基于GIS的水利工程信息化系统设计

基于GIS的水利工程信息化系统设计

王以露

陕西省水利电力勘测设计研究院   陕西西安   710001

摘要：近些年随着信息技术的不断发展，特别是BIS和GIS系统的不断发展，工程信息化成为了工程建设领域的又一发展方向。对于水利工程来讲，信息化更是设计和工程管理水平提升的关键保障。水利工程信息化系统就是这样一个支撑水利工程信息化，确保水利工程建设和经管过程中能够更科学更高效的信息系统。由于水利工程自身的特点，通常水利工程信息化系统都是基于GIS系统完成的。

关键词：GIS；水利工程；信息化系统；设计

水利工程是我国的基础工程之一，提高随工程的建设效率质量，其实也就是提高人民生活水平的重要措施。在新时代下，将水利工程信息化，就需要运用到GIS技术，满足水利工程中对地理环境信息数据的探测要求，使得相关工作人员可以根据所获得的信息数据来更好地设计水利工程项目。但是，在当前的水利工程建设中，相关GIS技术使用效率还不够高，这可以表现在GIS技术的操作人员的缺乏等方面上。要提高GIS技术在新时代水利工程信息化中的有效运用，还需要不断完善GIS技术相关的各项基础工作，为GIS技术在新时代水利工程信息化中的有效运用提供良好的环境。

1GIS技术的概念

GIS技术是地理信息系统的简称，是通过研究地理信息科学，来分析一个区域内的具体数据，并通过庞大的空间数据库来记录所了解到的信息。同时为满足相关工作人员对GIS技术中所数据，利用GIS技术，还可以进行内部信息数据处理和整合。GIS技术在进行工作时，可以通过捕获，存储，操作，分析，管理和呈现空间相关的数据整理功能，使数据得到整合和分析。再加上GIS技术中的信息共享内容，在建立水利工程信息管理系统之后，GIS技术能将收集到的信息自动水利工程信息管理系统相连接，方便工作人员在不同时间段、不同地点对信息进行查询和利用。

2GIS在水利工程信息化中的应用

对于水利工程，GIS系统在选址、设计、施工等环节发挥着极其重要的作用。例如，在调水工程评价中，GIS将成为路线选择、方案设计、环境评价等关键工作的基础。在水库评价过程中，还需要GIS的实时支持来估计可能的淹没面积。综合水利工程信息化中一些常见的GIS应用需求，可以发现GIS在水利工程信息化中具有以下实质性价值：

（1）其三维可视化功能可以使地理信息的模拟更加直观，方便设计者和研究人员进行进一步的工作。

（2）通过其详细的数据，我们可以获得更准确、更有价值的路线选择和设计优化指导。

（3）对于空间数据，可以更好地重组和优化GIS。

（4）借助GIS，可以更清楚地预测项目的范围和效果。

（5）GIS可以为水利工程提供交互式的项目规划和实施。

3水利工程信息系统总体设计

3.1系统建设总体要求

随着水利工程信息化的推进，水利工程信息化对系统的需求越来越明确。从需求调查中可以初步了解到，目前各方对水利工程信息系统的需求主要包括以下几点：

3.1.1确保投资决策的合理性

预计通过水利工程信息系统的应用，将获得一套适合投资决策的投资分析工具，以确保投资过程中所需的所有计算和决策指标都能实现，为投资决策提供合理的依据，确保投资具有高合理性和低风险。

3.1.2投资建设全过程集中管理

项目管理方希望通过该系统完成综合集中管理，确保项目的每个投资点和运营都能得到实时控制，进一步确保项目的顺利实施。

3.1.3确保系统自适应

期望相关系统能够适应不同的项目类型，能够横向分析同一类别的项目，并提供自定义模式，确保高适应性。

3.1.4实现项目运行监控和报警

针对不同的项目、不同的阶段，通过系统建立不同指标的监控规则，定期进行数据采集和比较，确保在出现异常信息时能够向相应的责任人发出预警，实现项目的自动监控。

3.1.5确保投资业务的一体化管理

希望通过系统早日实现产融融合，确保投资规范化，推动基于内部业务流程模板的整套管理流程的规范化和集成化，提升整体投资管理水平。

3.2系统功能结构和架构

3.1系统功能结构

农村水利工程信息查询系统是一个开放的资源共享和应用集成系统，可以为各级水利部门提供信息共享、快速查询等便捷服务。农村水利工程信息化是水利信息化的重要组成部分。其建设目的是利用当前流行的地理信息技术，对农村水利工程中的电机井、沟渠、桥涵、水闸、灌区电子地图等数据进行信息化，有效地组织和利用这些数据，满足项目管理、计划日常办公等工作的需要，使农村水资源管理更加有序高效。

3.2系统架构

整个系统可分为四层：基础设施层、数据中心层、应用系统层和信息服务层。中国水利水电科学院在今天的《中国》杂志上介绍的智慧水利的四个阶段是：初期持续研究阶段；2000年以后是传感器研究阶段；2010年至2020年为野外测量研究阶段；2020年后，将进入测量传感控制决策阶段。我国智能水利正处于示范应用阶段。自2009年以来，灌区持续建设配套设施达10年之久。同时，信息化建设也得到了及时跟进，取得了一定的成绩，积累了宝贵的经验。然而，在施工后的管理中仍然存在许多问题。

GIS信息技术系统的四个层次是相互联系的，是一套完整的系统。这四个层次中的每一个都有自己的重点，并相互联系。只有对每个层次、每个环节进行良好的建设和管理，才能真正有效地发挥整个信息系统的功能。

基础设施层是系统建设和运行分析的基础，包括硬件和软件系统、网络、通信、接口系统等，是“农村水利工程信息系统”的基础。在鲁浑灌区信息系统多年的建设和管理探索中，我们发现基础设施层非常重要。另一个是数据源应该可靠和准确。只有通过应用系统层，我们才能获得真实有效的信息。

4GIS技术在水利工程信息化管理中的运用

4.1推动水利工程决策业务的便利性

在水利工程决策业务中，利用GIS技术的信息管理和信息采集技术，为水利工程决策业务提供科学、准确的信息数据。水利工程决策事务与工程质量有着非常明确的关系。如果管理决策出现问题，很容易影响整个水利工程的质量。因此，如果仍沿用传统的决策方法，对新时期水利工程建设的影响将微乎其微。基于GIS，通过建立水利工程信息管理系统，相关水利工作者可以通过GIS技术等信息和数据进行科学决策。便于员工对整个项目的进度、质量等数据进行分析和设计。

4.2促进相关部门的协调运作

水利工程管理涉及多个层次，每项工作内容都由相关部门负责，以达到明确责任分配任务、保证工程质量的效果。因此，协调各部门的工作任务，落实各项工作，确保自动化工作的质量，对水利工程的实际管理有着很大的影响。为促进相关部门的协调运作，要使各部门发挥良好的沟通协调作用，明确各部门的工作要点，深入各部门的要求和交流。通过实现水利工程管理信息化，所有水利工程项目都可以无纸化操作。通过统一的系统平台，其他部门的工作人员可以参与水利工程的所有项目研究，调查每个项目的事务是否规范、合理、科学。一旦发现任何不符之处，可以立即纠正，以确保水利工程的质量。此外，充分利用GIS技术对水利工程的各个工作流程进行全面监控，进一步保证水利工程的管理质量。

4.3优化水利工程水资源管理措施

水利工程的主要功能之一就是合理配置用水，使不同地区、不同季节的水通过配置达到更高的利用率。我国河流分布广泛，但不同地区的气候和河流分布区域也不同。部分地区距离河流较远，但需水量较大；一些地区水资源丰富甚至过剩。这种情况大多存在于商业种植基地或大型集体农业种植基地。为了解决这一问题，建立调水系统可以实现水资源的最大化利用，满足我国农业地区或其他地区的水资源利用需求。在建立调水系统的基础上，GIS技术可以进一步促进调水系统的优化，充分利用GIS监测技术还可以实现水质监测，确保配水过程中水源的质量。例如，利用GIS技术收集精准农业发展基地的土壤、作物、发展范围等相关信息数据，并利用信息技术将这些数据集成到相关管理系统中，以特定的三维模型呈现生产基地的环境形象，这样，当地农业管理人员就可以通过分析数据来分析作物生长的影响因素，了解作物的缺水和需水情况，并根据收集的数据最终调水。实时监测水资源变化和水质监测。

4.5系统信息维护功能

在水利工程信息管理系统中，利用信息维护模块实时更新相关数据信息，可以使信息更加及时，使GIS实现的信息分析和信息处理的数据可以实时替换和存储，并扩展水利工程信息管理系统中的信息量。此外，系统中的信息维护具有权限管理功能，可以保证水利工程信息系统的安全，规定只有相关人员才能通过用户名登录，并在水利工程管理系统中修改和存储部分信息。为了保证安全，所有工作人员在修改信息时都必须有路径跟踪，这进一步保证了信息的安全性，实现了信息维护的功能。例如，在水利工程信息系统的信息记录过程中，水利工程信息维护会对新增、修改、完善的数据进行专项管理，并提醒工作人员更新、录入这些数据，以促进信息系统的信息完善。在电子地图维护中，一旦GIS技术中的信息发生变化，系统中的信息维护功能将立即同步更新数据库和空间数据库中的所有信息，使系统信息与实际情况相一致。

5水利工程信息系统应用评价

通过本次开发的水利工程信息系统的应用，可以发现整体业务和资金效率都可以得到显著提高，对整体业务有积极的推动作用。典型优势包括：（1）实现远程决策控制。借助该系统，内部管理层和决策层可以通过移动办公或远程办公处理管辖范围内的业务，打破了时间和空间的限制，提高了整体决策的效率。（2）实现高实时、高精度的交互。信息系统的高速、准确传播，使项目实施和管理过程中内部数据和信息能够及时交换，有效提高数据准确性。（3）高效的沟通。传统的数据交换和通信方式非常繁琐。在信息系统的帮助下，内部实现了高效的数据连接和通信。通过互联网传输和通信，一方面大大提高了安全性，另一方面进一步保证了准确性。

结论

本文针对水利工程信息化系统进行了需求调研和系统设计，并通过试用评估，对系统应用前景和效能进行了分析。可以看到，在基于GIS的水利工程信息化系统的帮助下，水利工程信息化的门槛得以进一步降低，同时整体运作效率得以有效提升，内部管理风险进一步降低。实质上未来本系统还有一定的提升空间，例如系统安全性方面、系统维护的便捷度方面、移动终端应用方面。相信未来的水利工程信息化系统必将随着信息技术的不断提升而不断优化。

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