GIS 技术在水利工程信息化的应用

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摘要：水利工程和地理信息之间具有非常大的关联性，只有获得准确、完整的地理信息，才能够保证水利工程选址的合理性。基于此，文章首先对 gis 技术做简要介绍，然后探讨水利工程信息化中 GIS 技术的应用价值，最后研究新时代背景下 GIS 技术在水利工程信息化中的具体应用，以期有效提升水利工程的建设质量与后期运营管理水平。

关键词：GIS 技术；水利工程；信息化；水资源管理

1GIS技术概述

GIS也就是地理信息科学，主要是可以针对地理科学数据信息与空间数据信息完成采集、存储、处理、分析、管理及呈现五项技术环节的科学技术形态。GIS是地理信息技术系统的简称，是以地理信息技术系统为核心，展开研究分析工作的具象学科，也是地理信息学领域学科中的一个重要分支。GIS技术主要指能够在地理科学数据信息要素中发挥出集成、存储、编辑处理、分析、共享及显示五项技术功能的一切信息技术手段；在该技术相关应用程序组织执行过程中，系统的使用者能够根据自身的使用需求，来自行创建具有交互式表现特点的搜索操作界面，并能够对空间数据信息要素加以分析研究，以及对地图文本中涉及的数据信息进行编辑处理[1]。

2水利工程信息化中GIS技术的应用价值

2.1提高水利工程决策业务的合理性在开展水利工程中的决策业务时，水利部门可以借助GIS技术所具备的信息采集与信息管理两项功能，为这项业务活动的开展提供更加客观、准确的信息数据。决策业务是保证水利工程整体建设质量的重要基础条件，如果在决策环节存在错误和问题，将会在极大程度上影响整个水利工程项目的建设质量[2]。就目前的实际情况来看，很多水利部门依然采用传统的决策方式，但并不能为新时代下水利工程建设提供有效的帮助，所以建议积极引入GIS技术，通过构建相应的信息管理系统，以便项目决策人员获取更加准确、全面的数据信息，从而制订更加行之有效的决策方案，保证整个水利工程建设工作的高效率、高质量实施。

2.2促进各部门与各单位之间的协调运作水利工程项目涉及多个部门和多个单位，不同部门和单位所负责的工作内容有所不同，为保证整个工程项目的管理质量，需要明确划分各部门与各单位的工作任务和责任。基于此，为获得更理想的水利工程管理效果，需要对各部门和各单位之间的工作任务进行有效协调，保证各项工作能够落到实处，且保证各项工作的质量。与此同时，要促进各部门与各单位之间的协调运作，应为各部门与各单位搭建一个通畅沟通的渠道，即在水利工程信息化中应用GIS技术，实现各项工作任务的无纸化操作，然后借助统一的通信系统平台，让各部门、各单位的人员都能够参与到水利工程项目管理工作中，共同监督和检查工作业务是否合理、规范执行[3]。

2.3提高水资源的管理效果水利工程建造的根本目的在于，实现区域内水资源的合理分配，提高水资源的使用效率，尽可能地满足本地居民生产生活的用水需求。然而就现阶段我国水资源的利用情况来看，由于涉及的项目繁多，引发了较为严重的水资源污染、水资源分配量不足等现象，这就导致水资源管理已经成为目前影响我国社会经济发展的一个重大难题。因此我国相关政府部门一直非常重视水资源管理工作，期望通过对区域内水资源含量范围及其他相关数据信息加以全面采集与准确分析，以制订出最优的水资源利用方案。为实现上述目标，需要在水利工程信息化中运用GIS技术，借助地理空间信息采集功能来更加全面地获取区域内的水资源水量、位置、环境等信息数据，再通过遥感技术来对当地气候条件、环境特征及影响水资源的各种因素等加以合理分析，最后相关人员可结合分析结构制订出科学、可行的水资源利用调配方案，进一步提高水资源的利用效率[4]。另外，GIS技术与现代信息技术的相结合，可以实现三维模型的构建，在水利工程信息化中对水资源调配与集合的全过程进行科学验算，从而实现对区域内水资源的优化合理配置，充分发挥水利工程的作用。

3GIS技术在水利工程信息化中的具体应用

3.1工程项目选址方面对于水利工程项目建设位置的选择，相关部门可以借助GIS技术来对立体空间进行合理、精准的分析，从而找出最佳的建设地址，具体涉及以下两个方面的内容。一是空间信息的应用。通过将GIS技术应用到水利工程信息化中，能够借助遥感技术来获取图片、视频等资料，还可以精准地呈现出地球表面的细微纹理，有效提高数据的真实性与准确性。基于区域内的用水标准，最好采用无人机及其他先进设备来采集指定位置的影像资料。在应用已获取的各类数据资料时，相关人员必须对这些数据资料的真实性、正确性加以校验，且进行相应的转换，再从具体的地面某点的经纬度转换至对应的坐标系统中[5]。通常而言，应利用高程模型辅助校验方式对其中存在的干扰因素进行消除，保证影像资料和空间内部的数字信息相一致。同时，相关人员应根据水利工程的建设需求，借助GIS技术来采集特殊位置的图形数据，包括土地应用分布情况、水资源分布情况、地区交通状况、水利工程建设区范围内的交界位置等，这些数据均能够为水利工程建设提供必要的参考依据，增强空间处理能力。二是GIS空间技术的应用。在获得全面的空间数据资料以后，就需要借助GIS空间技术来进行分析，获得准确的分析结果，从而为水利工程项目选址提供更加科学的参考信息。相关操作包括水利工程输水线路的分布和洪水破坏面积分析。对于水利工程输水线路分布，在水利工程的前期规划设计环节，设计工程师可通过将信息技术与GIS技术相结合，明确空间中的点、线及面等多项元素，然后借助矢量图的方式直观呈现水利工程线路变化情况，以便设计工程师制订出最优的建设方案。对于洪水破坏面积分析，淹没破坏面积是水利工程项目选址的关键参考依据，这是因为洪水的流经区域是决堤位置，如果水位差值超过合理范围，将会导致淹没区扩大，待水位平衡以后，若没有洪水冲击，这时洪水的破坏区域将达到最大值。基于此，在水利工程项目选址过程中，设计工程师需要借助综合水动力、高程模型信息及GIS技术来对各项数据信息进行整合分析，明确区域内洪水的破坏范围，并准确分析洪水灾害的发生会给区域内居民造成的直接经济损失和对自然生态环境的危害，以及治理洪水灾害需要投入的成本等。从具体数据来看，主要涉及洪水破坏区域的水深、水库的最大储水量、水资源分布情况等。最后结合上述数据信息来选择最适宜的水利工程建设位置。

3.2防洪减灾方面近年来，由于受到人为活动等多方面因素的影响，导致我国一部分地区在雨季频繁发生洪涝自然灾害，这严重威胁到当地居民的生命财产安全，也破坏了社会秩序的稳定。在新时代背景下，传统的围堵治理洪水的方法无法对水资源进行有效管控，人们对水资源的管理提出了更高的要求，应摒弃单纯的围堵治理，逐步深入管理层面，水利部门应根据区域内年度降水变化情况，构建完善、合理的内部水利工程信息管理网，重点关注地域洪涝灾害发生情况。针对GIS技术在水利工程防洪减灾方面的应用，主要涉及以下几点：（1）各地区水利部门应在国家相关政府机构的指导下，基于GIS技术来开展地域洪涝灾害治理工作，即利用该技术来完成数据的分析、整理、归类、查询、升级等工作，从而为汛情信息的发布、治理策略的制定提供有效的参考；（2）通过发挥GIS技术所具备的立体空间问题整合能力，利用信息技术的可视化功能，为水利部门作出正确洪涝灾害治理决策提供有力的信息支持，提高洪涝灾害预警与防汛效果；（3）对于洪涝灾害破坏预先评估，水利部门可利用GIS技术所具备的可视模拟功能及高效分析处理功能，从地形、社会、经济建设等层面对各项数据信息进行整合和分析，收集洪涝灾害破坏影响的各方面影响，然后结合这些数据信息对洪涝灾害破坏情况进行模拟分析，最后将其直观地呈现出来，辅助完成科学、准确的决策；（4）判断可能存在的风险及成因，即水利部门通过利用GIS技术所具备的各类信息数据的管控功能、特定区域内信息数据的采集与整合功能、部分特殊图形处理功能等，来对水利工程所在区域洪涝灾害可能发生的概率及破坏范围的大小进行准确分析，最后结合分析结果制定针对性的洪涝灾害防御与治理措施[6]。由上述可知，在水利工程信息化中运用GIS技术，既有助于建立一些基础性的防洪体系，又能够利用该技术的空间分析功能来完成区域水文变化的预警分析、暴雨出现的时间与空间判断、市政排水管道等基础设备的调控等，从而实现防洪减灾。

3.3水资源管理方面目前我国水资源管理，存在类别多样化、时间范围广、信息渠道多等特点，为能够进一步优化和完善我国水资源管理体系，实现对水资源的高效利用，水利部门需要将GIS技术应用到水利工程信息化中，旨在获取到更加全面的数据信息，利用不同的展现模式来还原区域内不同资源的真实分布情况，实现对地域的分模块管控，如水环境区划、地下水禁采区划等，从而更加直观、全面地掌握区域内水资源的变化情况，并对水资源分布、管理等情况进行在线实景模拟，最终制订出更加科学、合理的水利工程建设与运营方案，实现对水资源的有效管理。

3.4水环境和水土保持方面在水利工程信息化中，水利部门可在GIS技术的辅助下结合区域内水资源分布情况，构建相应的信息管理体系，获取水利工程所在区域的自然生态环境情况、水源质量情况，然后对相关数据信息进行正确分析，明确可能影响水环境的不良因素，并通过对区域内水源质量变化趋势进行模拟分析，从而提出针对性的水利工程管理策略，如加强城市水资源污染管理、完善用水管控等，最终实现对区域水环境的有效保护。另外，针对水土流失的治理，水利部门可将GIS技术和先进的信息技术相结合，对水利工程从建设到投入使用过程中的水土保持情况进行全过程监管，及时发现问题，并采取相应的措施进行处理。

4结束语

综上所述，GIS技术具有很强的综合性，并在数据采集、存储、挖掘、分析等方面发挥着突出的优势作用。在新时代背景下，传统的水利工程管控模式已经无法满足行业发展的需求，所以水利部门必须与时俱进，重视云计算、互联网等先进信息技术的应用，加快信息化建设步伐。为了进一步推动水利工程信息化进程，需要有效融入GIS技术，以提高水利工程项目选址的合理性，实现对水环境的有效保护，提高防洪减灾的效果和水资源管理质量等，从而助推现代水利工程的可持续发展。

参考文献

[1]高兴.GIS技术在新时代水利工程信息化中的运用研究[J].长江技术经济,2021,5(S2):206-208.

[2]杨登国.刍议大数据技术在水利工程信息化建设中的运用[J].珠江水运,2021(13):97-98.

[3]张晓博.基于GIS的水利工程信息化系统设计[J].电子质量,2022(1):54-61.

[4]吴文霞,高恺,刘加龙,等.BIM+GIS技术在水库工程可研阶段勘察设计应用研究[J].中国农村水利水电,2023(1):139-145,151.

[5]皇甫泽华,史亚军,张玉明,等.大型水库工程建设期管理系统设计与应用[J].人民黄河,2019,41(2):111-114,118.

[6]曾映敏,吕孟.基于WebGIS的“五小水利”工程在线发布[J].测绘通报,2019(S1):263-265.

作者:崔东林 单位:吉林省水利水电勘测设计研究院