GIS 技術(shù)在水利水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究綜述

徐銅帥 姜東毅

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)以及社會建設(shè)的迅速發(fā)展，我國水利工程建設(shè)規(guī)模以及技術(shù)難度也日漸增大，水利工程的數(shù)據(jù)信息量也隨之增多，GIS 軟件技術(shù)具有非常強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息存儲量以及建模功能被廣泛的應(yīng)用到社會的各個(gè)領(lǐng)域，為了全面提升我國水利工程建設(shè)設(shè)計(jì)的效率與水平，加快水利工程建設(shè)的施工進(jìn)度，保障水利工程建設(shè)的安全以及質(zhì)量，也將GIS 技術(shù)應(yīng)用在我國的水利工程設(shè)計(jì)施工運(yùn)維中。本文對GIS 技術(shù)的意義以及應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行了闡述，并對GIS 技術(shù)在水利工程中具有可視化設(shè)計(jì)、圖紙的輸出與會審、工程量計(jì)算、施工進(jìn)度模仿、施工安全管理、文檔以及運(yùn)維管理等功能進(jìn)行了具體的分析。隨著我國水利工程的不斷發(fā)展，GIS 技術(shù)在水利工程領(lǐng)域中的應(yīng)用前景將會越來越廣闊，對于進(jìn)一步加快我國水利工程建設(shè)的進(jìn)程有著非常重要的意義。

一、GIS 技術(shù)的特點(diǎn)

①GIS 技術(shù)具有采集、管理、分析和輸出多種地理信息的能力，空間分布性特征，數(shù)據(jù)量大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜和動態(tài)性等特點(diǎn)。②GIS 技術(shù)可利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對空間地理數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序模擬常規(guī)和特殊的地理分析方法，還可應(yīng)用于空間數(shù)據(jù)，生成有用的信息，從而完成人類難以完成的任務(wù)。③GIS 技術(shù)可跨越多學(xué)科，結(jié)合地理、測繪、計(jì)算機(jī)、水利等領(lǐng)域知識，不斷增強(qiáng)功能，系統(tǒng)開放性較強(qiáng)。④GIS 技術(shù)擁有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)查詢、檢索以及信息分析處理能力，能實(shí)現(xiàn)屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)的融合管理，以便于空間決策。⑤GIS 技術(shù)可快速、精準(zhǔn)、綜合地應(yīng)對復(fù)雜的地理系統(tǒng)，完成空間定位和過程動態(tài)分析。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS 技術(shù)在各學(xué)科的應(yīng)用越來越廣泛，可為水利行業(yè)工程建設(shè)管理和運(yùn)用的標(biāo)準(zhǔn)化、空間化和網(wǎng)絡(luò)化提供有效工具。

二、GIS 技術(shù)在水利水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

（一）GIS 技術(shù)

GIS 技術(shù)是以地理空間為基礎(chǔ)，通過分析地理模型得到多種空間和動態(tài)的地理信息，目前是地理研究中常見的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。GIS 技術(shù)可以將收集到的數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理，整合建立一個(gè)地理模型，通過對模型的分析可以更加深入地了解地理信息。借助于遙感（RS）和航測等數(shù)據(jù)，利用GIS 對洪水災(zāi)情、環(huán)境污染等進(jìn)行監(jiān)視。制作洪水淹沒動態(tài)變化趨勢影像圖，通過AI 的計(jì)算和分析，預(yù)測水利工程運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的情況，幫助管理者制定更有效的決策。例如，各流域機(jī)構(gòu)利用GIS 系統(tǒng)進(jìn)行水利普查，做到了數(shù)據(jù)管理的統(tǒng)一、監(jiān)控平臺的統(tǒng)一、地理環(huán)境信息和人文信息的統(tǒng)一以及通過智能處理，幫助管理者制定決策。數(shù)據(jù)管理的統(tǒng)一方面，GIS 系統(tǒng)通過搭建一體化數(shù)據(jù)管理平臺，廣泛收集各類水利工程信息并統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式。統(tǒng)一管理平臺與各類水利設(shè)備系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)相連，傳感器收集到的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)紾IS 系統(tǒng)中；監(jiān)控平臺的統(tǒng)一方面，GIS 系統(tǒng)可以對多個(gè)監(jiān)控設(shè)備下達(dá)統(tǒng)一的操作命令。這樣一來，監(jiān)控系統(tǒng)就可以實(shí)時(shí)改變監(jiān)控重點(diǎn)，為管理者提供更有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息；在地理環(huán)境信息和人文信息的統(tǒng)一方面，GIS 系統(tǒng)可以將各類需要的信息歸納整合為集成化平臺，構(gòu)建虛擬數(shù)字環(huán)境，管理者可以通過這個(gè)平臺進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和監(jiān)管。

（二）GIS 技術(shù)在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

GIS 技術(shù)在地質(zhì)勘探、水文地質(zhì)勘查、信息預(yù)測、系統(tǒng)管理、評價(jià)系統(tǒng)和災(zāi)害預(yù)警等方面均具有很好的應(yīng)用前景。GIS 技術(shù)的出現(xiàn)推動了地質(zhì)體三維建模和可視化的實(shí)現(xiàn)，數(shù)字高程模型在實(shí)際工作中的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)水利水電地質(zhì)勘查中的地形建模。將GIS 技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)勘查工作，認(rèn)為該技術(shù)在三維可視化中具有廣泛的應(yīng)用潛力，具有實(shí)用性、可擴(kuò)展性、安全性和先進(jìn)性。利用GIS 技術(shù)改進(jìn)了傳統(tǒng)地礦勘查方法，實(shí)現(xiàn)了地礦勘查的定量化和精準(zhǔn)化。利用TIN 建模特點(diǎn)，快速建立了地質(zhì)塊體與被引用面之間的關(guān)系，能夠自動分離出地層中的各個(gè)地質(zhì)塊體。等基于GIS 技術(shù)開發(fā)了三維地質(zhì)模型信息系統(tǒng)。GoogleEarth、ArcGIS 和Skyline 等GIS 軟件可快速開發(fā)具有真實(shí)紋理的三維地形模擬分析系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)中大量數(shù)據(jù)的展示和并存處理。

（三）在水利水電工程建設(shè)和管理方面的應(yīng)用

利用GIS 技術(shù)強(qiáng)大的空間分析和圖形展示功能，能夠直觀地傳達(dá)工程建設(shè)過程中建筑設(shè)施的空間位置關(guān)系及屬性信息，動態(tài)化的施工過程模擬也可以更好地把控施工進(jìn)度，以免延誤工期.將GIS 應(yīng)用于水利水電工程建設(shè)和管理中可以開發(fā)各種可視化系統(tǒng)，如施工導(dǎo)截流三維動態(tài)可視化演示系統(tǒng)、地下廠房施工動態(tài)演示系統(tǒng)、混凝土壩施工全過程三維動態(tài)演示系統(tǒng)、水利水電工程施工總布置可視化動態(tài)演示系統(tǒng)等。

結(jié)語

由此可見，隨著我國社會建設(shè)進(jìn)程的加快以及建設(shè)難度的日漸加大，傳統(tǒng)的水利工程設(shè)計(jì)施工建造模式已經(jīng)不能滿足我國現(xiàn)代水利工程設(shè)計(jì)施工的需求。GIS 技術(shù)的出現(xiàn)推動了地質(zhì)體三維建模和可視化的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)在國內(nèi)外水文水資源方面有著很多應(yīng)用。因此，將GIS 技術(shù)應(yīng)用在水利工程設(shè)計(jì)施工運(yùn)維中，不僅能夠提升水利工程設(shè)計(jì)的效率以及水平，促進(jìn)工程施工進(jìn)度加快，并且提升水利工程的質(zhì)量安全管理以及水利部門的核心競爭力，GIS 技術(shù)將會成為我國水利工程應(yīng)用的發(fā)展方向。