GIS技術(shù)在新時代水利工程信息化中的運用分析

王振映

摘? 要：全社會范圍內(nèi)科技領(lǐng)域整體水平的不斷發(fā)展，推動了各行業(yè)信息化發(fā)展的步伐。水利工程也朝著信息化加速前進，要提升整個行業(yè)的發(fā)展速度，就必須積極引入科技前沿技術(shù)，為水利工程建設(shè)提供更強大的技術(shù)保障，充分發(fā)揮GIS技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。水利項目的施工計劃要與時代發(fā)展同步，合理利用當(dāng)?shù)氐馁Y源，加速推進各行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)? 水利工程? 信息化? 運用

中圖分類號：TV5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2021）05（b）-0091-03

Absrtact： The continuous development of the whole level of science and technology in the whole society has promoted the pace of information development in various industries. In order to promote the development speed of the whole industry， the hydraulic engineering should introduce the advanced technology actively， provide stronger technical support for hydraulic engineering construction， and make full use of the advantages of GIS. The construction plan of the water conservancy project should keep pace with the development of the times， make rational use of local resources， and accelerate the development goals of various industries.

Key Words： Gis technology; Hydraulic engineering; Informatization; Application

GIS技術(shù)是一種特定的表達空間分布情況的信息系統(tǒng)。通常用來表達計算機存儲系統(tǒng)，其可實現(xiàn)地理空間信息的收集、歸類、存儲、整合、分析、搜索等一系列的功能。在地區(qū)水利工程信息化體系的構(gòu)建階段，GIS技術(shù)是整個結(jié)構(gòu)體系，重要的輔助工具，也是成果展示的終端平臺。GIS技術(shù)在我國水利工程建設(shè)中起步實踐為20世紀(jì)末期，分為探尋、運用以及深入推進這3個步驟。特別是近些年，隨著技術(shù)的深入發(fā)展，GIS技術(shù)涉足的范圍也愈來愈廣泛，有了更深層次的推進。甚至有些機構(gòu)在重大項目的決策階段都應(yīng)用GIS技術(shù)，該技術(shù)在社會經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮了不可替代的作用[1]。

1? GIS技術(shù)基礎(chǔ)概述

GIS技術(shù)是英文地理信息系統(tǒng)的簡稱。主要指的是電子化時代，各行業(yè)在運行中引進的空間地理信息和計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)的融合技術(shù)，實時捕捉、存儲以及整合各項數(shù)據(jù)資料的過程，以滿足實際需求的一種新型技術(shù)學(xué)科。該技術(shù)在實際運用中以地形空間信息為體系深入探討，是信息化技術(shù)深入研發(fā)的必然產(chǎn)物;是地理信息領(lǐng)域興起的一門重點專業(yè)學(xué)科，對時代的發(fā)展起到了重要的推動作用?？臻g信息技術(shù)的研發(fā)是基于傳統(tǒng)的地理信息技術(shù)的延伸，其基本屬性不受任何限制。

在GIS技術(shù)的應(yīng)用中，可根據(jù)地理學(xué)科的相關(guān)資源完成信息的采集、輸送存儲、信息分析整合技術(shù)、資源的在線共享以及終端展示技術(shù)的所有功能。在整套系統(tǒng)內(nèi)部各個模塊的協(xié)調(diào)作業(yè)環(huán)節(jié)，終端用戶可根據(jù)自己的需求完成系統(tǒng)分布結(jié)構(gòu)截面的調(diào)整（主要指的是用戶可以根據(jù)自身的搜索習(xí)慣來定制展示功能界面）。根據(jù)運行環(huán)境周邊的信息分布狀況做出正確的判斷，對于已存在的空間數(shù)據(jù)信息進一步優(yōu)化和調(diào)整，更好地推進工作的順利開展?；谠摷夹g(shù)的工作原理進行論證，該學(xué)科在實際應(yīng)用中以空間地形結(jié)構(gòu)的分布情況為中心，綜合性較強，涵蓋了多項技術(shù)和應(yīng)用。對于不同行業(yè)發(fā)展中應(yīng)用到的各種新型的信息定位技術(shù)發(fā)展、運營以及實際應(yīng)用價值等，都與GIS技術(shù)有著密不可分的關(guān)聯(lián)。與社會各行業(yè)在生產(chǎn)運行的多樣化發(fā)展有著密切的關(guān)系，在工業(yè)建設(shè)、行業(yè)規(guī)劃、企業(yè)管理、經(jīng)濟交流、衛(wèi)生服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)通信、商業(yè)合作等多個領(lǐng)域內(nèi)都發(fā)揮著重要的作用。在地區(qū)經(jīng)濟建設(shè)中功不可沒[2]。

2? GIS技術(shù)在新時代水利工程信息化中的運用

2.1 基于GIS 技術(shù)的水利工程選址分析利用

在水利工程項目的選址中，可以運用GIS技術(shù)對立體空間的精準(zhǔn)分析來完成。主要應(yīng)用到的空間信息有：第一，可實現(xiàn)空間影像的遙測獲取。這里應(yīng)用遙感技術(shù)獲取影像資料，能夠精準(zhǔn)獲取到地球表面的細微紋理，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性更高。充分考慮到用水的標(biāo)準(zhǔn)，通過無人機等設(shè)備遙控獲取指定地點的影像資料。在數(shù)據(jù)正式應(yīng)用前要對其準(zhǔn)確性進行校驗，并完成轉(zhuǎn)換，從實際的地面某點的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換到坐標(biāo)系統(tǒng)中。一般情況下需要高程模型輔助校驗，消除視差的干擾因素，確保遙測的影像資料與空間內(nèi)部的數(shù)據(jù)的坐標(biāo)同一性。第二，根據(jù)需求及時獲取特殊地點的圖形數(shù)據(jù)。在工程建設(shè)區(qū)范圍內(nèi)的交界處、地區(qū)交通狀況、土地應(yīng)用分布以及水資源的基本資料等，都可以為工程提供有效的參考信息，提高空間處理能力。比如：降水較多的季節(jié)，可以對洪澇覆蓋區(qū)進行統(tǒng)計，進一步掌握洪水覆蓋區(qū)域內(nèi)的實際損失，主要有個人財產(chǎn)、公共資源等方面的。

空間數(shù)據(jù)資源獲取越全面，GIS空間技術(shù)的分析結(jié)果更準(zhǔn)確，具體操作從以下幾點入手：第一，洪水破壞面積分析。在水利工程施工地點選擇過程中，淹沒破壞面積是重要的參考數(shù)據(jù)。其工作原理是洪水的流經(jīng)區(qū)域的決堤處，同時水位差值超過正常范圍。這些都是擴大淹沒區(qū)的主要原因。待到水位平衡后，如果沒有洪水沖擊，此時洪水的破壞區(qū)域達到最大值。在實際工作中綜合水動力、GIS技術(shù)以及高程模型信息來完成數(shù)據(jù)整合，同時真實展現(xiàn)洪水破壞范圍，結(jié)果準(zhǔn)確性更高。獲取洪水破壞給人們帶來的直接經(jīng)濟損失，以及洪水治理給周邊的基礎(chǔ)設(shè)施、生態(tài)環(huán)境帶來的間接財產(chǎn)損失費用。從實際數(shù)據(jù)來看，主要內(nèi)容包括：洪水破壞區(qū)域的水深、直接破壞面積、水庫的最大儲水量以分布狀況。除此之外，對于城市的基礎(chǔ)建筑，破壞土地的用途，給居民生活帶來的直接財產(chǎn)等都要做出估算。當(dāng)水利施工的最終方案確定實施后，可深入觀察洪水覆蓋區(qū)的水位變化以及影響范圍。對于地形相對平整，沒有過大坡度的地區(qū)，水流相對緩慢的地區(qū)可認(rèn)為水體相對靜止。第二，水利工程輸水線路的分布。在項目的前期規(guī)劃中，整套方案需根據(jù)設(shè)計工程師的具體需求多次調(diào)整，確定最終施工方案。在GIS技術(shù)中充分發(fā)揮空間中的點、線、面等多項元素以矢量圖的形式展示線路變化[3]。此外，運用地理空間系統(tǒng)，可根據(jù)需求調(diào)整空間內(nèi)部的資料。比如：刪除某些錯誤的樞紐數(shù)據(jù)資料，還可以根據(jù)實際需求調(diào)整和移動這些數(shù)據(jù)的分布情況，進一步調(diào)整運行方向。要想確保水利工程在施工中各個工序有條不紊地推進，就要從前期的規(guī)劃入手，深入了解數(shù)理工程所覆蓋的地形特征、周邊設(shè)施以及環(huán)境等，為最終方案的確定提供更多有價值的參考資源。三維模型中的點線面都要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置，并做好施工基礎(chǔ)設(shè)施的符號標(biāo)注。

2.2 GIS在防洪減災(zāi)方面的應(yīng)用

特別是近些年，一部分地區(qū)在雨期頻頻爆出洪澇自然災(zāi)害，嚴(yán)重?fù)p失了國家以及公民的財產(chǎn)。在高速增長的社會經(jīng)濟體制下，單純的圍堵治理無法有效控制水資源，現(xiàn)階段的治水工作已經(jīng)逐步升級成管理層面。結(jié)合當(dāng)?shù)氐哪甓冉邓兓鞯貐^(qū)也逐步完善內(nèi)部水利工程信息管理網(wǎng)，重點地域洪水侵襲情況。從GIS的實際應(yīng)用形式來看，主要分為以下4種：第一，便于國家發(fā)布汛情管理或者重大決策。在國家相關(guān)部門的指導(dǎo)下，現(xiàn)階段各地區(qū)的洪澇災(zāi)害治理都以GIS技術(shù)為中心。在該技術(shù)的應(yīng)用中，GIS技術(shù)發(fā)揮著如下作用：數(shù)據(jù)的分析、歸類、搜索、升級以及定期清理等工作。第二，借助該技術(shù)的立體空間問題整合能力，通過可視技術(shù)為指揮中心做出正確決策提供有利參考依據(jù)，不斷優(yōu)化相關(guān)數(shù)據(jù)。在可視技術(shù)的輔助下提升預(yù)警和防汛功能。第三，災(zāi)害破壞預(yù)估。在整個預(yù)估階段，GIS技術(shù)可以更好地發(fā)揮可視模擬技術(shù)以及系統(tǒng)自身的高效分析處理能力，展示其獨有的優(yōu)勢：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整合和分析（主要有地形層面、社會層面、經(jīng)濟建設(shè)等方面）;地理分布以及工程屬性等信息的查找、整理和展示等相關(guān)功能;災(zāi)害破壞影響相關(guān)信息的獲取和整理;根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)模擬災(zāi)害破壞情況，并直觀表達出來;輔助完成正確決策。第四，對于可能存在的風(fēng)險成因判斷和分類。風(fēng)險成因的分類是根據(jù)可能出現(xiàn)的機率以及破壞范圍的大小。主要從危害程度、周邊基礎(chǔ)設(shè)施的牢固性和破損大小等展開分析。該技術(shù)的主要功能有：各種類型信息資源的管控;特定區(qū)域內(nèi)的信息搜集和分析整合;某些特殊圖形處理功能。洪澇災(zāi)害的防御和治理在社會經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。

因此，運用GIS技術(shù)除了構(gòu)建一些基礎(chǔ)性的防洪體系外，還要借助空間的分析能力，重點體現(xiàn)在以下層面：城市水位變化的預(yù)警分析;市政基礎(chǔ)設(shè)施（排水管道）的調(diào)控;排水設(shè)備的管控，設(shè)計和工程管理;暴雨發(fā)生的時間以及空間判斷;根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砜臻g劃分的相關(guān)資源展示。對于相關(guān)數(shù)據(jù)資源的收集、整理更細化、更清晰明了，為后續(xù)維護工作提供更加強大的技術(shù)保障[4]。

2.3 GIS在水資源管理方面的應(yīng)用

從水資源管理的數(shù)據(jù)來源看，信息渠道較多，時間范圍較廣以及類別多樣化等主要特點。針對水資源管理上建立的信息體制發(fā)揮水資源的優(yōu)勢，從時空等不同層面直觀了解水源變化，并且模擬在線實景。為工作人員在水利工程方案的制訂提供更加完整的參考數(shù)據(jù)。對以獲取信息的科學(xué)判斷和處理，優(yōu)化管理措施，提升管理技術(shù)，加速推進資源的共享。GIS技術(shù)在我國水資源管理體系的優(yōu)化和完善上發(fā)揮著重要的作用：數(shù)據(jù)更全面，包括了歷史以及當(dāng)前信息資源的實時變化;獲取信息的搜索和歸類;采用不同的表達模式將各資源的分布狀況真實還原;地區(qū)水源的分布資料;地域分模塊管控，如地下水禁采與限采區(qū)劃、水環(huán)境區(qū)劃等。

2.4 GIS在水環(huán)境和水土保持方面的應(yīng)用

為了加強我國水土資源的保護，在GIS技術(shù)的輔助下，針對現(xiàn)階段水源情況建立了信息管理體系，信息提取效率有了大幅度提升。從其實際應(yīng)用功能來看，在GIS技術(shù)的支持下，以下方面的管控效率明顯提升：基礎(chǔ)自然資源和社會經(jīng)濟等，水利項目的基礎(chǔ)設(shè)備，監(jiān)測體系，以往的水源分布和質(zhì)量信息，周邊的環(huán)境變化趨勢，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)相關(guān)規(guī)定，項目決策以及參考范圍，以往影響水源質(zhì)量的因素和可能存在的風(fēng)險管控;數(shù)據(jù)的特征以及分布關(guān)系，從空間和屬性兩個層面提供更加準(zhǔn)確的查詢依據(jù)。對管控范圍內(nèi)的周邊環(huán)境以及水源質(zhì)量信息的提取和分析，找出水源破壞的重要因素;直觀表達相關(guān)信息，推進資源共享;模擬水源質(zhì)量變化趨勢;城市水源污染管控;完善取水管控，提升突發(fā)時間的應(yīng)變管控能力。對于水土流失治理，GIS技術(shù)也有明顯優(yōu)勢。該技術(shù)貫穿于整個治理工作的各個環(huán)節(jié)，從最初的土壤是否被破壞，直到后期全部過程[5]。對于水土流失治理而言，GIS技術(shù)與先進的新型信息技術(shù)的有效融合，對于模板和共享平臺的建立，有著顯著的技術(shù)優(yōu)勢[6]。

2.5 GIS在水利水電工程建設(shè)和管理方面的應(yīng)用

對于我國現(xiàn)階段的水利工程而言，水源管控和治理發(fā)揮著舉足輕重的作用。從前期的項目可行性研究、地質(zhì)確定、策劃到現(xiàn)場的施工管控都要提高重視，全面考慮。整個項目實施后的階段，GIS技術(shù)在時空層面的技術(shù)優(yōu)勢較為明顯。在工程的管控和治理方面該技術(shù)主要特點如下：三維空間展示與模擬，選擇最佳的施工路線和工程地質(zhì);充分發(fā)揮空間數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，經(jīng)過分析和整理，獲取有價值的項目決策依據(jù);在數(shù)據(jù)的支持下對水災(zāi)進行破壞分析，得出最終結(jié)果，進一步優(yōu)化治理方案[7]。

3? 結(jié)語

GIS技術(shù)綜合性較強，其中包括了微機軟硬件設(shè)施，數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的建立、深入挖掘、遠程操控、互聯(lián)網(wǎng)科技和數(shù)據(jù)分析處理、電子化影響捕捉工具等有著密切的關(guān)聯(lián)。這些學(xué)科在科技的推動下不斷前進，在實際應(yīng)用中推進GIS技術(shù)的不斷優(yōu)化和升級。因此，在實際應(yīng)用中，GIS技術(shù)與數(shù)字化水平發(fā)展相輔相成，共同推動我國水利事業(yè)的不斷前進。隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在GIS技術(shù)的推動下，我國水利工程建設(shè)事業(yè)不斷提升，是行業(yè)整體水平不斷提升的重要技術(shù)保障。

參考文獻

[1] 殷雪明，錢德強，許召新.水利工程施工中的防滲新技術(shù)及應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2020，17（10）：34-35.

[2] 蘇運生.水利工程建設(shè)與運行管理的有機結(jié)合[J].科技資訊，2020，18（17）：64-66.

[3] 張高.信息技術(shù)在水利工程建設(shè)管理中的應(yīng)用[J].中國高新科技，2019，53（17）：79-81.

[4] 姚亮，高磊.淺析水利工程建設(shè)督查方式方法[J].水利發(fā)展研究，2020，20（12）：24-29.

[5] 陳起偉，熊康寧，蘭安軍.基于GIS技術(shù)的貴州省土壤侵蝕危險性評價[J].長江科學(xué)院院報，2020，37（12）：47-52，66.

[6] 樊霖，龐靖鵬.新時代我國水利現(xiàn)代化進程評估分析[J].水利經(jīng)濟，2020，38（6）：7-11，19，81.

[7] 袁治偉.計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在水利工程建設(shè)管理中的應(yīng)用[J].人民黃河，2020，42（7）：78.