GIS 技術在水利工程信息化的應用

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摘要：水利工程和地理信息之間具有非常大的關聯性，只有獲得準確、完整的地理信息，才能夠保證水利工程選址的合理性?；诖?，文章首先對 gis 技術做簡要介紹，然后探討水利工程信息化中 GIS 技術的應用價值，最后研究新時代背景下 GIS 技術在水利工程信息化中的具體應用，以期有效提升水利工程的建設質量與后期運營管理水平。

關鍵詞：GIS 技術；水利工程；信息化；水資源管理

1GIS技術概述

GIS也就是地理信息科學，主要是可以針對地理科學數據信息與空間數據信息完成采集、存儲、處理、分析、管理及呈現五項技術環節的科學技術形態。GIS是地理信息技術系統的簡稱，是以地理信息技術系統為核心，展開研究分析工作的具象學科，也是地理信息學領域學科中的一個重要分支。GIS技術主要指能夠在地理科學數據信息要素中發揮出集成、存儲、編輯處理、分析、共享及顯示五項技術功能的一切信息技術手段；在該技術相關應用程序組織執行過程中，系統的使用者能夠根據自身的使用需求，來自行創建具有交互式表現特點的搜索操作界面，并能夠對空間數據信息要素加以分析研究，以及對地圖文本中涉及的數據信息進行編輯處理[1]。

2水利工程信息化中GIS技術的應用價值

2.1提高水利工程決策業務的合理性在開展水利工程中的決策業務時，水利部門可以借助GIS技術所具備的信息采集與信息管理兩項功能，為這項業務活動的開展提供更加客觀、準確的信息數據。決策業務是保證水利工程整體建設質量的重要基礎條件，如果在決策環節存在錯誤和問題，將會在極大程度上影響整個水利工程項目的建設質量[2]。就目前的實際情況來看，很多水利部門依然采用傳統的決策方式，但并不能為新時代下水利工程建設提供有效的幫助，所以建議積極引入GIS技術，通過構建相應的信息管理系統，以便項目決策人員獲取更加準確、全面的數據信息，從而制訂更加行之有效的決策方案，保證整個水利工程建設工作的高效率、高質量實施。

2.2促進各部門與各單位之間的協調運作水利工程項目涉及多個部門和多個單位，不同部門和單位所負責的工作內容有所不同，為保證整個工程項目的管理質量，需要明確劃分各部門與各單位的工作任務和責任?；诖?，為獲得更理想的水利工程管理效果，需要對各部門和各單位之間的工作任務進行有效協調，保證各項工作能夠落到實處，且保證各項工作的質量。與此同時，要促進各部門與各單位之間的協調運作，應為各部門與各單位搭建一個通暢溝通的渠道，即在水利工程信息化中應用GIS技術，實現各項工作任務的無紙化操作，然后借助統一的通信系統平臺，讓各部門、各單位的人員都能夠參與到水利工程項目管理工作中，共同監督和檢查工作業務是否合理、規范執行[3]。

2.3提高水資源的管理效果水利工程建造的根本目的在于，實現區域內水資源的合理分配，提高水資源的使用效率，盡可能地滿足本地居民生產生活的用水需求。然而就現階段我國水資源的利用情況來看，由于涉及的項目繁多，引發了較為嚴重的水資源污染、水資源分配量不足等現象，這就導致水資源管理已經成為目前影響我國社會經濟發展的一個重大難題。因此我國相關政府部門一直非常重視水資源管理工作，期望通過對區域內水資源含量范圍及其他相關數據信息加以全面采集與準確分析，以制訂出最優的水資源利用方案。為實現上述目標，需要在水利工程信息化中運用GIS技術，借助地理空間信息采集功能來更加全面地獲取區域內的水資源水量、位置、環境等信息數據，再通過遙感技術來對當地氣候條件、環境特征及影響水資源的各種因素等加以合理分析，最后相關人員可結合分析結構制訂出科學、可行的水資源利用調配方案，進一步提高水資源的利用效率[4]。另外，GIS技術與現代信息技術的相結合，可以實現三維模型的構建，在水利工程信息化中對水資源調配與集合的全過程進行科學驗算，從而實現對區域內水資源的優化合理配置，充分發揮水利工程的作用。

3GIS技術在水利工程信息化中的具體應用

3.1工程項目選址方面對于水利工程項目建設位置的選擇，相關部門可以借助GIS技術來對立體空間進行合理、精準的分析，從而找出最佳的建設地址，具體涉及以下兩個方面的內容。一是空間信息的應用。通過將GIS技術應用到水利工程信息化中，能夠借助遙感技術來獲取圖片、視頻等資料，還可以精準地呈現出地球表面的細微紋理，有效提高數據的真實性與準確性?；趨^域內的用水標準，最好采用無人機及其他先進設備來采集指定位置的影像資料。在應用已獲取的各類數據資料時，相關人員必須對這些數據資料的真實性、正確性加以校驗，且進行相應的轉換，再從具體的地面某點的經緯度轉換至對應的坐標系統中[5]。通常而言，應利用高程模型輔助校驗方式對其中存在的干擾因素進行消除，保證影像資料和空間內部的數字信息相一致。同時，相關人員應根據水利工程的建設需求，借助GIS技術來采集特殊位置的圖形數據，包括土地應用分布情況、水資源分布情況、地區交通狀況、水利工程建設區范圍內的交界位置等，這些數據均能夠為水利工程建設提供必要的參考依據，增強空間處理能力。二是GIS空間技術的應用。在獲得全面的空間數據資料以后，就需要借助GIS空間技術來進行分析，獲得準確的分析結果，從而為水利工程項目選址提供更加科學的參考信息。相關操作包括水利工程輸水線路的分布和洪水破壞面積分析。對于水利工程輸水線路分布，在水利工程的前期規劃設計環節，設計工程師可通過將信息技術與GIS技術相結合，明確空間中的點、線及面等多項元素，然后借助矢量圖的方式直觀呈現水利工程線路變化情況，以便設計工程師制訂出最優的建設方案。對于洪水破壞面積分析，淹沒破壞面積是水利工程項目選址的關鍵參考依據，這是因為洪水的流經區域是決堤位置，如果水位差值超過合理范圍，將會導致淹沒區擴大，待水位平衡以后，若沒有洪水沖擊，這時洪水的破壞區域將達到最大值?；诖?，在水利工程項目選址過程中，設計工程師需要借助綜合水動力、高程模型信息及GIS技術來對各項數據信息進行整合分析，明確區域內洪水的破壞范圍，并準確分析洪水災害的發生會給區域內居民造成的直接經濟損失和對自然生態環境的危害，以及治理洪水災害需要投入的成本等。從具體數據來看，主要涉及洪水破壞區域的水深、水庫的最大儲水量、水資源分布情況等。最后結合上述數據信息來選擇最適宜的水利工程建設位置。

3.2防洪減災方面近年來，由于受到人為活動等多方面因素的影響，導致我國一部分地區在雨季頻繁發生洪澇自然災害，這嚴重威脅到當地居民的生命財產安全，也破壞了社會秩序的穩定。在新時代背景下，傳統的圍堵治理洪水的方法無法對水資源進行有效管控，人們對水資源的管理提出了更高的要求，應摒棄單純的圍堵治理，逐步深入管理層面，水利部門應根據區域內年度降水變化情況，構建完善、合理的內部水利工程信息管理網，重點關注地域洪澇災害發生情況。針對GIS技術在水利工程防洪減災方面的應用，主要涉及以下幾點：（1）各地區水利部門應在國家相關政府機構的指導下，基于GIS技術來開展地域洪澇災害治理工作，即利用該技術來完成數據的分析、整理、歸類、查詢、升級等工作，從而為汛情信息的發布、治理策略的制定提供有效的參考；（2）通過發揮GIS技術所具備的立體空間問題整合能力，利用信息技術的可視化功能，為水利部門作出正確洪澇災害治理決策提供有力的信息支持，提高洪澇災害預警與防汛效果；（3）對于洪澇災害破壞預先評估，水利部門可利用GIS技術所具備的可視模擬功能及高效分析處理功能，從地形、社會、經濟建設等層面對各項數據信息進行整合和分析，收集洪澇災害破壞影響的各方面影響，然后結合這些數據信息對洪澇災害破壞情況進行模擬分析，最后將其直觀地呈現出來，輔助完成科學、準確的決策；（4）判斷可能存在的風險及成因，即水利部門通過利用GIS技術所具備的各類信息數據的管控功能、特定區域內信息數據的采集與整合功能、部分特殊圖形處理功能等，來對水利工程所在區域洪澇災害可能發生的概率及破壞范圍的大小進行準確分析，最后結合分析結果制定針對性的洪澇災害防御與治理措施[6]。由上述可知，在水利工程信息化中運用GIS技術，既有助于建立一些基礎性的防洪體系，又能夠利用該技術的空間分析功能來完成區域水文變化的預警分析、暴雨出現的時間與空間判斷、市政排水管道等基礎設備的調控等，從而實現防洪減災。

3.3水資源管理方面目前我國水資源管理，存在類別多樣化、時間范圍廣、信息渠道多等特點，為能夠進一步優化和完善我國水資源管理體系，實現對水資源的高效利用，水利部門需要將GIS技術應用到水利工程信息化中，旨在獲取到更加全面的數據信息，利用不同的展現模式來還原區域內不同資源的真實分布情況，實現對地域的分模塊管控，如水環境區劃、地下水禁采區劃等，從而更加直觀、全面地掌握區域內水資源的變化情況，并對水資源分布、管理等情況進行在線實景模擬，最終制訂出更加科學、合理的水利工程建設與運營方案，實現對水資源的有效管理。

3.4水環境和水土保持方面在水利工程信息化中，水利部門可在GIS技術的輔助下結合區域內水資源分布情況，構建相應的信息管理體系，獲取水利工程所在區域的自然生態環境情況、水源質量情況，然后對相關數據信息進行正確分析，明確可能影響水環境的不良因素，并通過對區域內水源質量變化趨勢進行模擬分析，從而提出針對性的水利工程管理策略，如加強城市水資源污染管理、完善用水管控等，最終實現對區域水環境的有效保護。另外，針對水土流失的治理，水利部門可將GIS技術和先進的信息技術相結合，對水利工程從建設到投入使用過程中的水土保持情況進行全過程監管，及時發現問題，并采取相應的措施進行處理。

4結束語

綜上所述，GIS技術具有很強的綜合性，并在數據采集、存儲、挖掘、分析等方面發揮著突出的優勢作用。在新時代背景下，傳統的水利工程管控模式已經無法滿足行業發展的需求，所以水利部門必須與時俱進，重視云計算、互聯網等先進信息技術的應用，加快信息化建設步伐。為了進一步推動水利工程信息化進程，需要有效融入GIS技術，以提高水利工程項目選址的合理性，實現對水環境的有效保護，提高防洪減災的效果和水資源管理質量等，從而助推現代水利工程的可持續發展。

參考文獻

[1]高興.GIS技術在新時代水利工程信息化中的運用研究[J].長江技術經濟,2021,5(S2):206-208.

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[3]張曉博.基于GIS的水利工程信息化系統設計[J].電子質量,2022(1):54-61.

[4]吳文霞,高愷,劉加龍,等.BIM+GIS技術在水庫工程可研階段勘察設計應用研究[J].中國農村水利水電,2023(1):139-145,151.

[5]皇甫澤華,史亞軍,張玉明,等.大型水庫工程建設期管理系統設計與應用[J].人民黃河,2019,41(2):111-114,118.

[6]曾映敏,呂孟.基于WebGIS的“五小水利”工程在線發布[J].測繪通報,2019(S1):263-265.

作者:崔東林 單位:吉林省水利水電勘測設計研究院