崔素芳，張保祥，崔峻嶺，潘英華，張振華，吳泉源，衣華鵬

（1.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院國(guó)土資源與測(cè)繪工程系，山東濟(jì)南 250100；2.山東省水利科學(xué)研究院，山東濟(jì)南 250014；3.青島市水文局，山東青島 266071；4.魯東大學(xué)地理與規(guī)劃學(xué)院，山東煙臺(tái) 264025；5.山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院，山東濟(jì)南 250014）

Arc Hydro 與Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型研究綜述

崔素芳1，張保祥2，崔峻嶺3，潘英華4，張振華4，吳泉源5，衣華鵬4

（1.山東農(nóng)業(yè)工程學(xué)院國(guó)土資源與測(cè)繪工程系，山東濟(jì)南 250100；2.山東省水利科學(xué)研究院，山東濟(jì)南 250014；3.青島市水文局，山東青島 266071；4.魯東大學(xué)地理與規(guī)劃學(xué)院，山東煙臺(tái) 264025；5.山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院，山東濟(jì)南 250014）

由于目前在地表水與地下水的聯(lián)合模擬研究中備受青睞的Arc Hydro與Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型能否應(yīng)用于水文模擬尚缺少實(shí)證性研究，通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料，分析這兩個(gè)水文數(shù)據(jù)模型的功能和優(yōu)點(diǎn)，以及存在的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。指出Arc Hydro模型雖然具備強(qiáng)大的水文分析與提取功能，但其本身并不能實(shí)現(xiàn)水文模擬，必須與獨(dú)立的水文模型利用數(shù)據(jù)交換來(lái)完成水文模擬；Arc Hydro Groundwater模型雖然包含MODFLOW分析模型，但只能對(duì)MODFLOW模型輸出的結(jié)果進(jìn)行可視化處理，目前還不具備獨(dú)立的地下水模擬功能。認(rèn)為地表水與地下水聯(lián)合模型與GIS耦合集成平臺(tái)的開(kāi)發(fā)將是未來(lái)研究的熱點(diǎn)。

水文數(shù)據(jù)模型；Arc Hydro；Arc Hydro Groundwater；云架構(gòu)；水文分析；綜述

長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)地表水和地下水運(yùn)動(dòng)過(guò)程分別進(jìn)行了模擬研究，近年來(lái)也出現(xiàn)了一些地表水、地下水耦合模型，如SWATMOD［9］、GSFlOW［10］、MODHMS［11］等。Arc Hydro與Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型基于Arc GIS創(chuàng)造了一種表達(dá)水資源數(shù)據(jù)的新方式，它具備水文數(shù)據(jù)和水資源建模與決策方法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使水文水資源模型和信息系統(tǒng)與GIS更加緊密地耦合在一起，并且提供了一種管理各種水文信息的規(guī)范格式，有利于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜水文系統(tǒng)的模擬與分析，實(shí)現(xiàn)水文水資源模型和信息系統(tǒng)與GIS的緊密結(jié)合［12-14］，而且能夠方便地將地理數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)和水資源模擬同決策過(guò)程聯(lián)系起來(lái)，在一定程度上克服了耦合與集成模型的缺點(diǎn)，為流域信息的管理和流域水文現(xiàn)象的模擬奠定了基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)目前主要是將Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型和工具集應(yīng)用到特定流域以論證其在流域水資源管理中的可行性，能否將Arc Hydro與Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型應(yīng)用于水文模擬尚缺少實(shí)證性研究，本文通過(guò)對(duì)Arc Hydro與Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型的分析，指出這兩個(gè)水文數(shù)據(jù)模型的功能和優(yōu)點(diǎn)，以及存在的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1 Arc Hydro與Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型簡(jiǎn)介

1.1 Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型

Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型由美國(guó)德克薩斯州奧斯汀大學(xué)水資源研究中心分校和美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所（ESRI）于1999年開(kāi)始合作設(shè)計(jì)，2003年基于Arc GIS環(huán)境的Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型以及相應(yīng)的Arc Hydro Tools得以成功開(kāi)發(fā)。

Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型的構(gòu)建思路為在基于行為的數(shù)據(jù)模型上集成基于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)模型，既能描述水文要素，又能描述水流運(yùn)動(dòng)，數(shù)據(jù)模型基于面向?qū)ο蟮乃枷耄瑢⒁?、空間單元等作為對(duì)象，很好地將對(duì)象的屬性和行為結(jié)合在一起，表達(dá)流域系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，將不同對(duì)象的屬性特征進(jìn)行分析處理，記錄各要素之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)了最接近流域現(xiàn)實(shí)的水文模擬。

Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型是一個(gè)時(shí)空地理數(shù)據(jù)模型，旨在為區(qū)域水資源研究提供一個(gè)不考慮空間尺度的通用數(shù)據(jù)框架，可以通過(guò)增加某個(gè)特定任務(wù)或應(yīng)用程序所需的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行擴(kuò)展，為海量流域數(shù)據(jù)提供有效的存儲(chǔ)框架。它主要由水文地理要素集、流域要素集、河槽要素集、幾何網(wǎng)絡(luò)要素集和時(shí)間序列對(duì)象集五大部分組成，其中幾何網(wǎng)絡(luò)要素集是數(shù)據(jù)模型的骨架。Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型的工具集可以方便、高效地提取地理數(shù)據(jù)，從而節(jié)省采集地理數(shù)據(jù)所需的時(shí)間，進(jìn)而高效地支持水文模型的模擬。另外，Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型還包括分析圖和術(shù)語(yǔ)表，分析圖的主要功能是幫助使用者更清晰地了解數(shù)據(jù)的框架；術(shù)語(yǔ)表的主要功能是讓使用者對(duì)水文模型中的概念有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。

1.2 Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型

Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型最早于2003年在美國(guó)德克薩斯州奧斯汀大學(xué)水資源研究中心分校進(jìn)行討論和初步設(shè)計(jì)，由ESRI與美國(guó)楊伯翰大學(xué)環(huán)境模型實(shí)驗(yàn)室（AQUAVEO）共同開(kāi)發(fā)。2007年，在ESRI用戶大會(huì)上發(fā)布了Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型。2009—2010年，Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型對(duì)外發(fā)行。

Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型可用于實(shí)現(xiàn)各類(lèi)水位圖、水質(zhì)圖、流向圖的創(chuàng)建與制作；創(chuàng)建、歸檔和可視化MODFLOW模型；創(chuàng)建和可視化二維、三維地質(zhì)模型，實(shí)現(xiàn)水文專(zhuān)題數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與分析。主要功能包括：地下單元分析、MODFLOW分析和地下水分析。該模型對(duì)應(yīng)的Arc Hydro Groundwater Tools可以幫助用戶導(dǎo)入、編輯和管理地下水?dāng)?shù)據(jù)并儲(chǔ)存在Arc Hydro Groundwater的地理數(shù)據(jù)庫(kù)中，此外，還可以對(duì)地下巖層數(shù)據(jù)進(jìn)行地理配準(zhǔn)。

2 Arc Hydro與Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型功能及優(yōu)點(diǎn)

2.1 模型功能

2.1.1 Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型

Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型已開(kāi)發(fā)了5個(gè)版本，目前最高版本為Arc Hydro 2.0。Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型操作工具均集成在Arc Hydro Tools菜單中，Arc Hydro Tools的許多功能需要Spatial Analyst、3D Analyst等Arc GIS中的空間分析擴(kuò)展模塊的支持。Arc Hydro Tools的主要功能為：①地形預(yù)處理（terrain preprocessing），通過(guò)對(duì)輸入的DEM進(jìn)行預(yù)處理，為水文分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。②地形形態(tài)分析（terrain morphology），通過(guò)分析原始的非樹(shù)狀圖流域結(jié)構(gòu)模型，計(jì)算匯流區(qū)的平均高程、流域面積和流量曲線，生成三維邊界線，計(jì)算邊界線截面的寬度、周長(zhǎng)和橫剖面面積，產(chǎn)生匯流區(qū)間連通性的信息。③流域處理（watershed processing），在地形預(yù)處理的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)流域劃分、流域特征提取等功能。④網(wǎng)絡(luò)分析（network tools），生成水文幾何網(wǎng)絡(luò)和水文邏輯網(wǎng)絡(luò)，定義網(wǎng)絡(luò)中的水流方向。⑤屬性處理（attribute tools），結(jié)合已有的幾何網(wǎng)絡(luò)，對(duì)流域特征進(jìn)行定量分析并賦值，對(duì)水文要素更新Hydro ID，建立水文要素間的連通性，網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)要素屬性，計(jì)算要素屬性的各類(lèi)統(tǒng)計(jì)量，顯示多種相關(guān)圖等。⑥管理工具（AP utilities），設(shè)定處理結(jié)果儲(chǔ)存路徑，分配要素唯一標(biāo)識(shí)碼，管理要素Hydro ID值和Arc Hydro工程基本屬性。

應(yīng)用Arc Hydro Tools可以完成以下任務(wù)：①由矢量和柵格數(shù)據(jù)源生成和填充Arc Hydro地理數(shù)據(jù)庫(kù)；②建立核心的空間層之間的關(guān)系；③對(duì)上游和下游水流路徑進(jìn)行追蹤；④執(zhí)行水資源功能區(qū)劃，如流域劃分和鑒定；⑤建立節(jié)點(diǎn)連接的水文模式；⑥使用XML數(shù)據(jù)交換框架實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與外部模型的連接。

2.1.2 Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型

Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型基于地表水和地下水?dāng)?shù)據(jù)模型所共享的Arc Hydro框架，可以根據(jù)需要在框架內(nèi)添加地下水和地表水組件或開(kāi)發(fā)新的組件。Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型已開(kāi)發(fā)了10個(gè)版本，目前最高版本為Arc Hydro Groundwater 3.2.0。Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型的主要功能主要包括地下單元分析、MODFLOW分析和地下水分析。地下單元分析可以創(chuàng)建和可視化二維、三維地質(zhì)模型，分類(lèi)和可視化鉆孔記錄，創(chuàng)建和編輯橫剖面以及產(chǎn)生三維剖面體。MODFLOW分析可以在Arc GIS中創(chuàng)建、歸檔和可視化MODFLOW模型，也可在Arc GIS中導(dǎo)出和運(yùn)行MODFLOW模型。地下水分析可以導(dǎo)入各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)集（如井、時(shí)間序列、橫剖面）到Arc Hydro Groundwater地理數(shù)據(jù)庫(kù)中，管理關(guān)鍵屬性并顯示數(shù)據(jù)，在Arc Map和Arc Scene中管理圖層，創(chuàng)建水位、水質(zhì)和流向地圖。

2.2 模型優(yōu)點(diǎn)

Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型基于面向?qū)ο蟮乃枷虢?shù)據(jù)庫(kù)，與單一的地下水、地表水模型或地表水與地下水耦合模型相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①高度的同源性和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的共享性。Arc GIS、Arc Hydro和Arc Hydro Groundwater都是ESRI公司研發(fā)的產(chǎn)品，克服了目前國(guó)內(nèi)水文信息共享機(jī)制不健全，共享技術(shù)不成熟，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、不完善，缺少合適的信息共享平臺(tái)等問(wèn)題［15-18］，實(shí)現(xiàn)了水文模型和GIS的緊密耦合，模型創(chuàng)建的所有階段在同一環(huán)境下完成，大幅度提高了模型數(shù)據(jù)分析與決策的效率。②統(tǒng)一存儲(chǔ)。Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型從不同的數(shù)據(jù)源中獲取各種要素，分門(mén)別類(lèi)統(tǒng)一存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，摒棄了分片存儲(chǔ)和空間分離的缺點(diǎn)。③利用幾何網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了GIS網(wǎng)絡(luò)分析功能。Arc Hydro通過(guò)已有要素生成幾何網(wǎng)絡(luò)，并且利用GIS的網(wǎng)絡(luò)分析功能，設(shè)置水的流向，進(jìn)行流向分析、匯流分析等。④實(shí)現(xiàn)更為豐富的空間拓?fù)潢P(guān)系。Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型通過(guò)拓?fù)潢P(guān)系定義要素間的相鄰關(guān)系，詳細(xì)描述某要素在相關(guān)要素被移動(dòng)、改變或刪除時(shí)所發(fā)生的行為，能方便定位或檢查有關(guān)的要素。⑤加強(qiáng)了數(shù)據(jù)庫(kù)中的對(duì)象間邏輯關(guān)系。賦予要素Hydro ID值，建立關(guān)系類(lèi)，表達(dá)各要素之間、對(duì)象類(lèi)之間或要素類(lèi)與對(duì)象類(lèi)之間的關(guān)系，讓現(xiàn)實(shí)中的關(guān)系更加準(zhǔn)確地在地理數(shù)據(jù)模型中得到反映。⑥數(shù)據(jù)錄入與編輯更加精確。通過(guò)閾值控制和智能化的校驗(yàn)行為，減少數(shù)據(jù)錄入和編輯的錯(cuò)誤。使用Arc Hydro工具集可以自動(dòng)提取流域物理結(jié)構(gòu)、河網(wǎng)結(jié)構(gòu)、斷面等數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)的獲取節(jié)省了大量的時(shí)間。

3 Arc Hydro與Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用

自Arc Hydro和Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型發(fā)布以來(lái)，已在洪水演進(jìn)模擬、河流網(wǎng)絡(luò)分析、流域數(shù)據(jù)管理、流域水資源數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建、不同區(qū)域水文模型建立等方面發(fā)揮了重要的作用。Bourne等［19］通過(guò)增強(qiáng)的Arc Hydro數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)，自定義了一套數(shù)據(jù)庫(kù)管理、可視化以及決策支持工具的集成系統(tǒng)。Graham等［20］將Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型用于佛羅里達(dá)州5個(gè)水管理區(qū)域內(nèi)的諸多水資源項(xiàng)目，如防洪、水質(zhì)和供水管理以及自然系統(tǒng)保護(hù)計(jì)劃中。Thompson等［21］使用Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型劃定研究流域并提取每個(gè)流域的模型參數(shù)，得到較滿意的結(jié)果。加拿大測(cè)繪局建立了河流數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，采用Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型構(gòu)建水網(wǎng)模型，用戶不僅能夠查看與下載水利專(zhuān)題數(shù)據(jù)，還能夠進(jìn)行在線的河流網(wǎng)絡(luò)分析。

憑借Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型強(qiáng)大的水文分析功能，國(guó)內(nèi)學(xué)者也逐步將該模型應(yīng)用到區(qū)域水資源研究中。主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：

a.構(gòu)建流域水資源數(shù)據(jù)庫(kù)。易衛(wèi)華［22］基于Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型構(gòu)建了宛川河流域水文數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了宛川河流域空間整體性的水文連接，為國(guó)內(nèi)流域信息合理組織存儲(chǔ)提供了范例。林時(shí)君等［23］基于Arc Hydro和Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)整合理念，構(gòu)建了香日德河流域的水資源地理數(shù)據(jù)庫(kù)，為該流域的科學(xué)管理和決策提供支持。陳榕等［24］基于Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型，將水文及空間地理數(shù)據(jù)組成一個(gè)有機(jī)的整體，更加真實(shí)地展現(xiàn)水文現(xiàn)象的時(shí)空特性，為數(shù)字化流域管理等奠定基礎(chǔ)。

b.建立不同區(qū)域的水文模型。常占鋒等［25］在中國(guó)西北尤其是河西走廊一帶，基于Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型，通過(guò)分析灌區(qū)中各種要素特征以及它們之間的時(shí)空關(guān)系，建立灌區(qū)水文數(shù)據(jù)模型。

c.進(jìn)行流域水文分析，主要包括數(shù)字河網(wǎng)提取、流域及子流域劃分、流域連續(xù)地表水系的構(gòu)建以及流域水文特征的自動(dòng)提取、可視化分析等。黃碩［26］提出了在水電規(guī)劃設(shè)計(jì)中采用衛(wèi)星遙感影像圖提取地形信息并采用Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型進(jìn)行水文分析的新方法，該方法在實(shí)際的工程項(xiàng)目中取得了良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。于淼等［27］基于Arc Hydro Tools對(duì)遼河流域河網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)提取，提取精度總體上符合要求。李金益等［28］以貴州省平湖流域?yàn)槔?，克服了利用DEM和GIS構(gòu)建數(shù)字流域的困難，基于DEM和Arc Hydro利用burn in方法構(gòu)建了巖溶地區(qū)連續(xù)的地表水系，解決了巖溶地區(qū)河道不連續(xù)問(wèn)題。曾紅偉等［29］以洮兒河流域?yàn)檠芯繉?duì)象，利用Arc Hydro Tools及多源DEM分析了有（無(wú)）河網(wǎng)輔助條件下3種初始DEM在不同地貌類(lèi)型中數(shù)字河網(wǎng)提取以及流域及子流域劃分的準(zhǔn)確性，證實(shí)了Arc Hydro Tools提取河網(wǎng)的精度比River Tools等工具更高，提取的子流域面積與量測(cè)子流域面積比較接近，準(zhǔn)確度較高。石春力等［30］基于Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型對(duì)沙河流域的水文特征進(jìn)行提取，結(jié)果表明：Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型在數(shù)據(jù)管理和可視化分析上優(yōu)勢(shì)明顯，但其對(duì)大型平坦流域的處理效果一般。李勇等［31］運(yùn)用Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型對(duì)松花江流域的水文信息進(jìn)行自動(dòng)提取，并利用圖像比對(duì)軟件Alike Duplicate Image Finder對(duì)所提取河網(wǎng)與實(shí)際河網(wǎng)進(jìn)行相似度比較，表明Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型提取的松花江流域的河網(wǎng)與實(shí)際河網(wǎng)基本一致?？得艚莸龋?2］對(duì)環(huán)渤海地區(qū)多尺度的陸源水污染輸出分區(qū)應(yīng)用Arc Hydro Tools進(jìn)行地形修復(fù)和河道校正，很好地解決了平原地區(qū)河網(wǎng)提取及流域提取的問(wèn)題。鐘敏等［33］利用Arc Hydro Tools分別實(shí)現(xiàn)了浙江八大水系（除運(yùn)河流域）的邊界提取和流域劃分。Scanlon等［34］利用Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型的MODFLOW分析模型開(kāi)發(fā)了模擬美國(guó)德克薩斯州愛(ài)德華茲含水層地下水利用量的工具。Lindgren等［35］利用Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型的MODFLOW分析模型模擬了美國(guó)德克薩斯州南部愛(ài)德華茲含水層的水力傳導(dǎo)分布。Islam等［36］在美國(guó)內(nèi)布拉斯加州和科羅拉多州利用Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型成功創(chuàng)建了三維鉆孔模型。

4 存在問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 存在問(wèn)題

a.目前國(guó)內(nèi)研究主要側(cè)重于將Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型和工具集應(yīng)用到特定流域，論證其在流域水資源管理中的可行性，但對(duì)數(shù)據(jù)模型和工具集的構(gòu)建理論、兩者之間的聯(lián)系以及如何使用Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型進(jìn)行輔助水文分析缺乏深入的研究。

b.Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型雖然具備強(qiáng)大的水文分析與提取功能，但它本身不能實(shí)現(xiàn)水文模擬，必須與獨(dú)立的水文模型之間利用數(shù)據(jù)交換來(lái)完成水文模擬，用于支持地理時(shí)空數(shù)據(jù)分析。另外，在提取流域出水口時(shí)，要求計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度比較快，如果計(jì)算機(jī)的內(nèi)存較小或者版本較低，都會(huì)影響提取速度。

c.Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型雖然包含MODFLOW分析模型，但是只能對(duì)MODFLOW模型輸出的結(jié)果進(jìn)行可視化處理，本身還不具備獨(dú)立的地下水模擬功能。

4.2 發(fā)展趨勢(shì)

a.目前GIS已有的Arc Hydro和Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型將地表水和地下水?dāng)?shù)據(jù)模型進(jìn)行了系統(tǒng)的耦合，而且Arc Hydro Groundwater中包含MODFLOW模型的擴(kuò)展模塊，未來(lái)可以將數(shù)據(jù)模型與水文模型相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上的模型數(shù)據(jù)處理、模型模擬、結(jié)果可視化等集成工作。

b.基于互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算方式的發(fā)展，可以充分利用Arc GISOnline“云架構(gòu)”的在線資源庫(kù)，利用Arc Hydro和Arc Hydro Groundwater創(chuàng)建的水文數(shù)據(jù)庫(kù)及各種成果，協(xié)同創(chuàng)建流域水文數(shù)據(jù)共享應(yīng)用，建立一個(gè)更加完善的流域觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建一個(gè)真正的流域水文信息系統(tǒng)，更好地集成各種水文水資源數(shù)據(jù)并提供流域水文數(shù)據(jù)服務(wù)，可隨時(shí)隨處訪問(wèn)數(shù)據(jù)資源。

c.Arc Hydro水文數(shù)據(jù)模型可以與Arc GIS、Visual Basic、Microsoft Excel、Relational Database（Microsoft Access）進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互使用，將有利于開(kāi)發(fā)出更好的水文模型。隨著Arc GIS版本的不斷升級(jí)，Arc Hydro和Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型的版本也將不斷調(diào)整以便與不同版本的Arc GIS相兼容，不僅能夠提高性能和運(yùn)行速度，而且功能將更強(qiáng)大，研究結(jié)果也將更加精確。

d.Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型的開(kāi)發(fā)雖然晚于Arc Hydro，但是版本更新快，可將其與其他地下水軟件如GMS等軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，進(jìn)行地下水的模擬，以發(fā)揮其在地下水污染治理方面的重要作用。

e.Arc Hydro和Arc Hydro Groundwater水文數(shù)據(jù)模型提供了管理各種水文信息的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)格式。這種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)格式和多途徑的水文模型接口為未來(lái)水文模型的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供了成功范例，有助于系統(tǒng)地、有效地進(jìn)行復(fù)雜水文系統(tǒng)的模擬與分析。伴隨著3S信息技術(shù)在水文研究中的應(yīng)用，地表水與地下水聯(lián)合模型與GIS耦合集成平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，將是未來(lái)研究的熱點(diǎn)。

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Review on research progress of Arc Hydro and Arc Hydro Groundwater hydrological data model

CUISufang1，ZHANG Baoxiang2，CUI Junling3，PAN Yinghua4，ZHANG Zhenhua4，WU Quanyuan5，YIHuapeng4（1.Department of Land，Resources and Surveying Engineering，Shandong Agricultural and Engineering University，Ji'nan 250100，China；2.Water Resources Research Institute of Shandong Province，Ji'nan 250014，China；3.Hydrological Bureau ofQingdao，Qingdao 266071，China；4.Institute ofGeography and Planning，Ludong University，Yantai264025，China；5.College of Geography and Environment，Shandong Normal University，Ji'nan 250014，China）

Arc Hydro and Arc Hydro Groundwater hydrological datamodel are favored by scholars in the joint simulation of surface water and groundwater，but empirical researches on whether hydrological simulation can apply Arc Hydro and Arc Hydro Groundwatermodel are lack.According to this problem，the functions and advantages of these two hydrological models were analyzed，furthermore，the remaining problems and the development trend were also discussed by a review of a large number of documents.It is pointed out that although Arc Hydro has function of strong hydrological analysis and extraction，thismodel cannot realize hydrological simulation，data exchange is necessary to complete hydrological simulation with independent hydrologicalmodel.Arc Hydro Groundwater contains MODFLOW analysismodel，however，it only can visualize process for MODFLOW model outputs and does not yet have independent groundwater simulation function.The development of integrated platform combining joint simulationmodel of surface water and groundwater with GIS coupling is supposed to be a hot research.

hydrological data model；ArcHydro；Arc Hydro Groundwater；cloud architecture；hydrological analysis；review

P333.9

A

1006- 7647（2016）04- 0089- 06

10.3880/j.issn.1006- 7647.2016.04.016

國(guó)家自然科學(xué)基金（41371395）；水利部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)（201301089）；科技部國(guó)際科技合作與交流專(zhuān)項(xiàng)（2007DFB70200）

崔素芳（1981—），女，講師，博士，主要從事地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)研究。E-mail：cuisufang1981@163.com

吳泉源（1959—），男，教授，博士，主要從事地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)研究。E-mail：wqy6420582@163.com持等，給系統(tǒng)集成帶來(lái)了很大困難［5-8］。因此，如何將不同類(lèi)型的GIS數(shù)據(jù)和水文水資源數(shù)據(jù)、地理空間水文數(shù)據(jù)等更好地集成起來(lái)已成為水文水資源領(lǐng)域的重要研究任務(wù)。隨著GIS在水文水資源領(lǐng)域的應(yīng)用，迫切需要對(duì)水文地理空間數(shù)據(jù)和其他水資源信息進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)建一個(gè)通用的水文地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)框架。

2016 03- 11 編輯：駱超）

自從20世紀(jì)70年代GIS出現(xiàn)在水文模型中以后［1-2］，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字化信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，其已成為流域水文模擬的重要工具［3-4］。雖然GIS在水文水資源信息處理上具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理和輸入輸出功能，但在準(zhǔn)確表達(dá)地理空間水文對(duì)象特征以及水文現(xiàn)象空間分析和支持決策等方面還存在著巨大缺陷，如各種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)存儲(chǔ)格式存在差異，輸入輸出數(shù)據(jù)格式并無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)格式支