（也筐称为激光易高度计或陆激光雷达虫或光学雷钢达）是一爹种主动遥耻感技术，械也是遥感铸领域中相递对较新的翠一门技术尽。它由利安用激光产姓生能量的壁主动光学慌传感器组膨成，是为妥极高分辨召率的地形痒制图而开齿发的。激镜光雷达系遣统使用指案向地面的迁激光脉冲争，然后测爸量脉冲返晋回的时间毒（购Lill择esan贫d柄和眠Kief屑er侍，悦2000墙）。激光滔雷达使用茎的光波长岔比传统雷存达的短续10,0匆00除到部100,倡000拢倍。作为率一种主动刷传感器，药激光雷达章可在夜间砍使用；但费不像逮SAR峡那样能穿猪透云层。箭激光雷达户的一个明服显好处就稿是所有数絮据一开始痛就可为地素理参考（深geo-竿refe愧renc鹅ed淘），可被得GIS伶直接使用驻。激光雷丈达非常适壶合生成数灶字高程模让型（咸DEMs钻）和自动般特征提取坏，因此，耕可用于测厕量海岸带驾海水深度近以及海岸裹线地形（轧激光水深罩测量仪，评Lida注rBa衫thym丛eter需s厕），测量群大气组成摧的浓度（姥差分吸收坚激光雷达护，睁Diff亦eren摆tial并Abs宴orpt杀ion职Lida胀r税）和风速奔（多普勒强激光雷达向），也可滩以监测云脾层（锯Mult闸iFi证eld睬ofV卷iew去Lida雁r茧）。此外陶，还可用菠于无线通警讯设计、泪冠层特征腰的森林评蕉价以及树御冠直径、牌林冠郁闭嗽度和其它再生物物理犹特性评价凯的延伸研组究。养装载微波劳传感器的繁卫星提供玩了另一种谊宝贵的环铃境和资源固信息，如臣美国的剂DMSP销-SSM挖/I轿，印度的费Ocea蜂nsat晶-1曾以及美国转和日本的稻AMSR曾和觉TRMM足卫星系统肥，除此之院外，还有案几个基于惧飞行器的绞主动和被劈动微波遥爪感系统（援Jack汗son煎，哥2002倦）。此外戚，重要的炸地球观测虹卫星有弹CHAM交P竹（德国）吴，炸GRAC猎E脊（美国渣-婆德国）和栽GOCE懂（骂ESA批）。搬CHAM沾P币卫星系统摧（由德国马于组2000火年距7渔月发射，种计划运行猴5魂年）可间傻接测量大蓬范围内的日重力特征疲。迅GRAC伙E疫（由咐NASA个-DLR探在祸2002才年淋3骄月发射，验计划运行赴5伶年）和泡GOCE县（由肥ESA舒计划在豪2006逢年发射）坟卫星系统济对地球重植力场进行棚高精度的孝详细测量微，这将引钢发对重力挑和地球自竭然系统的休一些新发霞现。虫4拘、卫星图废像的数据减提取晶购买了所驾需的数字匆格式的卫缴星图像之合后，下一拼步就是处辈理图像，矩提取所需河的空间信扛息和专题荷信息；未夏经过处理香的卫星图筹像没有多董大用处，印尤其对科证学研究而养言。这一验复杂的处绵理过程是载在计算机暴的帮助下饱，利用图脏像处理软均件包完成光的，称为努数字图像梦处理婚（垃Lill煮esan膀d糠和欺Kief租er震，宜2000血）。用户青友好的图蹲像处理软唐件包通常艳可以在个散人电脑和呜工作站上下使用，并忘且能交互斗式地从卫庄星图像上睁提取数据径。图滩1强显示了从潮数字卫星贫图像提取踢数据的三沿个主要步爸骤。很明饶显，为提吗取数据和咳/政或信息需驶要进行几忆步操作。羊由于大多佳数情况下桥，从卫星暖系统获得说的数据都幻是输入到响GIS畏中进行分阳析、模拟季以及制作益不同的图因件，因此送必须将栅帜格数据转欺换为矢量当数据。大牧部分数字爹图像处理渗软件和先芒进的筒GIS胜软件包都尖能实现从蚀栅格到矢楼量的转换拘。但是，娘如果帮GIS触技术能够岩处理数字掏图像，也站能处理矢雁量和栅格们数据，那毕么就不必不进行这种因转换了（涛Lo掩和舞Yeun曾g那，波2003繁）。从卫哈星图像提串取数据的应详细过程只可以参考傍数字图像河处理或者独图像解译企的书籍史/坑手册。俯图耻1布从数字卫升星图像提享取数据的衣步骤侄三刊、嘉GI督S个技术概述蹲1舒、历史透蒜视蒸用计算机装进行绘图向和空间分绒析的历史饮表明，在格几个相关锤领域中，治即地籍和乡地形制图欺、专题制旨图、土木斗工程、地蛇理学、土渠壤学、空得间变异的包数学研究纹、调查和脸摄影测量列、乡村和加城市规划捆、公用事关业网以及由遥感和图野像分析，枕自动化的弃数据捕捉纠、数据分恭析和数据拌显示一直瓦是平行发诱展的（巩DeMe阳rs国，嫂2000鲜；踩Clar手ke荣，炎2001腥；裳Lo乖和制Yeun戚g拳，寸2003窄）。基本巩上所有学订科都在尝区试着同一鞋种运作：使针对特定选目的，开代发出一套累功能强大弹的工具，老用来采集桌、分类、猜恢复、转赢换和显示裁真实世界茎的空间数胁据。这套尘工具组成睡了盛“铜地理信息泄系统（强GIS乔）或”桑。加拿大勉于上世纪峰60宰年代开发痰了第一代富地理信息童系统，称歉为加拿大凡地理信息写系统，它虎只不过是宽利用计算隶机处理地勒图数据的爆一种创新煤应用，并甘且只用于告少数几个联政府部门奴和高校（欣Lo再和摔Yeun段g桥，住2003弄）。当时前没有什么真有效的技之术能够将提地图转换星为数字形笨式，计算巷机的存储疲量相当有牧限，处理周速度也很伏低，但是僻这些技术测的成本却束非常高。器从幕GIS滩的发展历含程来看，酷在很短的涝一个历史软时期内，放用于忘GIS脖开发的技多术和拖GIS龄的功能均暂发生了相表当大的变遣化。剃尽管上世的纪苗60倍年代存在事很多技术冠限制，但咐还是发明够出了许多采空间数据参处理的基档本技术，枕并在这一稀时期得到户了应用（飘Toml送inso销n陶，晌1984浓）。虽然钞计算机技桃术的发展牛使而70遥年代的系酱统比软60挑年代的系岁统快很多填，但蛙70绣年代与其业说是胆GIS剖技术的革丸新时代不肿如说是一旧个巩固时栗代。剃60奇年代和以70静年代是幸GIS铲发展的重勿要时期。泡80阀年代，自忍然资源管条理的压力挥一直在持灾续，对买GIS筑的需求也仇在增加。旬拓扑概念服的引入使袋GIS戚技术得到膀了突破；平开发出了睁功能强大殖的究GIS逮软件包，社如服ArcI坟nfo莲、但MapI遗nfo针、摩SPAN黑S肯和其它一炼些基于个随人电脑系降统的软件摸包。逗80禽年代中期刷，随着数屿据结构的漏复杂性得吓到了很大怒程度的解餐决，牵GIS脱发展的焦坊点逐渐转龟向了数据污采集的方苹法、质量怒和标准以林及数据分梅析和数据配库结构。袍90寄年代，计班算机技术病的飞速发杜展大大加撑快了柄GIS批技术的发逐展，缎GIS庄成为了多疗平台的应揭用软件。京计算机使宽用的增加谨和地理数匹据有效管罚理的迫切注需求将育GIS往的应用推嘱向了一个胖新的高度献。通常认厅为到了荒90类年代中期笼，亡GIS隔在技术和筝应用方面澡都相对成胳熟起来。灵从肉90叨年代中期弹开始，倒GIS纯的发展进渣入了一个既崭新的时拣代，可适头当称末为渡“秒地理信息衣基础设施渗的时蹈代奸”亦（佳Lo规和拦Yeun傻g傍，慨2003拥）。秀GIS觉的发展逐落渐形成了小传统计算洒机产业中救一个特定摔的部门亡——煮计算机产蔬业中成长尘最快的部益门之一。汇今天，进GIS塘已经形成彩了自己成彩熟的产业余，并成为葬学术研究转的一个重米要领域，间具有越来镰越多的参努与公司、假多种领域扁势不可挡冠的需求、猜世界范围颤的券GIS串市场和专启业化的组痒织机构。禁2巩、地理信轿息系统种（叛GI盗S活）的定义项GIS挂通常被定坚义为计算顷机辅助制亡图软件，沈一套空间勒分析工具续，一种数神据库系统派或者一个雁科学研究狠的领域（芳Loan沉d范和贸Yeun纽g雪，叨2003认）。为提羞供一个简帽单实用的边GIS记定义，有矿两个广泛苹使用的定磁义是：（共1字）浊GIS返是为解决沸复杂的规芦划和管理仙问题，而垒设计出的育一个用于晨支持捕捉额、管理、柏处理、分允析、模拟鹿和显示空塌间参考数上据的硬件俯、软件和肝程序的系翁统（欺Rhin腰d躺，刮1989惹）；（虚2地）巩GIS线是一种能籍够采集、惰存储、处缩理和显示抹地理参考削信息的计软算机系统孟（透USGS除，迁1997孔）。在至GIS丈教科书中交，如社Burr锤ough代（单1986坛），次Aron轧off喝（醋1989为），家DeMe幅rs含（孩2000铸）和叼Clar肃ke览（季2001用），已经旋采用了这检两个定义核所包含的队基本思想蒙。简单地免说，蔑GIS膜就是管理锅地理数据捐并用这些势数据解决沈各种空间耻问题的一伐种基于计将算机的系各统。阻图帜2难显示了零GIS瓣和不同类拣型信息系胶统的关系玻。显而易姓见，只有霜那些用于馆处理和分健析地理数第据的信息献系统才能岔称为功GIS军。目前，浸GIS弹不仅具有蹄采集、管球理和使用戒地理信息欢的功能和逃程序，而件且也成为灿一种科学拾知识的综燕合体（溉Lo交和园Yeun春g梨，痰2003画）。去图近2供信息系统仰的类型脆3芹、棍GI拔S竿的基本概茄念研GIS男中的地理麻数据可表蔑示为对象汤或场（现悟象）。在天对象方法兆中，现实道世界的特浑征用简单电的对象（允如点、线笛和面）来正表示。对商象用几何自特征、拓挠扑关系和猪非空间的州属性值来圈刻画。而路在场方法殃中，现实坝世界的特潜征用没有涌定义对象应的属性数道据的场来裂表示。这眠种方法提腊供了任何飞位置上的贤属性值。匪GIS桃中，对象和和场的区贞别与杆矢量数据涂模型恳和已栅格数据裙模型椒有关（琴Good衫chil片d益，界1992重）。矢量括数据模型页是表达现懒实世界特围征的一种拆基于对象模的方法，势能够最好港地表达离周散的对象僻。所有的载矢量数据鹊模型建立陪在两个普碍通且相关醋的概念上较：空间对暴象分解为执基本的地距图单元，访用拓扑（绘空间关系产）和几何即（坐标）屈来表达空器间对象。胆因此，每颂个图层都妈是一类或即多类几何罢特征的适豪当组合。芬栅格数据夹模型是表须达现实世润界特征的孩一种基于视场的方法融，能够最畏好地表达饮大范围内葡连续的地馒理现象。拆这种模型烂将地理空帅间细分为拳网格单元差，每个单尝元上都赋鞠有值。每玉个单元的无线性维度醒定义了数歇据的空间笑分辨率，三这是由所冬表达的地控理空间中券最小的对孝象的大小践决定的。许这个大小半也称绸为崇“科最小绘图烘单元（待MMU阶）枪”漂。在栅格悄数据模型膨中，每个乐单元通常框限定为一毯个值。因给此，需要应用多层模霜型表达许然多参数（访变量）的妨空间分布街。基于栅陈格的幻GIS规比基于矢降量的跳GIS竞有优势，匙因为实际镰上所有类拜型的数据占（包括属樱性数据、捏图像数据勤、扫描的速图片和数适字地形模哨型）都可奖以用栅格塞形式来表慨达（普Van宋Der怀Laan耳，或1992刻）。而且惕，与栅格体数据模型晨相比，矢仔量数据模冲型在概念蚁上更加复爷杂，实现季的技术难勿度也更大萝。但是，利无论采用环哪种数据凡格式，实除际上都取码决于应用区的类型。赢四收、请R涂S染和伐GI芹S潮在地下水转水文学中着的应用诊1欢、广义的厉情境代谈及遥感敌在地下水漆水文学中赢的应用，地从上世纪摘60筝年代开始推，人们就印一直尝试助将航空照泉片、可见拼光和近红民外卫星图含像用于地进下水开发但中，但鲜吓有成功的凡例子（熄Engm跃an晒和奏Gurn炉ey疤，每1991施）。光谱芦分辨率的援不足使遥锄感技术在找地下水探扩测中不能种得到有效旱使用。但处是，随着杂高分辨率腔的多光谱治卫星传感摧器的出现孙，到上世差纪孕80谜年代末，庭卫星图像差（包括微希波图像）强在地下水扩探测中的栽应用显著气增加（粥Wate态rs跨等，杀1990柳；吊Engm你anan帮d叔和溪Gurn拍ey毒，馒1991项；秘Meij越erni提k穷，束2000愤；邮Jack穴son矩，舅2002宁）。已证舟明遥感技液术在探测救和初测中富是一种经龄济的方法伏，因为钻裙探的成本袍很高。一常般而言，呀推荐在地就面测量和腹野外工作你之前分析洗航空图片茅和卫星图亿像，这样可可以排除迹可能的弱单含水层，由确定需要脂重点进行弃野外调查鬼的地区（攻Revz凯on成等，大1983糊）。然而束，值得注兽意的是采他用遥感并旬不能排除趁原位数据线的采集工蹦作，原位骂数据仍然龟是验证遥盆感数据和雷遥感解译阿是否准确炉的必要手正段。不过拒，遥感确蜜实减少了尊野外数据西的采集量辟。碰上世纪澡90四年代初期迎和中期，而几位研究恭者已经对障GIS趣在水文和昨水资源管撤理中的应挽用进行了挤回顾，如辫Zhan斗g陪等（粪1990黎），羞DeVa府ntie旬r扒和爪Feld胶man逮（恰1993渐），缎Ross对和耽Tara烂败（岛1993淘），切Schu绸ltz拍（墙1993加），垫Deck钢ers桂和拒TeS拍troe缘t点（丸1996亏）以及秒Tsih裳rint岛zis遇等（破1996恰）。这些附回顾表明障GIS脏在水文学际和水资源嚷管理中的肥应用在模莫拟占主要扒的背景下拜是非常重伏要的。另喇一方面，跌在陈述地父质计算发柳展的同时糠，误Long顿ley宁等人（随1998丽）讨论了端GIS虹的各种地餐球科学应娱用以及地腐质计算在窑GIS管技术开发抱和应用中模的作用。圆尽管族GIS招在地下水伙模拟研究抽中的应用纤要追溯到无1987纵年，但是榜它在地表弓水模拟中督的应用一排直要比地届下水模拟予中的应用江更普遍，爆因为可用棵的标准化壳的滴GIS拌图层主要泡是地表的前；几乎没么有什么水圾文地质性祸质的标准蓝化图层（脉Watk膊ins察等，抛1996广）。何Watk住ins矩等人（费1996态）对辉GIS桂在地下水妥流模拟中郊的应用进表行了很好踢的总结，执并讨论了纠GIS锡的用途和覆未来的发晴展方向。螺另一方面慎，笑Pind朱er塔（汗2002根）逐步介沾绍了传GIS由在地下水刑流和运移淡模拟中的速应用步骤蚊。下文将枕介绍当前余GIS长和在RS惯在地下水陪水文学中抓的应用情月况。盐本文对以爪往涉及到违遥感和益GIS侧在研究地致下水问题幻中的应用扰的文献进剩行了详细素的调查。但已经尝试普将不同位伏置和不同枝形式的所巾有可用的托相关文献茎进行了综钢合。然而贷，过去的蜓文献综述阴没有包括象1960槐年到融80馆年代中期沸进行的零RS页应用在地营下水中的衬一些试验压性和初步秩性的研究设，因为无冰法找到相烦关的原始冤资料。感身兴趣的读特者可参阅岔Engm远an留和为Gurn定ey票（层1991爪）的著作蛇，能够获料得关于这目些研究的网一些简要蜓介绍。基白于全面的泻文献调查虫，将冻RS抛和铲GIS哄技术在地私下水水文旅学中的应铺用划分为梅六大类，余并在下文花中简要介皂绍每一类绑的相关实暖例研究。镇2喷、地下水飘资源的开包发和评价已Ramp绝al芬和佣Rao须（愚1989邀）利用斯Land变sat政的逗MSS电数据，为私印度卡纳爸塔克邦扒Dodd委agun套i辞地区寻找克地下水的昌潜在含水老带。探测馅地下水要遮依赖于对亮研究区的蒙断裂、岩盈性单元和双区域地质案的识别和槽绘图。他逆们开发了辅计算机程登序，利用外直方图均乓衡化、波储段组合和绿量配（兄rati水onin角g左）、高通骂和低通滤钻波器来提班高图像品具质。利用帜各种增强飞的图像，玩绘制出研宾究区的地师质图，建系立了岩性棒单元和被圈估计水文港要素之间摇的关系。据在根据地湾下水潜力幸对研究区纺进行分区译的过程中葛，检验并撕肯定了这柱一方法的爸有效性。弯Bobb较a叛等人（触1992刑）利用匀Land贺sat柔的数字辐眼射（泥digi赏tal吗radi刑ance惨）数据，斜根据地下断水位埋深胳，即排泄莫区、补给碑区和过渡蚀区，描绘堡了加拿大台安大略湖屯南部摸Big快Cree绒k乡和清Big锹Otte俘rCr椅eek逗盆地主要从的地下水枕运动机制鄙。他们报吨道，在春晒季，只有原利用卫星移图像的近季红外波段怀才能检测眠出地下水凤对近地表宇温度的调掠节影响。壮但是在夏而季，需要但将可见光伸波段和近已红外数据滥结合起来帮确定流域梳内地下水甜湿生植物拴的分布情服况。他们窗的结论是扫，数字卫峡星数据非渴常有助于建描绘地下粥水流动系乓统，对水屠文模拟、眠非点源模蚁拟和固体拉废物处理财场址选择及而言，是缴非常重要随的输入参剃数。肝Sala苗ma悉等人（罢1994这）利用航纺空照片和搜Land筹sat变（厉TM课）数据制鲜作了澳大戴利亚西部误盐河系统葵（欺Salt揭Riv财erS稻yste位m语）的地形狠图、地质巡图和结构烟图，以对克控制该地管区地下水隆补给和排强泄机制的铜单元进行晌分类。利珍用地貌类坡型的水文郊地质解译垮和源自懂TM汗分析的水钓文地貌单量元（使hydr量ogeo煎morp抛hic考unit闻s蒜）的分类箱来确定补匠给区和排待泄区。他期们推断环棋形花岗岩端附近的渗乒透区和沙湖地的高渗签透区非常哲有利于补歼给。地下亮水排泄主白要是沿着育大排水线浩，环形沙训地的边缘谁、凹陷带宁和湖泊。即Kama携raju时等人（芒1995昌）利用粥GIS王评价了印继度安得拉嫂邦西哥达管瓦里的地页下水潜力恭。他们利份用现有的界地图和记夹录作为输运入数据（棍具有不同逮的形式和树比例尺）阴，用欺ArcI喘nfo肆软件创建啦了一个春GIS洞数据库。南根据地下斯水的各种泻控制特征呈在输出中歇的权重将锹其分级，般把描述性粉的信息转挤化平为蛮“麦地下水开岭发指悦数轻”标。这样就录产生了地炉下水潜力辱图，显示木了具有不式同地下水滑开发潜力皱的三种主娘要的水文缺地质条件表。他们指形出凑GIS进技术是非渔常省时和膊经济的方古法，可以茅成功地运售用于地下须水开发计钥划的规划页阶段。壮Teeu泻w挺（街1995堆）提出了屯一种遥感灰和危GIS旧技术的综愧合方法，罢以优化加姑纳北部稼Volt亏a馆盆地的钻向探位置。捉他报道说恰，根据该心地区的航缠空照片、龄线性构造浪图和地球弱物理调查小选择具备良地下水开夫发潜力的冰地区大部耍分都没有纠成功。这怒种地下水询开发计划序初步阶段泻的低成功揪率是由于头航空照片派解译和线餐性构造绘科图阶段遭种遇了困难以，而非在业随后地球若物理调查酿中遇到的舱限制。为晨了提高盆情地地下水益开发的成寇功率，使霸用了低成芳本的侧GIS呜软件赢包捡“犯IDRI冷SI缩”宜和环Land冰sat白TM扯卫星图像追。已证实躁，与航空砌照片中观纯测到的单壮个电磁波铅光谱不同密，七波段猛Land饲sat播图像能够裂制作出高凶质量的线炭性构造图潜，这有助精于正确描值绘出地下居水的开采铁潜力区。防因此，与含仅使用航理空照片相倡比（成功险率只有辞5%翅），利用核遥感和彼GIS勤技术的综彻合方法，垂可以将成赴功率提高间到写55%骆。级Kris行hnam事urth员y屯等人（羊1996亭）利用遥石感和钱GIS桨划分印度煌Tami够lNa区du糊的铲Maru答daiy简ar障盆地的地颠下水开采板潜力区。孤他们利用收遥感数据为制作了岩密性图、地略形图、线软性构造图添和地表水语体图，并虽利用住SOI绞（印度调哑查局，枕Surv吓eyo抬fIn缩dia界）恶Topo难shee激ts毯数据制作兰了排水密帽度图和斜锐坡图。利颗用题GIS才中一个具兆有逻辑条柿件的模型位，对这些醋专题图进副行综合与南分析。最舰后，将绘捡制出的地洗下水潜力民分区图用储野外数据尊进行验证跃，显示出后很好的一幸致性。月Sand属er芝等人（清1996惩）利用遥驻感、胶GPS促和嚼GIS女为加纳中肃部的域viol租tani碎an谎沉积盆地逼建立了良板好的钻探碎选位方法鼠。所用的依遥感数据止来自于巡Land浅sat娘TM奉、裤SPOT竭和红外航验空图片。娃解译出的你线性构造负、植被、反排水和基府岩特征可亏用于评价罪地下水开猛发潜力。响在野外，侧结合若干室GPS践定位的钻比孔信息，孙对线性构援造进行了鞭检验。他匀们将这些瓣数据整合镰到催GIS怖中，为将柿来的钻探拢选位建立绒了优化策太略。河GPS浪提高了整貌合到捡GIS牺中的各种矛数据的空呢间精确度杜。他们认宰为，尽管梅已证明博GIS个是一种分眨析空间数预据和建立圆钻探选位谋策略的有会效综合工呀具，但在涂地下水项陕目中运用慕GIS椅尚需认真勒规划，以页避免不必糕要的高昂汪的数据采线集费用。鸣Edet初等人（役1998贝）在尼日零利亚东南驶部的十字眯河州（吓Cros闻sRi默ver柜Stat组e组），应用从遥感技术霸描绘了可研能未来适聚合地下水乡开发的地锣区。他们辛利用雷达骂图像和航塞空照片定钓义了研究征区部分地乓区的水文绕特征和水误文地质特起征，采用无长度密度皇和频率分乏析了线性忆构造和排佛水模式，伟最后利用射得到的结移果来描绘服具有不同亡地下水开默发潜力（检高、中等手和低）的娱地区。他撇们发现线流性构造以仿及排水模班式、岩性样、水温、佩水的传导捷率、单井岁出水量、醋导水系数廊、纵向电群导率与地订下水的分肤布之间存壁在良好的久相关关系浮。银Trav园agli听a哄和笑Amma协r踏（律1998椒）提出了莫一种把从丧卫星图像歉中提取的摘GIS倚数据与传撤统方法收飘集到的数将据进行整接合的方法陡。根据对无这些数据沫的分析和抓有选择的傻野外调查杯，显示在砖叙利亚南范部的玄武牙岩地区，矩构造运动别使该区地窃下水沿断本层运动。奶他们也对托Land菌sat孕TM碍数据解译跟出的线性雕构造进行可了统计分偶析，得出湿两条主断鸽裂方向，热这两条主笨断裂被认箩为是地下冬水储存和影运移筛的屠“设开放通口道沉”棍。作者的沿结论及其支建立的方童法能够应民用于叙利芒亚其它地茧区以及有探相似水文骗地质条件暂的其它国芦家。杯Goya旋l扎等人（简1999钟）利用多窄标准评价豆技术（蔽MCET泻）评价了榜印度北方怀邦（龙Utta听rPr携ades关h须）的益Rawa辟sen锯和凑Pili寻流域地下匙水评价的脸内部类（源inte包rcl勇ass攻）和内部招地图依赖势性（久inte杆r-ma篇pde曲pend灯enci弦es寄）。他们渗绘制了各层种专题图快，如利用滑卫星图像捷和航空照凡片绘制的六土地利用背图、地形嗓图和线性章构造图，节利用待SOI旁的另Topo糟shee第ts滥数据绘制活的排水图婆。在婶GIS矩中对高程裁点进行插汗值并绘制葛等值线，贷建立遭DEM舞，得到了砖坡度图。贫将全部图合件在稍GIS押环境下转忠换成数字就格式，进夏行了整合准，然后对躬Rawa椅sen役和察Pili厘流域的地抢下水可开屑采量做了沙分区评价枝。大Musa蚊等人（街2000瓜）利用遥糖感和熟GIS裙的综合系链统绘制了纹各种专题觉图，对马成来群岛帜Lang恋at防盆地的地亏下水开采雪潜力进行侮了分类。鞠他们利用躺Land上sat贿TM州数据、地燃形图、土惕壤分布图汉和其它相录关的野外括数据绘制痒了各种专报题图层，虎如年降雨欣量、岩性肌、线性构身造密度、现排水密度爹、土地利搭用、地面众高程、坡棒度和土壤极类型，并汁利用改进唯的弟DRAS犯TIC以（潜水埋壮深、净补纲给、含水型层介质、章土壤介质盏、地形、碗毛细水带淹介质的影课响和含水该层渗透系撒数）模型厕将所有的脑图层综合牧起来。根糟据地下水歇开发潜力址的适宜性古或相关性姥，对每个们专题图层注上的多边晃形进行分环类，再赋陶以适当的丙权重。最旗后，利用捕地下水潜栽力模型将吴所有的专消题图层综贪合起来，橡得到一个蔬总图层。牌作者的结到论是在坚粗硬的基岩凝地区，利席用基于怨GIS沟的模型，表对专题图骑层进行综磨合评价是贱最适合进熔行地下水股潜力分区绝的方法。声Lach滋assa逮gne县等人（侮2001突）根据法杏国峰Mass宪ifC莲entr好alT蛇ruyè浙re惯河流域的良研究工作唐，建立了货一种新方拖法，在几剪百平方公示里的流域闻内，勾勒柴出一个几泳平方公里多的地下水险潜力区，孟以寻找出所水量大的包井。该方猛法利用含聋水层结构重和主要含访水层隔间都（筝aqui熊fer抖comp齿artm茧ents坝）作用的棒概念模型态，对坚硬换基岩含水愤层采用了齿一种功能稍分析方法减：风化层馋（风化和轨破碎的岩共石）、下刻伏的风化歪-铜裂隙带和伏裂隙基岩倾。它是绘群制风化层杀和风化巴-礼裂隙带厚梅度和空间犁分布的一势种经济可耽行的方法充，水资源爬的长期开疑发主要依夕赖于这两挠者的厚度贵和空间分腰布。利用询各种描述什含水层结慌构和功能止的参数，滥通过捷GIS姓多标准分斑析，绘制战了有开发忘潜力的地吵下水资源迈。他们的眯结论是，球随着工作截的深入开且展，以及孤越来越准约确和经济己的方法的灾使用，利湿用所建立剖的这套理忽论方法能怀够逐步缩串小需要重掩点调查的犬范围。垂Shah折id输和映Nath磁（伏2002客）分析了峰来自于遥陆感和地表颠地球物理亦调查的水锻文地质数切据，评价叠印度孟加父拉邦会Midn唉apor追e槽县软岩区孩的地下水局条件。利疼用泰IRS炸LISS吩-II警数据制作坐了地质专薯题图。在秩研究区内半139联处地方进乡行了垂直终电测深（使VES捐）调查，视同时利用纳遗传算法稳和岭回归惰（碰Ridg扬eRe乓gres慕sion镰）技术来感解译这些血数据。再许用获得的魄含水层的崖电阻率和东厚度绘制新相应的专长题图。根弃据电阻率方和厚度在坚地质图上赛的位置，高赋以权重次。最后，闹利用基于蛋GIS支的整合方冤法综合了维这些权重扮图，确定膝了研究区斤的地下水仗潜力区。朝Sing肝h奥和塞Prak振ash律（膀2002倦）综合了卸遥感、地碑球物理和相GIS但技术，在裁印度的硬但岩区划分于出地下水修潜力区。很他们采用衬目视判读扔法利用帮IRS胞LISS印-III花数据制作站了水文地居貌图和线丈性构造图叶。从绣1:50划,000扩比例尺的孩SOI纹Topo荣shee鞭t柿数据获得诞地形信息奶，利用高炼程等值线虚产生裙TIN够。利用朱TIN桃制作坡度时图，利用慰Topo惜shee不t语数据和卫窝星数据制久作地表水滑系图。同邮时进行了妖电阻率调悬查，以探等查岩性和来含水层系著统的横向裹和纵向延终伸范围。龟在顷ArcI悔nfo斯GIS布环境下，讯综合所有姑相关图层乞（即水文蛙地貌、线赔性构造、遍斜坡、水胜系和覆盖丧层厚度）扇，再根据侄对地下水贞分布的相者对贡献，枝对每个图模层赋以合捐适的权重摇做出地下系水潜力图姐。对绘制板的地下水慕潜力图进阶行验证，宵结果表明盖：所划分研的地下水悲潜力分区位与井出水低量数据有候相当好的雷一致性。晕Sing荷h瑞等人（约2002罪）将遥感弟、地球物够理和脊GIS赞技术应用露于印度北瑞方邦的朴Sone膏batr悼a最、溉Mir爱japu掌r衔和龙Chau关nda据地区的地青下水开发踩。他们利番用迹RSL贯ISS-捡II梁数据制作迹了水文地浆质地形图掏和线性构鼓造图。在那ArcI均nfo如栅格环境话下，综合秘所有相关云图层（包闷括水文地期貌、坡度穷、线性构羞造、含水卸层厚度和己粘土厚度择）评价了幸地下水潜天力。将绘面制出的地伙下水分区督图与井出崖水量数据梅进行对比警，发现相吼关性良好循。鉴Sriv持asta醋va躲（众2002挂）综合遥仇感数据和妙水文资料稍，研究印挎度北方邦色Ken性Grab量en厌地区详细争的地下情含况、含水扮层几何形烟状和地下盒水水质。犬作者利用炼IRS叉LISS然-I/I辉I射数据来探扫测研究区华的地质、殿地貌和结建构。识别迎出埋藏的袋管道和两铜类不同的竭地基沉降芒，二者影另响了研究康区含水层讨的几何形值状、地下疾水潜力和屿地下水水疏质。利用司与植被和室地质特征衰有关的品渴质和结构欲的变化，低加上推断临的研究区沫内地下水真的迁移类瞧型，描绘克了咸化地给下水的分辅布，结果必与野外观踩测非常接负近。而且巴，研究区剑数字地形锋模型的增哥强图像准躲确地揭示宗出含水层虏的地表形东状和含水久层与地表邪地貌特征心的关系。拜Hadi充thi广等人（志2003斜）利用地沈质电阻、脑遥感和而GIS驳技术评价悄了印度猴Hari难dwar必地区剑Ratm成au-P照athr伶iRa诱o吃流域的地胀下水潜力寒。他们在痒GIS暴环境下，盒综合使用榆了各种专对题图，即砍水文地貌亩、排水密洲度、坡度亲、含水层苹厚度和水震位埋深。结再对影响愤地下水分放布的各种繁因素赋以孟合适的权储重，评价恶了研究区帝每个地段智的地下水化潜力。他半们发现用列RS忍和侮GIS任技术对地圈下水潜力狱的分类与登井的可开塔采量数据糕一致。佳Sikd凶ar泥等人（汗2004规）利用遥浩感和燃GIS弊技术研究项了印度孟狱加拉邦杰Bard兼hama挺n困地区的赠Rani雀ganj伯采煤区及毒其附近的览土地利用肝/孙土地覆盖签变化，并遍描绘了地袜下水潜力浆区。他们趟利用霞IRS宫LISS夺-III早数据和蔽Topo贵shee场ts泊数据，确鉴定了蹲1972消年厉~199索8璃年的土地日利用篮/雄土地覆盖壤变化。发肢现这个时致期因采矿茂活动使植厘被和居民扇占地面积勒减少。利蔽用包括地违形、岩性豪、排水结赛构、坡度趴、线性构时造密度和仆当前的土玉地利用类估型在内的誉各种专题绞图，来描已绘地下水煤的潜力区劳。利用胆ILWI鸽SGI里S搅软件包绘崭制了这些唐专题图层狗，并根据争它们对地料下水分布单的适宜性抚用陵0~5朽来排名。锯然后用贝猜叶斯统计酱方法将每骗张图的排既名转化为怠一个概率少权重，最侧后用多标录准叠加分戏析来寻找秆地下水的闭潜力区。桂同时针对衰每个潜力介区提出了男可行的地李下水抽水纺结构设施旷（即挖井烟、小型深遭层管井或置者深层管孕井）。评3药、人工补答给场地的扔选择厚Elan扛go码和平Arri爷kkat父（姿1998辉）利用障GIS魂综合并分舟析了与地喉下水补给拖相关的各千种专题图承层，确定纳了印度南酒部鱼Ongu典r耍子盆地部贸分地区的谎补给区。劣利用遥感绝和传统数述据制作了击七个专题腿图层，使表用板ArcI兰nfo梁GIS犬对这些图栏层进行了侧排列、重行分类和叠批加。基于折GIS至分析，根洽据天然补明给潜力，倚将研究区掠分为四个巴区，搜即摄“吸非常矩好尘”尸，南“朽好饺”量，乱“某差胸”茄，骄“抄非常眯差单”轨。再根据虾人工补给膝的潜力，躬将不适宜习区进一步横划分为四稀类。他们岁的结论是垮，遥感数斑据、传统朝数据和谨GIS丢叠加分析售能为识别稼盆地的地念下水补给趴区提供一巩种强大的娃实用方法揭。筹Raml稠inga辱m倾和锁Sant挖haku凯mar果（腊2002债）利用遥喇感和寄GIS掀技术，探浇索出印度房Tami瞧lNa菜du椅邦能够发验挥地下水雹调蓄作用喝的合适的妹补给区和锹蓄水构造逐。该研究弱利用的各缴种专题图读包括地形伏、地质、闹土壤、坡双度、土地第利用、排楚水密度、音线性构造泊密度、径哈流等值线康、风化带广的深度、峰基底深度术、地下水袄位波动和洁水质。这炒些图件的粱制作利用都了羡IRS督LISS障-III成卫星数据王和野外收阻集到的其苹它间接信春息。利用校ArcI艺nfo今GIS物软件包确俱定出合适哭的人工补志给区。他路们利用蹦1韵-随σ领标准将补讲给区划分途为息“夏高度适谈宜挂”宋、元“孝中等适皂宜韵”隔、喷“冠不适异宜数”蒙和涌“方差伏”确四类。根嫁据地形条钩件和适宜吐性分区，蠢给出了适网宜补给的旬构造。他阿们的结论翁是：利用怀GIS毯所做的分孤区以及建吩议的取水票设施的类丝型和位置五是可取的塔，成功率趋超过了量90%平。娇Vasa绪ntha孔kuma姻ran由等人（隶2002示）利用遥题感和钓GIS仿技术在印宪度南部基仁岩区选择土了地下水斗人工补给庄的理想地抓点。他们晴利用从Topo否shee包ts打数据和卫提星数据制盒作了土壤槽图、线性拢构造图和五排水密度摘图。利用泛ArcV碎iew宵和晕ArcI星nfo烛GIS丽软件整合收这些专题蜡图，并对眨每一专题楚图层赋以誉适当的权岔重，最后偿确定了适船合人工补盾给的场地病。缺研究人员李采用的确劣定地下水渔潜力分区乱的方法和去选择适宜勤人工补给牙或者雨水倒收集地点涌的方法可康见图聚3辣。图中，蚕虚线的箭耗头表示可眯选择的步庭骤，因为荷可能会缺匙乏合适的宿野外数据转而无法进颜行验证工绕作。僵图腿3绵利用遥感翠和怎GIS志的综合技截术评价和启管理地下封水资源的遮流程图哄4挂、基到于悔GI脊S们的地下水穷流和污染腰模拟：模百型开发、叙应用和评批价稻Adam吐s司等人（译1993泰）开发了谅一个基于牌GIS夺的空间数帜据模型懂—掩—膨WELL昨HEAD欺，能够实次现交互式喘和图形化撞地查看和禾检索地下言数据。他做们描述了包WELL葛HEAD透的关系模宰型和结构字。拦WELL灰HEAD量利用了面掌向对象的叹数据模拟倚，属于一邀个基于特珠征的系统至。他们报峡导说，为肉了创建一音个钻探记横录管理系币统，可以赌利用提取倦机制建立扯一个更丰补富更自然谁的面向对泡象的数据环模型。而怪且，这个明关系系统拌是很有用泼的，因为弓它使用了赌非程序化贴的数据处把理语言，狐嵌入式和垫特别查询诊语言以及狸高度的数串据独立性钻。袭Bake档r设等人（杏1993择）利用谎GIS孩计算了均靠匀流解析约解模型的浑输入变量找，该模型厉与罗得岛格州环境管吧理处（危RIDE兔M补）水源保造护区（尖WHPA摔）的水文夫地质制图强相结合，模用于制定旗地下水保搏护政策。肿模型由四姻个模块构烧成：并RESS叉OC粱，趋MWCA丑P缓，堡GPTR览AC险和腾MONT绪EC殃，每个模雕块独立计悟算船“烦捕获社区根”读（即地下累水抽水井颠在地表和偶地下的汇才水区域）瞒。他们发迷现慎GIS皮和亮WHPA六地下水流液模型的整扫合对该州付水源地保坑护计划提剃供了一个倚非常有价魄值的工具汗。同时也胖指出了模害型的局限吹性。耀Camp蛾和馆Brow刻n倚（奴1993坟）开发了具一种基于芽GIS纹的方法，企以利用测培井曲线数纤据建立地幕下剖面。三他们借助存于尽可能汪多的资源牙，如每个座钻孔的地刘球物理测练井曲线和钟地层曲线势，检验了披测井曲线铸的准确程摸度和可靠枕性。结果努发现地球匆物理测井缓是摆GIS纹测井数据绒库中最重受要最核心去的部分。随同时也证曲实可以建直立任意数兽量的测井俯数据的代引表性剖面蛙或者三维匆图像，实扭现数据库筒的交互式购查看。而姻且，对于藏每个地下皂单元，开素发了诊GIS-华MODF致LOW帆界面，计拘算测井数未据库中的席地质水文跟参数。他减们的结论呼是基于痒GIS床的界面为丢克服地下抵水流模拟济中的数据避生成问题凤提供了一婚种非常强属大的方法皂。猾Hina斑mann贞（做1993绪）通过马厨里兰吉Howa偶rdC虏ount障y权中部的事Patu藏xent债河盆地的泽实例研究排，示范了扬GIS泉在基于有找限差分法币的三维地诸下水流模惰型船MODF虏LOW哥参数集成矩输入数据怎库中的应垫用。利用致GIS沫建立了模求型网格。劫他们考虑另了各种特清征，如模躬型边界、突风化层厚尖度、河流鄙长度、河交流位置等远等。利用随GIS丸制作了这分些输入图崭层之后，避再以适合置MODF刮LOW氧输入的格滤式准备输骨出图层。绘他们指出雀，料GIS踪能够迅速点准确地变挥换大的空劲间数据集判，改进模唇型识别过寨程。权Rich门ards汁等人（划1993拘）使用共ArcI额nfo傍软件在恋GIS域环境下，慰利用地下史水数值模雅型浅MODF供LOW劣优化佛罗酿里达州保Sant氏aRo让sa顺郡沿海地蝴区的井场紫设计，分懂析了含水日层的应力辉问题。他伞们将漂GIS广作为剖分嘱模型网格坛、研究模雹拟程序运猪行和模型匙分析的主垃要工具。跪证明了利文用拨GIS匆可以非常混迅速有效屠地校正模小型。结论再是树GIS梁能够在一绢个综合的壤软件系统笨中，进行轰数据管理远、数据分穗析和图形脑输出，非牢常适合有蛾效地管理式资源模拟故计划，也腰能够快速乔容易地建鸦立针对特该定模拟项睛目的模型脚系统。萝Roaz陕a码等人（愈1993誓）利用惜SWIC廊HA信代码，建挠立了基于士有限元（睁FEM遥）的三维帝、密度相鬼关的运移追和水流模运型，来研胖究佛罗里那达州猫Esca鸽mbia练郡的含水抽层的水力纲性质。将歪模拟技术亡与论ArcI垮nfo哥GIS蒙结合起来篇，开发了播一个用于愈资源优化帅管理的系爹统。嘱GIS号是模型网阔格剖分的董主要工具碍，也是模新拟程序中点不可分割爪的一个组遵成部分。那剖分了多抱种模型网炮格，用来滤模拟区域粉水流和局誓部水流酸/律运移现象静。而且，泡通过联合党使用可视检化相关查烛询，可以胞在危GIS谁环境下进董行模型识旁别。由此买推断语GIS注能提供一异个综合的尤环境，促询进模型分录析、数据吸储存和检学索。习El-K于adi淹等人（饰1994姓）介绍了将一种嵌入尝了爽GIS马的地下水子模拟方法茅，并以夏范威夷瓦胡躺岛（求Oahu疏Isl盒and倡）为例来坚说明这个格程序。他糠们将催USGS敞模型、母MOC遍连接到侄MapI筛nfo初GIS庆软件包中岂，然后再毅应用到研村究区。需坛要指出的纤是这种连岸接具有通脂用性，也辞能应用到丝其它模型圾中。使用疗GIS萝软件包中填的程序语咐言可设置帝自定义对撕话框和下灯拉菜单，忙这方便了宁前处理和柄后处理程莲序。文章倘的结论是岔，这种综展合系统适伪合从图中渠提取和插秧值点的实烤测值。然稠而，该整楚合系统的哀不足是，跃由于寿GIS垃的矢量化巴特点，使宫其在提取箱空间分布疯式数据时疤相对比较甘困难。游Wyli题e崖等人（园1994湿）针对美群国科罗拉舍多州东部梅的区域灌子溉农业，味测试了一志个与东GIS谁结合的硝摸态氮（徐NO3-僵N到）淋失和微经济分析周软件包（泻NLEA铃P芽）模型。宋结果表明宇，臂NLEA迹P弱硝态氮淋布失（挑NL利）指数（拢根部以下喂硝态氮淋逢失量的一荐个指数）准与搅GIS矛的结合，外对于描述糖736肤km落2啦的地下水茶中硝态氮播浓度的分贡布是非常路有用的。睛比较南普净拉特河冲京积含水层午观测到的京硝态氮的盾分布与模气拟的它NL槐分布（假盼定区域的够Pear痛son矿相关系数筛为宋0.59伤），结果券显示这个背模型能够忌模拟地下持水中硝态醋氮的主要举观测类型吧。伴Barb命er制等人（轻1996浸）在澳大粥利亚西部椅Pert津h服市附近的谢一个地下驻水供水场滨中，研究滑了土地利抽用变化对垦地下水水迈质的影响调。他们分嘱析了翁11裙个生产井漠23扭年（悦1974榴~199脑6勾）的地下铺水水质数盈据，并调便查了同期剪的土地利碧用变化。及结果发现监土地从天辈然灌木丛戚变成现在孙的城市过字程中，城武市和工业芒发展使抽陆水井中的委地下水受坛到了越来常越多的硝肉酸盐和挥熄发性有机尽物（兔VOCs析）的污染虹。同时，液他们将地教下水数值越模型（菊FEFL惜OW来）和箭GIS挨结合来证贺实因补给棒和用水需椒求的季节帆变化而产先生的抽水情井捕获区白边界的瞬爆时特征，和以及其与犯不同土地报利用方式浸的关系。不他们预测简了大约贤15~2彩0拖年之后，套没有污水夹设施的城污市发展可辰能产生的哄全部影响怖。愿Watk扒ins脱等人（湾1996蒙）评价了庭GIS抄和地下水览模型接口刻（即模型嫩与捏GIS吊连接，模宋型与配GIS悲整合，将汇模型嵌入枯GIS选）的三种愁方法，并廊指出了规GIS循在地下水钥模拟中的肌用途。利GIS却和地下水碧模型的耦肯合被认为性是开发模述型、识别便和验证模殖型以及展颂示结果的遥强大平台彩。略显不主足的是，撑GIS菜与地下水带整合的程稻序需要非亩常高的硬屋件和软件自成本，还庙需要高水墨平的用户搅入门手册嘱。他们的贤结论是尽巧管每种接壶口方法都梅有其局限踢性，但是往它们都有兼可能使传风统独立的拳模拟软件合弃之不用娘，研究人前员也只是纹刚刚抓住思了秒GIS乡的一个层耕面来改进杰地下水模洁拟。而且弊，他们也听分析了当翠前的需求蒜，并对未掩来的工作刚提出了建挪议。驼Corw肆in片等人（臂1997杏）对基于誉GIS灰的包气带僚非点源（朝NPS童）污染物卡模拟进行挡了一次重骨要评述。奇讨论的主犯题包括将垂NPS方污染物作恭为全球环抗境问题的诚意义，基殿于供GIS恢的包气带绘NPS棵污染物模随拟的优势愁，眠GIS溜环境模拟挺的基本组剧成，现有医的基于计GIS中的棵NPS脆污染物模垒型的综述虫，地质统北计学在基演于鸟GIS比的补NPS移污染物模乒拟中的应滔用，尺度详的影响，挺根据模型该误差和数贩据不确定兔性量度夸NPS熊污染物模演型的可靠姥度，基于抓GIS咽的晒NPS灰污染物模纳拟未来的裙发展方向豆。文章的墨结论是基轧于穿GIS杏的码NPS嫁污染物模硬型的发展迹非常有前毫途，但是拴要谨慎使移用，避免自决策制定昌者滥用这树种具有潜配在价值的叉环境评价延工具。缸Lass卡erre拘等人（夹1999壶）利用易IDRI缸SIG灶IS倡软件开发祖了一个简岔单的连接燕GIS蹲的模型，拐用于研究骗硝酸盐的满运移。他鹿们发现，州与更正统胡的水文地喘球化学模摊型相比，酒这种连接虽GIS拌的模型所腊需的数据惑量明显要言少。他们塞也将该模它型与名为对Agri饺Flux派的非饱和肿带运移模漫型连接，控用来模拟疫通过植物赏根区的水美和硝酸盐糖的通量。厘结果表明嘴模拟出的宰硝酸盐浓谢度与实测任值一致。秧另外，为说了比较连持接洪GIS讲的模型与仔另一个更贷完整的模袋型，也利掩用了标准场软件蝇MT3D壮-MOD致FLOW矛进行模拟案。两种模垒型模拟结循果的相似厚证明了所播开发的这厚种连接啦GIS锯的模型是疮合理的。片Balt执eman泄和始Smed到t森（软2001抹）开发了虾一种物理姐模型，称酬为激WetS吨pass枣，用来评打价地表径统流、实际誓蒸发和地具下水补给澡长期的平劲均空间类幻型。他们睡在仰ArcV炕iew工GIS教中将所开戒发的模型酿整合成一怪种栅格模艇型，将诸段如土地利潮用及其相佛关土壤类宗型的参数骡以土地利钓用和土壤谈栅格图属新性表的形雁式连接到最模型中。乞用补给作杂为输入变销量对模型许进行校正描，然后再泛验证满意鸽度。结果消表明，这告个模型非汽常适合用霜来研究流金域内土地红利用变化吊对水体的率长期影响擦。抓Bout副t共等人（该2001栋）介绍了弊一种方法愈，它利用景地下水模调拟和弯GIS格，通过估篇算密歇根睁州起Gran怪dTr杨aver膝seB扑ay系流域（秆GTBW立）因路盐辫在地下水库中的运移崇导致的地睁表水中氯飞化物的浓塔度变化，握检验土地舒利用得出堡的溶质和西基流地表晓水质之间先的潜在关封系。他们番利用层MODF拼LOW慕开发了一懂种三维地烘下水流模形型扁GTBW放，并在模速型中结合桶了寿ArcI煤nfo猎GIS菜软件，这梁有利于模临型开发和淡模型输出承的分析，盖因为运行曾模型需要仁大量的空嚷间数据。捐他们报导杯说，开发陕的这种地振质参数化犯的模型可卖以用来评扔价研究区汇内通过地忘下水向河企流和湖泊蚊排泄的随尾时空变化讨的溶质通激量。他们经发现研究筑区内的土辅地利用持记续地影响腐了地表水历质。他们冻的结论是灿：这种方长法也可以拾用来检验柜其它与溶睛质相关的血土地利用筹方式对基更流地表水锦质的影响抵。誉Gogu座等人（带2001裳）设计了斗一种水文廊地质的疲GIS脱数据库，闹推动了比抢利时拔Wall丝oon止地区地下滚水脆弱性盾分析和水蠢文地质模剩拟。在空店间数据库悔方案和地熟下水数值筐模型界面聚GMS省（地下水姨模拟系统垦）之间建凤立了一个具松弛耦合估工具。按巡照时间和眠空间序列要储存在这猾个数据库钱中的水文贷地质数据纯可以很容纽易地在不茧同的地下带水数值模椒型之间应蛇用。他们揪发现大部晋分的桃GIS闷都能很容给易地完成屡叠加和索稠引操作，云但是不能吸完成基于笋过程的地之下水流动讲和运移现痕象。但是吼，筹GIS扰与基于过蕉程的模型滨的耦合为使处理、储惰存、操作挺和显示水泥文地质数纳据提供了藏一种非常鬼有效的工置具。同时躺，一个设歌计良好的稳GIS涉可以明显笔减少数据猾准备和显核示的时间饱。袍Hall住等人（名2001异）利用地槐方农业实呆践的最佳船估计，应尿用咳NLEA奇P家模型进行凝了一次大慎范围的淋调失模拟，渡以说明美勿国科罗拉免多州东北敲部灌溉农贡业区，不钢同硝酸盐卷淋失控制乔变量的相锹对作用。贷然后在就GIS魔环境下，序利用这些袖模拟结果授估计南普温拉特河冲墨积含水层猎上部浅14,0纷00舒公顷土地她的硝酸盐材淋失量的积空间变化栗。模拟显夜示土壤类读型的差别悼可能会导者致氮在年弦淋失率上久的变化达湿到汁5~10爱kg/躁ha候，而作物倘轮耕方式虹导致的变防化与一般时轮耕方式食一样，可钩达到厚65k河g/ha智。施用动荒物肥料的离土地可能肥会有多于风100铺kg/h堤a剥的额外淋筑失。作者巾推断施肥识是确定硝港酸盐淋失谅通量的最腰重要因素泳，洒水灌学溉和施肥猫的综合作静用导致了阅最高的淋肥失浓度。