淺談南水北調(diào)中線工程地理信息管理系統(tǒng)建設(shè)構(gòu)想

郟紅偉

南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局 河南 鄭州 450000

1.地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有時(shí)又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)，其核心是用計(jì)算機(jī)來處理和分析地理信息。地理信息系統(tǒng)軟件技術(shù)應(yīng)用于國防、資源調(diào)查、環(huán)境評估等國民經(jīng)濟(jì)諸多方面。比如一個(gè)地理信息系統(tǒng)(GIS)能使應(yīng)急計(jì)劃者在自然災(zāi)害的情況下較易地計(jì)算出應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間，或利用GIS系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)那些需要保護(hù)不受污染的濕地或水源。

2.南水北調(diào)中線工程

南水北調(diào)中線總干渠總長1431.9km，輸水形式以明渠為主，沿線穿越長江、淮河、黃河、海河四大水系的700余條河流，共有各類建筑物1700余座。工程運(yùn)行管理5年來，安全輸水200多億立方米，惠及1億以上人口，取得了卓越的成績。其運(yùn)行管理大致分為輸水調(diào)度和工程維護(hù)兩大方面，包括許多的專業(yè)，如防汛應(yīng)急、維修養(yǎng)護(hù)等。

3.南水北調(diào)中線工程地理信息系統(tǒng)

3.1 目標(biāo)設(shè)想

南水北調(diào)中線工程地理信息管理系統(tǒng)（NSBDZXGIS），進(jìn)一步提高工程運(yùn)行管理的科學(xué)性、精準(zhǔn)性和信息化水平。

3.2 前期任務(wù)

任務(wù)的頂層設(shè)計(jì)，主要是圍繞運(yùn)行管理目標(biāo)設(shè)置各專業(yè)所要數(shù)據(jù)及實(shí)現(xiàn)技術(shù)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為沿線一定范圍內(nèi)的詳細(xì)的大比例尺地圖，定時(shí)進(jìn)行更新，可適時(shí)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、分析等功能。

防汛應(yīng)急管理專業(yè)需要數(shù)據(jù)為工程本身設(shè)計(jì)圖紙、工程沿線地質(zhì)、水文、地貌、河流、水庫、氣候、天氣預(yù)報(bào)及應(yīng)急隊(duì)伍、應(yīng)急物質(zhì)等信息。如出現(xiàn)險(xiǎn)情，對出險(xiǎn)部位的相關(guān)信息可實(shí)時(shí)查詢，應(yīng)用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行事態(tài)評估，為險(xiǎn)情的處置提供決策依據(jù)。

輸水調(diào)度管理專業(yè)需要數(shù)據(jù)為渠道設(shè)計(jì)參數(shù)、渠道水位、霎時(shí)流量、流速、地下水位高度、閘門狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行情況等。利用信息技術(shù)對水位、流速等可進(jìn)行實(shí)時(shí)的可視化的三維監(jiān)控，并通過調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行有效控制，對藻類生長、污染物的擴(kuò)散情況進(jìn)行模擬分析，必要時(shí)為應(yīng)急調(diào)度提供重要的技術(shù)支持。

維護(hù)專業(yè)可按細(xì)化專業(yè)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，如土建需采集維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、管理辦法、工程本身的結(jié)構(gòu)形式、相關(guān)的尺寸、施工工藝、維護(hù)相關(guān)單位信息等；如機(jī)電專業(yè)需采集設(shè)備設(shè)施數(shù)量、型號、服務(wù)年限、功能、維護(hù)項(xiàng)目及頻次、維護(hù)狀態(tài)、維護(hù)單位等信息。

安全管理專業(yè)需要采集人員、車輛信息，利用高清視頻、人臉識別技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

總之，數(shù)據(jù)是系統(tǒng)有效運(yùn)行的基礎(chǔ)，需通過設(shè)計(jì)研究確定，并在實(shí)踐中逐步完善和調(diào)整。

3.3 時(shí)空數(shù)據(jù)獲取和整理

①數(shù)據(jù)獲取。目前正在來臨的是無所不在的時(shí)空大數(shù)據(jù)時(shí)代，將從空天地專用傳感器擴(kuò)展到物聯(lián)網(wǎng)中非專用傳感器，從而產(chǎn)生前所未有的時(shí)空大數(shù)據(jù)。南水北調(diào)中線工程地理信息系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)獲取應(yīng)跟上時(shí)代步伐，引入或借用時(shí)空大數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，比如引入智慧城市已有大數(shù)據(jù)，比如借用衛(wèi)星遙感、無人機(jī)、智能手機(jī)、無人駕駛汽車、智能攝像機(jī)等進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取。采集方法可利用實(shí)景三維數(shù)據(jù)采集方式，特點(diǎn)是快速、高效，且具備幾何信息完備、語義信息豐富、按需多細(xì)節(jié)層化次表達(dá)、空間關(guān)系精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。再加上已有資料，包括原有的設(shè)計(jì)資料、已有的工作區(qū)域內(nèi)地表、地下、工程的結(jié)構(gòu)參數(shù)、設(shè)備設(shè)施信息、施工工藝以及其他各專業(yè)的各種資料，整個(gè)數(shù)據(jù)的獲取將是多樣的、多源的、多結(jié)構(gòu)等。②數(shù)據(jù)整理階段。數(shù)據(jù)整理階段是對獲取到的資料進(jìn)行校對、分析和分類的工作，使獲取到的數(shù)據(jù)條理分明。以上這些工作全部處在標(biāo)準(zhǔn)化體系的制約之下，同時(shí)這一過程被網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行全面的改造，從而組成信息處理的完整流程。

3.4 數(shù)據(jù)應(yīng)用-5G/6G時(shí)代下的地球空間信息

真三維實(shí)景技術(shù)，原二維空間技術(shù)表達(dá)諸多局限，無法滿足南水北調(diào)中線管理的精細(xì)化、三維再現(xiàn)、自動(dòng)調(diào)度、相關(guān)專業(yè)的態(tài)勢評估等。真三維實(shí)景表達(dá)模型是室內(nèi)外、地（水）上下的各類地物相關(guān)空間數(shù)據(jù)的集合，表達(dá)直觀，便于分層，可用于各類空間分析和輔助決策，是一個(gè)非常智能的數(shù)據(jù)表達(dá)模型。為了最大限度地發(fā)揮各種信息技術(shù)的作用，需要實(shí)現(xiàn)信息集成化，就是通過多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的處理技術(shù)，特殊的數(shù)據(jù)計(jì)算技術(shù)、發(fā)現(xiàn)和匹配技術(shù)、時(shí)空一致性映射技術(shù)等，建立起位置精準(zhǔn)、基準(zhǔn)統(tǒng)一、屬性豐富的三維數(shù)據(jù)模型。成果的查詢檢索可以通過數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、信息傳輸技術(shù)（5G/6G）來實(shí)現(xiàn)，數(shù)據(jù)在其間實(shí)時(shí)流轉(zhuǎn)、順暢無阻，能夠充分共享。

4 結(jié)語

南水北調(diào)中線工程是國之重器，運(yùn)行管理的信息化是本身的內(nèi)在訴求，同時(shí)也是伴隨社會信息化發(fā)展的必然要求，但工程管理信息化是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其中既涉及各種信息技術(shù)及其集成化應(yīng)用，也涉及方法論和其它問題，要求深化對工程管理信息機(jī)理基礎(chǔ)理論的研究。因此， 南水北調(diào)中線工程管理的信息化不可能一蹴而就，她應(yīng)是經(jīng)過一定的實(shí)踐、充分的論證、再實(shí)踐的過程。