GIS在水利水電工程建設中的應用與展望

趙蓓蓓 趙進

摘要：水利水電工程是一項較為復雜的工程，隨著當今社會的不斷發展，要想更有效地展開水利水電工程建設，就要尋求新的技術來提高效率，近幾年新出的地理信息系統GIS是一項將空間數據與計算機相結合的新型空間信息技術，目前已經應用于越來越多的領域當中。本文將主要圍繞地理信息系統GIS展開闡述，結合近幾年GIS在我國水利水電工程中的應用，來展望GIS在水利水電工程建設領域應用的發展前景。

關鍵詞：地理信息系統GIS；水利水電工程；應用；展望

地理信息系統GIS是將復雜的施工過程以簡單生動的圖像形式描繪出來，其具備強大的空間分析功能和圖形顯示功能，可以將現實中的地理位置與相關屬性有機地結合起來，精確全面地為水利水電工程提供直觀形象的信息支持，從而實現可以科學高效地對工程信息進行管理。但是由目前現狀來看，隨著大型的水利水電工程信息管理需求快速化發展，GIS系統在實際中的應用仍舊存有不足之處，無法滿足用戶對空間信息的管理，因此還需要進行各種輔助決策融合各種技術手來克服。

一、GIS在水利水電工程建設中的應用

（一）GIS應用于施工導截流三維動態可視化

水利水電工程的工作人員可以通過GIS軟件系統輕易地通過仿真模塊查詢到施工導流面貌及相應信息，例如施工中的主體建筑物、施工的持續時間以及該時刻施工導流場景及導流信息等。GIS軟件系統可以與其他平臺相結合起來開發施工導截流三維動態可視化仿真系統。通過window可以將表Table中的大壩施工實時數據庫等數據庫通過DDE技術來進行完成演算、日徑流模擬、導流實時風險率計算等模塊，最后這些模塊通過VC平臺或VB平臺以圖形報表的形式傳輸出來。運用GIS軟件系統建立三維動態可視化首先要創建和組裝三維場景，然后再通過三維實體模型來創建三維動態，最后三維實體模型再經過紋理、光照、消隱、陰影等計算顯示在三維場景中。其中三維實體模型既可以由三維形體坐標參數構建，也可由二維形體生成，按照一定方式將實體與其屬性進行一一對應，從而反映實體的空間特征。

（二）GIS應用于混凝土施工全過程三維動態演示系統

在混凝土施工過程中運用GIS軟件系統，可以充分反映混凝土施工系統復雜的空間關系和施工過程。其三維動態演示主要分為三大步驟：①對原始數據通過加細或增強進行數據的過濾，通過數據操縱將數據轉化為適合后續可視化操作的形式。②將過濾過后的數據轉換為抽象可視化對象（AVO），把存放在數據庫里的數據以信息鏈的形式展示出來。③將抽象可視化對象（AVO）繪制成可顯示繪制成的圖像。

此外，GIS還可用于水利水電工程總布置設計，將施工場地局部錄入到GIS中形成三維數字化模型，通過映射將施工場地的地貌信息和相關施工信息等形成底層數據庫，而同時還可將不同工程的施工期長短等錄入其中，進一步完善工程建設的數據庫，讓整個施工過程以立體形式呈現出來。

二、GIS在水利水電工程建設中的應用展望

（一）三維建模

現實生活中常用的建模方式主要有兩種，一是表面模型，二是實體模型，首先要通過建立數字地形模型，然后再通過人工輸入以及儀器掃描來將原始數據輸入到GIS軟件系統內，進一步轉化為三維矢量數據生成三維地表面模型。可是在水利水電工程中這兩種建模對于復雜的地質都不能進行很好的描述，目前是GIS中三維幾何造型技術主要還是停留在表面建模這一層面。GIS用于水利水電工程中地質建模是今后應用研究的主要內容之一，其中要考慮到不定性因素眾多，類似適度質量的把握度，如果進人數據庫的數據質量過高，就會造成不必要的浪費；如果進人數據庫的數據質量過低，就達不到實際需求。

（二）4DGIS

就目前來看，我國在三維GIS方面上研究重心在于三維系統的功能、三維數據結構模塊方面的設計等。由于所描述的地理對象會隨著時間而發生一些改變，具備一定的時效性，但是目前GIS地理信息系統不能很好地支持地理對象時效特征的處理，例如在發生洪水的時候，許多用戶想要得知最高水位變化等信息往往是基于時間特征的。因此，在這種情況下就需要運用到4DGIS，在動畫演示時按時間順序讀取圖形庫中的形體數據來描述、處理對象的時態特征，這也是如今需要重要研究的一大領域。

（三）WebGIS

WebGIS又稱網絡GIS，隨著網絡信息化迅速發展，將網絡瀏覽器作為應用工作平臺，通過互聯網將數據分享到Web上供用戶瀏覽數據，除此之外甚至還可以進行各種空間檢索和空間分析，這是形式是順應當下情境的必然趨勢。在當今的水利工程中需要的信息數據大多是以文字、圖形的形式展示出來，但是要想更快捷地獲得這些地理信息和大量的空間數據就需要將它們數字化，以信息的數字化形式直觀地將復雜的施工過程以簡單生動的圖像形式描繪出來，從而發揮GIS在整個水利水電工程中的應用價值。

（四）ComGIS

水利水電工程布置方案的可視化的要求已不局限在單純的表現上。對于布置方案交互式修改，組件式GIS（ComGIS）也是重要的應用發展趨勢之一。

三、結語

結合文中提及到的GIS在水利水電工程建設中的應用：GIS應用于施工導截流三維動態可視化與混凝土施工全過程三維動態演示系統，其中不僅要與其本身的發展相結合起來，還要與仿真技術結合，甚至還可以與其他可以結合的技術集成，體現的是一種多個系統、多種技術集成的思想。總的來說，GIS地理信息系統本身在不斷發展的過程中，還要結合三維建模、4DGIS、WebGIS、ComGIS來進行展望，為水利水電工程建設可以得到更好的發展，促進工程界的“設計革命”。

參考文獻：

[1]郭婷.信息自動化技術在水利水電工程建設中的應用研究[J].數碼世界，2017，（12）：239.

[2]黃雷，馮偉，姜琳.GIS在水利水電領域中的應用研究[J].淮海工學院學報（自然科學版），2011，（s1）：6466.

作者簡介：趙進（1989），男，漢族，河南禹州人，大專，助理工程師，從事的工作：水利工程，研究方向：地理信息系統（GIS）遙感技術（RS）；趙蓓蓓（1982），女，漢族，河南禹州人，本科，工程師，從事的工作：水利工程，研究方向：地理信息系統（GIS）遙感技術（RS）。