淺論3S技術(shù)在水利工程建設(shè)管理中的應(yīng)用

吳頔　陳鵬旭

摘 要：3S技術(shù)現(xiàn)階段在我國得到廣泛的應(yīng)用，在水資源管理、自然環(huán)境監(jiān)測方面取得顯著成就。目前，我國水利工程建設(shè)大幅度發(fā)展，這對水利工程建設(shè)管理工作提出新的難度與要求，利用先進的科學(xué)技術(shù)對水利工程建設(shè)進行管理，可以有效的對整個工程進行動態(tài)掌握，促進我國水利工程的整體發(fā)展。

關(guān)鍵詞：3S技術(shù)；水利工程；建設(shè)管理；應(yīng)用

3S技術(shù)是遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）的統(tǒng)稱，是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)和計算機技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。隨著3S技術(shù)的不斷發(fā)展，3S一體化技術(shù)在水利數(shù)字信息化中越來越顯現(xiàn)出其至關(guān)重要的地位。

一、運用3S技術(shù)進行水利工程建設(shè)管理的可行性

伴隨著經(jīng)濟的發(fā)展與社會的進步，我國水利工程也在進行不斷的發(fā)展與進步，水利工程建設(shè)管理的必然趨勢已經(jīng)逐漸被高效以及科學(xué)的信息采集和分析決策所取代，這為3S技術(shù)在水利工程建設(shè)管理中的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)，也為其發(fā)揮自身的優(yōu)勢特點做充分準備。當今社會科學(xué)技術(shù)發(fā)達，是先進的信息化社會，科學(xué)技術(shù)已經(jīng)滲透到生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，在水利工程管理中利用新近的科學(xué)技術(shù)可以是在對整個工程的動態(tài)掌握，同時為3S技術(shù)的廣泛應(yīng)用做好保障。

時效性強、信息量大是水利工程管理工作的特點之一，同時還具有動態(tài)監(jiān)測、過程監(jiān)測等特點，這對水利工程管理工作提出了一定的難度與挑戰(zhàn)。為實現(xiàn)工程建設(shè)的深層次分析，可在進行實際進行水利工程建設(shè)管理之時采用先進的3S技術(shù)，該項技術(shù)可以直觀的滿足水利工程建設(shè)管理工作的各項要求，為水利工程和建設(shè)提供系統(tǒng)、規(guī)范、科學(xué)的數(shù)據(jù)信息，在保證質(zhì)量的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對水利工程的有效管理。

二、3S技術(shù)在水利方面的應(yīng)用

3S技術(shù)可以為管理工作提供多層次、多功能的信息服務(wù)，促進水利工程建設(shè)的科學(xué)管理。在進行具體的信息收集時，3S技術(shù)通過地學(xué)、空間以及相關(guān)分析對收集的信息資料進行有效的整理，為管理人員簡化工作程序，提高工作質(zhì)量，同時對水利工程管理工作的科學(xué)進行打下堅實的基礎(chǔ)。3S技術(shù)還可以通過地理空間坐標對數(shù)據(jù)信息進行管理與查詢，在一定程度上減少了人工操作的失誤，并節(jié)省人力資源。所以3S技術(shù)在水利工程建設(shè)過程中有至關(guān)重要作用。

在實際進行水利工程建設(shè)之前，我們需要對工程概況進行充分的了解，并做好一系列準備工作，例如移民安置，地質(zhì)勘探、環(huán)境調(diào)查等工作，這些工作利用人工操作會占用大量的人力物力，如利用先進的3S技術(shù)完成該項工作，不僅節(jié)約人力物力，還可以有效的提升工作效率，同時避免失誤保證工作質(zhì)量。3S技術(shù)還可以對水電工程管理、河道管理工作等做出貢獻，保證建設(shè)工程項目的順利實施。

三、利用3S技術(shù)測繪手段進行數(shù)據(jù)信息采集處理

定位精度高、實時定位速度快是GPS定位系統(tǒng)的特點之一，被廣泛應(yīng)用于測繪工作之中。操作簡單，可以全天的進行連續(xù)作業(yè)，為測繪作業(yè)的順利進行起到重要作用。

實時動態(tài)（RTK）技術(shù)是在GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、能夠?qū)崟r提供流動站在指定坐標系中的三維定位結(jié)果，并在一定范圍內(nèi)達到厘米級精度的一種新的GPS定位測量方式。RTK測量可以不布設(shè)各級控制點，僅依據(jù)一定數(shù)量的基準控制點，便可以高精度、快速地測定圖根控制點、界址點、地形點、地物點的坐標，利用測圖軟件可以在野外一次生成電子地圖。同時，也可以根據(jù)已有的數(shù)據(jù)成果快速的進行施工放樣。

正是因為這些新技術(shù)的運用淘汰了常規(guī)的導(dǎo)線控制測量的方式、施工放樣的高程測量方法，同時也為水利工程數(shù)字化管理奠定了數(shù)據(jù)信息采集的基礎(chǔ)。3S技術(shù)的結(jié)合，取長補短，三者之間的相互作用形成了信息采集、處理的框架。將地形原始數(shù)據(jù)輸入到GIS系統(tǒng)，經(jīng)過數(shù)據(jù)過濾后轉(zhuǎn)化為三維矢量數(shù)據(jù)，進而生成三維地面模型DTM（利用內(nèi)插手段，可以生成更高精度的DTM）。通過生成的數(shù)字地形模型，與虛擬技術(shù)形成的建筑物疊加整合，可以實現(xiàn)整個工程布置的動態(tài)可視化。

四、與仿真技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)水利工程建設(shè)數(shù)字化管理

在項目實施管理階段，為了及時了解項目的實施進展情況，防患于未然，把3S技術(shù)作為一種高效的信息采集、處理、分析手段，把水利工程的設(shè)計、管理主要涉及到設(shè)計工作過程、相互之間的關(guān)系和結(jié)果，通過計算機平臺及輔助設(shè)備以可視化的形式展現(xiàn)出來，達到虛擬設(shè)計、虛擬制造的目的。

實現(xiàn)水利工程建設(shè)數(shù)字化管理的基礎(chǔ)是建立一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，包括地質(zhì)地形的空間數(shù)據(jù)、水工建筑物（大壩、廠房等）的三維實體數(shù)據(jù)、施工計劃組織的實時數(shù)據(jù)以及真實條件下的計算機仿真和實時監(jiān)測數(shù)據(jù)等。在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺之上，任何修改都將及時地反饋給整個工程的相關(guān)部門和人員，并及時地通過三維圖形的方式展現(xiàn)出來。下面我就水利工程建設(shè)管理中常見的幾個課題方案進行探討，僅供大家參考。

1.在地質(zhì)勘探方面

可以利用航拍、地質(zhì)鉆探，結(jié)合3S技術(shù)得到的地形、地質(zhì)數(shù)據(jù)，直接生成地形的三維模型包括地下三維地質(zhì)情況的分布，便于直接了解復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造情況，方便地進行地形模型的建立，作為水利樞紐建筑物、引水工程管線等設(shè)計的原始依據(jù)。

2.工程進度、質(zhì)量等多方面的控制

在三維地形表述的基礎(chǔ)上，建立水利水電工程的全三維模型，使水工建筑物、機電設(shè)備等與地形數(shù)據(jù)完全相關(guān)，從而構(gòu)成一個復(fù)雜的水利工程建設(shè)管理系統(tǒng)，真實反映工程建成以后的面貌。再將實時采集的數(shù)據(jù)信息進行處理，形成實時的工程三維模型，與之前建立的全三維模型進行比對分析，動態(tài)展示水利工程施工全過程，得出詳細的施工強度、施工順序和施工質(zhì)量等重要指標。使工程的項目管理做到實時控制與動態(tài)管理，以便科學(xué)指導(dǎo)工程施工，輔助業(yè)主和監(jiān)理工程師進行有效的決策。從而實現(xiàn)進度、質(zhì)量等多方面的控制管理。

3.設(shè)計方案選擇及設(shè)計變更

建立的三維模型還能夠輸出到有限元分析軟件中，進行結(jié)構(gòu)強度的預(yù)測。三維模型不僅可以與地形模型很好地關(guān)聯(lián)，而且工程模型是參數(shù)化的，一旦設(shè)計有新的更改，只需要修改相應(yīng)部分的三維模型，與此相關(guān)的設(shè)備、管線布置以及由三維模型自動投影生成的二維工程圖（圖形交換）都會得到相應(yīng)的修改，從而保證了設(shè)計的唯一性和相關(guān)性，快速地完成多個設(shè)計方案的對比和選擇。

五、結(jié)語

3S技術(shù)在水利建設(shè)上的應(yīng)用越來越廣泛和深入，要想在水利工程建設(shè)管理中更好地應(yīng)用和發(fā)展3S技術(shù)，首先要在標準化、規(guī)范化的基礎(chǔ)上，大力開展水利工程建設(shè)管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)。此外還要加快提高3S技術(shù)的應(yīng)用水平，充分發(fā)揮3S現(xiàn)有的和潛在的功能，并且與網(wǎng)絡(luò)計算機等高新技術(shù)以及水利工程建設(shè)本身的技術(shù)緊密地結(jié)合在一起，更好的服務(wù)于水利工程建設(shè)。

參看文獻：

[1] 李姍姍.3S技術(shù)在水利信息化建設(shè)中的應(yīng)用和發(fā)展[J].福建農(nóng)業(yè)，2014（8）.

[2] 施惠雄.3S技術(shù)在水利工程建設(shè)管理中的應(yīng)用價值[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2016，（7）.

[3] 李杰洪.3S技術(shù)在水利水電工程建設(shè)中的應(yīng)用趨勢研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（13）.