基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)設計分析

潘志梁

廣西南寧水利電力設計院有限公司 廣西 南寧 530000

引言

水利工程是最重要的基礎設施之一，它能夠優(yōu)化水資源分配及應用情況，而進行水利工程信息化系統(tǒng)建設，是保證水利工程管理質(zhì)量的不二之選。從目前來看，許多地區(qū)的水利工程都開始進入了信息化建設階段，基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)正在發(fā)揮不可替代的積極作用，在這種情況下對本課題進行深入研究，顯然具有一定的積極作用。

1 GlS及其在水利工程信息化中的應用

某省位于我國東南地區(qū)，擁有十分豐富的水利資源，在水利工程建設方面取得了十分可觀的成果，特別是近年來更是在水利工程優(yōu)化管理等方面取得了跨越式發(fā)展，通過引入信息化技術保障了水利工程管理質(zhì)量[1]。目前，又以地理信息系統(tǒng)為基礎，對基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)設計進行研究，也取得了一定的成效，基于該省的研究成果，提出以下GIS及其在水利工程信息化中的應用要點：

1.1 GIS及其關鍵組成

GIS也可以稱為地理信息系統(tǒng)，其實地理地質(zhì)研究工作中最常見的一種信息化工具，它能夠為用戶提供突出的信息服務，用戶可借此應用真實地理數(shù)據(jù)、相關位置信息等，進行地質(zhì)勘探、工程設計、施工等一系列操作。地理信息系統(tǒng)必須要基于地理位置才能發(fā)揮作用，其需要根據(jù)實際的定位信息和地理地質(zhì)特征等為用戶提供服務于支持，從某種意義上來說，基于GIS的信息化系統(tǒng)可以分成5個方面：①人員?；贕IS的水利工程信息化系統(tǒng)本身具有一定的復雜性，系統(tǒng)開發(fā)難度、對接難度都比較高，而保證人員要素的質(zhì)量，是確保信息系統(tǒng)開發(fā)水平的不二之選。和其他類型的信息管理系統(tǒng)相比較而言，GIS系統(tǒng)是一種與地理、信息技術以及多領域技術息息相關的系統(tǒng)，它具有一定的綜合性特征，其所能發(fā)揮的作用，很大程度上取決于操作人員的綜合素質(zhì)，只有保證了使用者、開發(fā)者的綜合素質(zhì)，基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)才能發(fā)揮應有價值。②數(shù)據(jù)。所謂的數(shù)據(jù)指的是帶有地理位置信息的地理形態(tài)數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)本身的特殊性決定了其對數(shù)據(jù)精確度的要求，數(shù)據(jù)精度越高、GIS的應用領域和價值越可觀，所以在開發(fā)基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的過程中，工作人員必須要考慮數(shù)據(jù)獲取精度方面的問題。③硬件。地理信息系統(tǒng)是一種兼具計算密集型系統(tǒng)和存儲密集型系統(tǒng)特征的信息化系統(tǒng)，它具有三維立體地理模型加載功能，同時還具有實時渲染的特點，對硬件設備的運行處理能力有極高的要求。同時，地理信息系統(tǒng)中往往包含大批量的數(shù)據(jù)信息，因此需要功能強大的磁盤才能實現(xiàn)存儲和讀寫功能，這也對設備存儲硬件有一定的要求。④軟件。地理信息系統(tǒng)實際上具有一定的集成性特征，其同時兼具數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、統(tǒng)計系統(tǒng)、繪圖系統(tǒng)等不同類別軟件的功能。⑤過程?；贕IS的水利工程信息化系統(tǒng)開發(fā)設計過程十分復雜，稍有不慎就可能導致嚴重的系統(tǒng)問題，因此必須要強調(diào)明確的定義和可驗證的方法[2]。

1.2 GIS在水利工程信息化中的應用

從水利工程的實際運行情況來看，地理信息系統(tǒng)能夠在水利工程選址、設計、施工等環(huán)節(jié)發(fā)揮不可替代的作用，比如在水利資源調(diào)動評估中，地理信息系統(tǒng)就能夠在調(diào)水工程路線選擇、環(huán)境評估和方案設計等方面發(fā)揮作用，在評估環(huán)境風險的過程中，可以借助地理信息系統(tǒng)對可能淹沒區(qū)域進行計算和模擬。具體來說，地理信息系統(tǒng)在水利工程信息化中的應用價值包括：①地理信息系統(tǒng)具有三維可視化功能，能夠?qū)⒌乩硇畔?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成直觀的三維立體模型，在此基礎上進行水利工程的建設、設計等，能夠取得更突出的成果。②地理信息系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)真實詳盡的特征，基于地理信息系統(tǒng)而確定的水利工程路線，顯然具有更突出的合理性。③地理信息系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)重組功能，能夠?qū)碗s的空間數(shù)據(jù)進行優(yōu)化重組，這對水利工程信息化有一定的積極作用。④通過地理信息系統(tǒng)的模擬計算功能，工作人員得以對水利工程項目的影響范圍及影響的效果進行分析，這對于提升水利工程信息化管理質(zhì)量有不可估量的重要價值[3]。

2 基于GlS的水利工程信息化系統(tǒng)總體設計

我國的水資源并不豐富，人均水資源更是極為匱乏，然而在社會發(fā)展過程中，水資源浪費問題仍然存在、水資源需求卻不斷增長，盡快優(yōu)化水利工程設計、建設質(zhì)量，是解決水資源問題的不二之選。近年來，我國的信息化技術越來越成熟，地理信息系統(tǒng)的功能更是越來越完善，盡快構(gòu)建基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)，是未來工作的重中之重。

2.1 系統(tǒng)建設總體需求

近年來，我國的水利工程信息化建設不斷取得新成果，水利工程信息化的目標越來越輕易，根據(jù)實際工作經(jīng)驗來看，目前建設水利工程信息化系統(tǒng)的需求主要集中在：①讓水利工程建設投資更加合理。利用基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)，建成適用于投資決策的投資解析工具，從而對水利工程資金投入中各種信息數(shù)據(jù)進行妥善管理，讓數(shù)據(jù)測算和決策指標評估效果得到提升，以便于優(yōu)化投資決策的質(zhì)量，降低水利工程投資風險。②對投資建造全程實施集中管理。水利工程項目的相關利益方都需要借助信息化系統(tǒng)，對其進行統(tǒng)一管理，對水利工程項目中各個投資點以及運行情況進行即時性控制，保證水利工程項目順利建成。③確保系統(tǒng)具有自適應性。水利工程項目本身有一定的復雜性，且不同的水利工程有著截然不同的特點，基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)必須要具有一定的自適應性，才能夠適應不同的水利工程項目需求。④實現(xiàn)項目運營監(jiān)控和報警。不同的水利工程項目、不同的項目建設階段都有其截然不同的特點，借助基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)對項目不同指標進行監(jiān)控，每隔一段時間進行一次數(shù)據(jù)抓取和比對，能夠及時發(fā)現(xiàn)項目異常數(shù)據(jù)并進行報警，提升水利工程項目自動化監(jiān)管質(zhì)量。不難看出，基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)需要具有多方面的功能，才能發(fā)揮應有的作用，工作人員可在充分了解基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)設計訴求的基礎上，對其進行總體架構(gòu)設計[4]。

2.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設計

根據(jù)目前常見的系統(tǒng)集成和業(yè)務系統(tǒng)設計范式，對基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)設計訴求進行分析，最終確定本系統(tǒng)采用云平臺方式對用戶提供服務，并通過表現(xiàn)層、業(yè)務層、服務層、數(shù)據(jù)持久化以及云容器五層結(jié)構(gòu)的形式搭建系統(tǒng)平臺，從而確保系統(tǒng)資源能夠得到妥善的分層分配和管理，提升系統(tǒng)運行效率和應用效果。根據(jù)實際情況來看，五層架構(gòu)設計方案具備較好的業(yè)務擴容能力，可以更好地適應不同項目的業(yè)務需求，不會對其他層的運行產(chǎn)生影響，在此基礎上，將數(shù)據(jù)存儲、服務器中間件與業(yè)務分離，能夠確保在需要擴展性能的情況下不會對業(yè)務層造成影響。

3 水利工程信息化系統(tǒng)關鍵模塊設計

3.1 總體功能模塊設計

上文中簡單地介紹了基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的整體訴求和總體架構(gòu)設計思路，以此為基礎對基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的總體功能模塊進行設計。具體來說，該系統(tǒng)應該具有經(jīng)費管理、文檔管理、投資與合同管理、綜合管理、事務管理、采購管理、安全以及質(zhì)量管理等一系列功能性模塊，系統(tǒng)設計人員應著力做好不同功能模塊的數(shù)據(jù)隔離工作，結(jié)合權限分配模式，實現(xiàn)用戶權限的分級管控，另外還需要實現(xiàn)系統(tǒng)平臺與地理信息系統(tǒng)的集成設計目標。

3.2 核心功能模型設計

為了確?；贕IS的水利工程信息化系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運行，在進行模塊設計的過程中，需要對各個模塊的運行邏輯進行理順，并在此基礎上對基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的核心功能模型進行設計。①投資控制模型。系統(tǒng)的投資控制功能模塊屬于比較重要的模塊之一，它能夠從WBS和各個經(jīng)費科目之間進行管理，實現(xiàn)對水利工程項目投資的概算管理、預算管理等目標，特別是WBS和經(jīng)費科目更是投資控制模型的根本和基礎，通過這兩方面內(nèi)容，系統(tǒng)可自動分攤合約以及概算等信息，進而對水利工程投資進行有效控制。②采購模型。水利工程項目建設工作比較復雜，包含多方面工作，而采購工作無疑是其中最重要、最具管控價值的工作之一，除了常規(guī)意義上的購買之外，采購工作還包括招標、倉儲等整套采購業(yè)務內(nèi)容，優(yōu)化基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的采購模型，能夠使其在實際采購工作中，為工作人員提供采購信息參考、合約訂單管理等方面的支持。③質(zhì)量控制模型。水利工程項目的管理工作非常復雜，工作人員往往需要付出大量時間和精力對其進行質(zhì)量控制，因此在設計基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的過程中，必須要加強質(zhì)量控制模型建設，通過強化品質(zhì)目標、品質(zhì)項目分割、品質(zhì)簽證方案以及品質(zhì)評定等方式，提升水利工程質(zhì)量控制有效性。④HSE管理模型。HSE是一種以健康、安全以及環(huán)境為主要管理對象的模型，它能夠在水利工程項目安全管理等方面發(fā)揮積極作用，在設計基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的過程中，工作人員應以加強資料庫的建設、安全經(jīng)管系統(tǒng)的建設以及安全實施方案等為出發(fā)點，讓HSE模型同時具有危險源甄別以及管控能力，從而根據(jù)水利工程項目實際情況甄別危險源等，提升水利工程項目安全管理效果。⑤業(yè)務流程引擎?；贕IS的水利工程信息化系統(tǒng)包含多個重要的模型，而流程引擎無疑是其中最重要的組成部分，它能夠?qū)ο到y(tǒng)各個功能模塊及運行流程進行實現(xiàn)和管理，比如文檔、合同、采購業(yè)務等需要在業(yè)務流程引擎的支持下進行，借助流程引擎的功能，水利工程項目將能夠得到規(guī)范化審批和管控[5]。

3.3 水利工程信息化系統(tǒng)應用評估

基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)，具有不可忽視的應用價值，從某省份實際的建設成果來看，基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)確實能夠有效提升整體經(jīng)管業(yè)務和資金效率水平，對水利工程相關業(yè)務有一定的積極作用。另外，其具體的應用優(yōu)勢還包括：①實現(xiàn)了遠程決策控制。在基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的支持下，工作人員可以通過移動智能設備實現(xiàn)業(yè)務處理目標，這解決了傳統(tǒng)業(yè)務模式下存在的一系列問題，工作人員不再受到時間空間限制，決策控制效率必將得到進一步提升。②實現(xiàn)了內(nèi)部管理的規(guī)范化和程序化。在基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的支持下，所有管理控制流程都趨向于規(guī)范化和程序化，這在一定程度上優(yōu)化了水利工程項目運行效果。

4 結(jié)束語

水利資源是十分重要的基礎性資源，加強水利工程項目管理控制，保證水利工程項目建設及運行水平，是所有工作人員必須要為之努力的重要課題。借助地理信息系統(tǒng)的功能以及信息化平臺的作用，對基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)進行設計，明確其總體框架、功能模型等，能夠從根本上解決傳統(tǒng)水利工程信息化中存在的一系列問題。在今后的工作中，應結(jié)合實際工作經(jīng)驗，對基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)設計要點進行進一步研究。