淺談GIS技術(shù)在水利工程建設(shè)中的應(yīng)用論文
摘要:將GIS技術(shù)應(yīng)用于水利工程建設(shè),是以現(xiàn)代化促進(jìn)水利信息化的有效途徑。以GIS的空間數(shù)據(jù)信息的查詢、分析功能,及信息可視化功能為出發(fā)點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)階段水利工程建設(shè)中的難點(diǎn),介紹了GIS在水利工程實(shí)施過程中的技術(shù)運(yùn)用�？紤]目前諸多CAD等數(shù)據(jù)格式,提出了建立與GIS兼容的數(shù)據(jù)格式的技術(shù)要求。
關(guān)鍵詞:GIS技術(shù);水利工程;信息化
1引 言
地理信息系統(tǒng)(GIS)是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成的,通過利用數(shù)據(jù)的空間屬性,實(shí)現(xiàn)了圖形與數(shù)據(jù)的結(jié)合。它通過可視化平臺(tái)多維地顯示數(shù)據(jù),揭示數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)和隱藏在數(shù)據(jù)背后的信息。作為傳統(tǒng)地圖學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)相融合的一門空間技術(shù),GIS是水利信息采集、存儲(chǔ)、管理、分析、表達(dá)的有力工具。水利信息量大繁雜,既有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),又有歷史數(shù)據(jù);既有環(huán)境數(shù)據(jù),又有經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù);既有矢量數(shù)據(jù),又有柵格數(shù)據(jù),這些信息中80%以上與空間信息相關(guān)。實(shí)踐證明:GIS可以勝任存儲(chǔ)、管理這么龐雜的數(shù)據(jù)。水利信息化是國(guó)家以信息化改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)思路在水利行業(yè)的具體體現(xiàn),是推動(dòng)水利現(xiàn)代化的重要措施之一。近年來,GIS技術(shù)已深入到水利工程的各個(gè)方面,并發(fā)揮了巨大的作用。如國(guó)家防洪抗災(zāi)總指揮部開發(fā)的“區(qū)域性防洪減災(zāi)信息系統(tǒng)”,是基于GIS工具軟件Mapinfo平臺(tái)開發(fā)的。文獻(xiàn)[1]利用了GIS技術(shù),開發(fā)了三峽工程信息系統(tǒng)(TGPIS)及三峽工程測(cè)繪管理系統(tǒng)(SMMS)。據(jù)此,GIS已經(jīng)運(yùn)用到水利工程的各個(gè)方面。
2GIS支持下的水利工程勘察信息管理
傳統(tǒng)水利工程勘察資料管理方法以紙質(zhì)檔案為主,借助檔案管理軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理,這些管理方法無法適應(yīng)信息化管理的需求,存在諸多弊端,[2]信息利用率低、信息交換手段缺乏、信息表現(xiàn)形式單調(diào)等。水利工程勘察信息具有明顯的與地理位置相關(guān)的空間特性傳統(tǒng)的信息表達(dá)手段對(duì)空間特性[3]的描述是非常困難的,而GIS空間數(shù)據(jù)處理和管理為勘察信息管理提供了技術(shù)支持。GIS能夠管理并描述地表及其附著物的.空間信息與屬性信息,具有強(qiáng)大的圖形、圖像及屬性數(shù)據(jù)處理能力,能夠?qū)Φ乩硇畔⒓捌湎嚓P(guān)信息提供采集、處理、管理、制圖等功能。其次,現(xiàn)有水利工程勘察數(shù)據(jù)可以方便的與GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。已有水利勘察資料包括巖層、構(gòu)造、水文、巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)等,大多直接與鉆孔資料相關(guān),這些信息可以通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理,GIS可以通過一定技術(shù)與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)聯(lián)。
基于GIS勘察信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā),目前并不成熟。[4]系統(tǒng)開發(fā)思路是通過背景圖層的加載建立空間數(shù)據(jù)庫(kù),運(yùn)用GIS統(tǒng)一管理,通過鉆孔信息的收集錄入建立勘察資料屬性數(shù)據(jù)庫(kù),運(yùn)用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(DBMS)進(jìn)行管理。
3基于GIS的CAD地形圖管理
在水利工程,特別是大型水利工程(如跨流域調(diào)水工程)中,工程選址是一個(gè)人機(jī)交會(huì)、反復(fù)修改優(yōu)化、集設(shè)計(jì)和決策于一體的過程,往往涉及范圍廣泛,內(nèi)容復(fù)雜。應(yīng)用傳統(tǒng)的選址方法往往需要大量的野外實(shí)地踏勘工作,這不僅耗費(fèi)巨大的人力、物力和財(cái)力,而且給施工的進(jìn)度造成了影響。目前,水利勘察信息管理中,GIS應(yīng)用并不廣泛�？睖y(cè)設(shè)計(jì)部門對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用還處于CAD的機(jī)助制圖階段,還沒有引入GIS進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和分析,如何充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)管理和輔助設(shè)計(jì)中的作用,是面臨的主要問題。
應(yīng)用GIS為水利工程服務(wù),建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)是基礎(chǔ),空間分析是核心。數(shù)字地形信息是GIS的重組成部分,是地理空間數(shù)據(jù)的基本信息之一。地形圖為各種勘察、規(guī)劃、設(shè)計(jì)的地理信息載體,地形圖數(shù)據(jù)要同時(shí)滿足測(cè)繪制圖、GIS數(shù)據(jù)交換及分發(fā)的需要。因此,建立GIS的第一步是設(shè)計(jì)并建立數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(kù)。已有的AutoCAD數(shù)字地形圖只是GIS數(shù)據(jù)庫(kù)建立的數(shù)字化形式的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源,將已有的 AutoCAD數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為滿足GIS要求的數(shù)據(jù)格式,已為技術(shù)所需�？臻g數(shù)據(jù)信息包括3方面:空間定位信息(實(shí)體的坐標(biāo))、空間關(guān)系及屬性數(shù)據(jù)。實(shí)際應(yīng)用中,CAD/GIS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可分為直接轉(zhuǎn)換和間接轉(zhuǎn)換兩種方法[5]。而地圖生產(chǎn)中矢量數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換有兩種方法,即自行編程轉(zhuǎn)換法和商品軟件工具轉(zhuǎn)換法[6]。自行編程轉(zhuǎn)換是使用計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言(如VB、VC、DEPH I等)自行編制程序,并通過運(yùn)行程序來實(shí)現(xiàn)。軟件工具轉(zhuǎn)換,則是通過某一制圖系統(tǒng)軟件的轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出的功能菜單選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn),例如ArcGIS軟件工具。
4基于GIS的水利工程施工可視化管理
大型水利水電工程施工是一項(xiàng)復(fù)雜而又艱巨的工作,利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助管理是人們一直所追求的目標(biāo)。因此,把GIS技術(shù)應(yīng)用于水利水電工程施工管理領(lǐng)域,來輔助工程施工管理、模擬仿真施工過程,以及進(jìn)行地形地質(zhì)的數(shù)字化與可視化,是一種新的發(fā)展方向。以信息的數(shù)字化、直觀化、可視化為出發(fā)點(diǎn),GIS可將復(fù)雜的工程施工過程以可視化的形式表達(dá)出來,為全面、準(zhǔn)確、快速地分析掌握工程施工全過程提供有力地分析工具,實(shí)現(xiàn)工程施工信息的高效應(yīng)用和科學(xué)管理。GIS的應(yīng)用,將推動(dòng)水利水電工程施工的數(shù)字化、可視化、智能化的發(fā)展。
系統(tǒng)仿真技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的一門新興學(xué)科�，F(xiàn)代仿真技術(shù)已成為分析、研究、評(píng)價(jià)和管理復(fù)雜系統(tǒng)不可缺少的重要手段,為大型水利工程施工管理提供了有效的途徑。集面向?qū)ο髨D形建模技術(shù)、動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)、可視化技術(shù)、動(dòng)畫技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)于一體的可視化仿真技術(shù)正是當(dāng)前先進(jìn)仿真技術(shù)與應(yīng)用研究的核心。目前,GIS與可視化仿真結(jié)合的方式主要包括:①融合式。這種集成方式數(shù)據(jù)傳遞方便高效,操作簡(jiǎn)便,但開發(fā)費(fèi)用高,開發(fā)周期長(zhǎng);②擴(kuò)展式。通過建立擴(kuò)展模塊來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)相互交換和信息共享,此方式開發(fā)簡(jiǎn)便、費(fèi)用低廉,兩者具有相對(duì)獨(dú)立性及可擴(kuò)展性,便于系統(tǒng)的維護(hù)及進(jìn)一步開發(fā)。涉及虛擬地形的實(shí)時(shí)可視化技術(shù),及基于分形理論的實(shí)時(shí)可視化的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展技術(shù)等,目前是研究的熱點(diǎn)。
5結(jié) 論
水利是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施,是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的制約因素。目前,水利信息化的研究與發(fā)展,成為提升傳統(tǒng)行業(yè)的研究核心,水利行業(yè)與GIS的融合正如火如荼的展開。從水利工程地質(zhì)勘察,到工程選址,到運(yùn)用GIS對(duì)地形圖管理以輔助設(shè)計(jì),再到整個(gè)水利工程施工的可視化管理,GIS與水利工程的兼容,貫穿了整個(gè)水利工程建設(shè)過程。GIS將為水利工程的實(shí)施,提供一個(gè)科學(xué)有效、便捷直觀的設(shè)計(jì)、分析及管理手段。
參考文獻(xiàn)
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