GIS在水利水电工程建设中的应用与展望肖恒

GIS在水利水电工程建设中的应用与展望肖恒

肖恒

四川清和水利水电工程设计有限公司四川成都610000

摘要：水利水电工程是我国社会建设的基础性设施，保证水利水电工程的顺利实施对我国经济的发展有很大的影响，在节省资源的同时还可以保证我国减少洪水发生的次数，并且保护水资源，减少水资源的浪费，提高使用效率，更有助于水资源的合理开发。在施工建设中工程测量是非常重要的工作环节。基于此，本文将着重分析探讨GIS在水利水电工程建设中的应用与展望，希望可以为后期的实际工作起到一定的借鉴作用。

关键词：水利水电；GIS；应用；展望

1、GIS概述

1.1、GIS的概念

所谓的地理信息系统（GIS），就是将整个数据空间的各类信息进行综合性的采集和整理，从而达到数据的高强度整合。在具体运行过程中，它需要将计算机的硬软件结合起来，对一些地理分布数据进行空间采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述。GIS是近年才发展起来的一门综合性学科，它是将具体的地理位置和3D视图融合在一起，再把地理学、地图学以及计算机科学结合在一起，然后对相关地理数据进行输入、存储、查询和分析的一种先进计算机科学系统。

1.2、GIS的主要功能

自带图形用户界面是GIS系统的一个特色功能，目标用户可以显示和操纵视化地图上的数据，这个功能的实现主要依赖于GIS引擎，是整个系统的核心，数据库的供给、地理和拓扑功能都属于它的作用范围之内，除此之外，其还可以给用户提供强大的图形界面，以此方便目标用户的使用。随着GIS技术的快速发展，GIS研究领域专家们越来越重视GIS用户界面的研究，虽然GIS的基本功能并不包含提供用户图形界面的功能，但是能否成功实现GIS的功能完全受用户图形界面决定。另外，GIS的功能还包括连接GIS与DBMS、管理属性表及拓扑信息等。实际上，地理对象拓扑关系的建立和分析才是GIS最强大的功能，例如GIS可以对高速公路、城市、水域等地理对象之间建立拓扑关系并进行相关分析。用数学方式描述或定义空间关系的过程就是空间拓扑关系的建立，一旦成功建立了拓扑关系，就可以分析出GIS数据库中对象的地点、数据属性和空间关系。

2、水利水电工程测量现状

在水利水电工程建设过程中，要保证水利水电工程的设计质量及施工质量符合相关要求，且保证施工进度满足设计需要，就要做好工程测量工作。工程测量是工程设计的基础数据，起着控制工程施工的重要作用。所有的工程设计、施工环节都需要依靠是依靠工程测量提供的基础数据。

在设计之前，必须要对工程现状进行测量，为设计提供基础数据，同时施工之前，必须要对设计给出的施工范围进行定位，对相关重要控制点位进行放样，确保工程的精确性。在施工中要对相关施工部位进行测量，保证工程的位置及高度在设计范围内。在施工后要为竣工工作提供相应的测量数据，确保工程能进行有效备案，为今后其他工程建设提供有效帮助。所以没有进行有效的工程测量，那么水利水电工程建设只不过是空谈，工程测量是影响水利水电工程建设的重要因素。

目前，我国水利水电工程中采用的测量技术较多，且在诸多工程中得到了广泛应用。如GNSS技术、RTK技术、3S技术、航空摄影测绘技术、低空无人机测量等均为新型的测量技术，部分技术在测量工作中的应用范围甚广，但因测量人员过于依赖测量技术而导致测量质量问题层出不穷。加L水利水电工程任务往往工期紧、任务重，在工程测量中应用诸多现代化的测量技术与仪器设备，但在实际应用中往往只是浅层次的应用，导致其应用质量受到了影响。以最为常见的GNSS技术为例，虽然优势颇多，但也存在诸多不足，例如电离层的折射和对流层的折射及卫星星历误差、多路径效应，接收机位置误差和接收机钟误差等，而这些问题尚未得到足够的人员重视，导致水利水电工程测量技术水平低的现状。所以我国在水利水电工程测量技术方面存在应用范围广、应用深度浅和应用水平存在进一步提升的问题。而要想促进水利水电工程测量技术水平的提升，促进水利水电工程测量技术的发展，必须钻研其应用深度，方可确保水利水电工程的测量质量。

3、GIS在水利水电工程建设中的应用发展

3.1、应用于水利水电工程施工总布置可视化动态演示系统

（1）显示枢纽施工总布置三维全景。（2）演示枢纽施工全过程三维动态形象，直观反映各组成部分空间上和时间上的相互关系。（3）基于三维枢纽布置模型实现枢纽布置的各种信息可视化查询，包括建筑物设计参数、设计图纸、基础数据、附属物信息、工程施工进度等。（4）实现施工全过程总体施工强度的实时统计及统计结果动态柱状图显示，包括混凝土浇筑强度、施工机械设备生产率、砂石料等原材料需求量及人力需求量等信息的统计显示。（5）实现枢纽工程主要建筑物施工全过程动态演示，包括地下洞室群施工全过程仿真及演示、大坝混凝土浇筑全过程仿真及演示、施工场内交通运输系统仿真及演示等。

3.2、在水利水电工程混凝土坝施工中的应用

将GIS与系统仿真技术相结合，利用GIS特有的空间数据可视化组织结构，采用集成模式与扩展连接模式相结合的方式，使系统仿真应用模型与GIS系统之间在原始数据采集及模拟数据的可视化表达方面，有效的实现数据的交换共享，从而实现仿真的可视化。开发了相应的软件GVSS，并将其应用到实际的混凝土坝施工过程中。通过该软件对大坝施工的方案比选，确定最为经济合理的机械配套方案，并得到相应的坝块浇筑顺序、施工浇筑月强度等指标。同时将复杂的施工过程用动态的三维画面形象地描述出来，为全面掌握复杂施工过程提供了快捷途径，提高了混凝土坝施工组织设计和管理的现代化水平。

3.3、应用于施工导截流三维动态可视化

通过仿真模块得到施工系统各方面的信息，包括主体及挡泄水建筑物几何形体面貌及其属性，各施工单元的开始时间、持续时间、水流几何形状及其属性，由此得到各施工单元任意时刻的面貌，组合起来得到施工导流系统任意时刻的整体面貌，把它贮存在施工图形库中并与其一一对应的属性数据建立联系，通过用户输入的查询时刻，查找该时刻施工图形库对应的记录，激活其所对应的图素，利用GIS的条件查询与图形显示机制，显示出该时刻施工导流场景及导流信息。

总而言之，地理信息技术自提出之后，就进入迅速发展阶段，现下在我国各领域的研究中被广泛应用。我国水利水电工程建设中中应用的技术众多，包括计算机技术、信息处理技术、遥感测绘技术、GIS技术等等，这些技术的应用效果显著，在科技不断进步的大环境氛围下，甚至衍生出更多的新兴技术，这就要求我们在以后的实际工作中必须对其实现进一步研究探讨。

参考文献

[1]钟登华，朱慧蓉，刘东海，毛寨汉.GIS在水利水电工程可视化仿真研究中的应用[J].水利水电科技进展，2003，03:14-16+69-70.

[2]钟登华，朱慧蓉，刘东海，毛寨汉.GIS在水利水电工程建设中的应用与展望[J].中国水利，2003，03:62-64+5.

[3]丁晓莉，卢玉东.GIS在水利水电工程建设中的应用与展望[J].甘肃科技纵横，2005，03:130-131.

[4]丁运成.GIS在水利水电工程建设及管理中的应用探析[J].沿海企业与科技，2009，11:158-159+157.

[5]王喜春，高圣益，黄瓅瑶.云计算环境下水利水电工程GIS应用技术展望[J].人民长江，2011，S2:104-106+129.