淺談GIS技術在水利工程建設中的應用論文

時間：2024-08-26 08:25:32 其他類論文我要投稿

　　摘要:將GIS技術應用于水利工程建設,是以現(xiàn)代化促進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,結合現(xiàn)階段水利工程建設中的難點,介紹了GIS在水利工程實施過程中的技術運用。考慮目前諸多CAD等數(shù)據(jù)格式,提出了建立與GIS兼容的數(shù)據(jù)格式的技術要求。

淺談GIS技術在水利工程建設中的應用論文

　　關鍵詞:GIS技術;水利工程;信息化

　　1引言

　　地理信息系統(tǒng)(GIS)是由計算機系統(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,實現(xiàn)了圖形與數(shù)據(jù)的結合。它通過可視化平臺多維地顯示數(shù)據(jù),揭示數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)和隱藏在數(shù)據(jù)背后的信息。作為傳統(tǒng)地圖學與現(xiàn)代信息技術相融合的一門空間技術,GIS是水利信息采集、存儲、管理、分析、表達的有力工具。水利信息量大繁雜,既有實時數(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。實踐證明:GIS可以勝任存儲、管理這么龐雜的數(shù)據(jù)。水利信息化是國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),是推動水利現(xiàn)代化的重要措施之一。近年來,GIS技術已深入到水利工程的各個方面,并發(fā)揮了巨大的作用。如國家防洪抗災總指揮部開發(fā)的“區(qū)域性防洪減災信息系統(tǒng)”,是基于GIS工具軟件Mapinfo平臺開發(fā)的。文獻[1]利用了GIS技術,開發(fā)了三峽工程信息系統(tǒng)(TGPIS)及三峽工程測繪管理系統(tǒng)(SMMS)。據(jù)此,GIS已經(jīng)運用到水利工程的各個方面。

　　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)庫系統(tǒng)實現(xiàn)管理,這些管理方法無法適應信息化管理的需求,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的空間特性傳統(tǒng)的信息表達手段對空間特性[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,具有強大的圖形、圖像及屬性數(shù)據(jù)處理能力,能夠對地理信息及其相關信息提供采集、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)進行融合。已有水利勘察資料包括巖層、構造、水文、巖土體的物理力學性質(zhì)等,大多直接與鉆孔資料相關,這些信息可以通過關系數(shù)據(jù)庫進行管理,GIS可以通過一定技術與關系數(shù)據(jù)庫關聯(lián)。

　　基于GIS勘察信息管理系統(tǒng)設計與開發(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,運用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,運用關系數(shù)據(jù)庫(DBMS)進行管理。

　　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,工程選址是一個人機交會、反復修改優(yōu)化、集設計和決策于一體的過程,往往涉及范圍廣泛,內(nèi)容復雜。應用傳統(tǒng)的選址方法往往需要大量的野外實地踏勘工作,這不僅耗費巨大的人力、物力和財力,而且給施工的進度造成了影響。目前,水利勘察信息管理中,GIS應用并不廣泛�？睖y設計部門對計算機的應用還處于CAD的機助制圖階段,還沒有引入GIS進行數(shù)據(jù)管理和分析,如何充分發(fā)揮計算機在數(shù)據(jù)管理和輔助設計中的作用,是面臨的主要問題。

　　應用GIS為水利工程服務,建立空間數(shù)據(jù)庫是基礎,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、設計的地理信息載體,地形圖數(shù)據(jù)要同時滿足測繪制圖、GIS數(shù)據(jù)交換及分發(fā)的需要。因此,建立GIS的第一步是設計并建立數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫。已有的AutoCAD數(shù)字地形圖只是GIS數(shù)據(jù)庫建立的數(shù)字化形式的基礎數(shù)據(jù)源,將已有的 AutoCAD數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)轉換為滿足GIS要求的數(shù)據(jù)格式,已為技術所需�？臻g數(shù)據(jù)信息包括3方面:空間定位信息(實體的坐標)、空間關系及屬性數(shù)據(jù)。實際應用中,CAD/GIS數(shù)據(jù)轉換可分為直接轉換和間接轉換兩種方法[5]。而地圖生產(chǎn)中矢量數(shù)據(jù)格式的轉換有兩種方法,即自行編程轉換法和商品軟件工具轉換法[6]。自行編程轉換是使用計算機程序語言(如VB、VC、DEPH I等)自行編制程序,并通過運行程序來實現(xiàn)。軟件工具轉換,則是通過某一制圖系統(tǒng)軟件的轉入、轉出的功能菜單選項來實現(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復雜而又艱巨的工作,利用計算機進行輔助管理是人們一直所追求的目標。因此,把GIS技術應用于水利水電工程施工管理領域,來輔助工程施工管理、模擬仿真施工過程,以及進行地形地質(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,GIS可將復雜的工程施工過程以可視化的形式表達出來,為全面、準確、快速地分析掌握工程施工全過程提供有力地分析工具,實現(xiàn)工程施工信息的高效應用和科學管理。GIS的應用,將推動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)仿真技術是隨著計算機科學與技術的發(fā)展而逐步形成的一門新興學科�，F(xiàn)代仿真技術已成為分析、研究、評價和管理復雜系統(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。集面向對象圖形建模技術、動態(tài)仿真技術、可視化技術、動畫技術及數(shù)據(jù)庫技術于一體的可視化仿真技術正是當前先進仿真技術與應用研究的核心。目前,GIS與可視化仿真結合的方式主要包括:①融合式。這種集成方式數(shù)據(jù)傳遞方便高效,操作簡便,但開發(fā)費用高,開發(fā)周期長;②擴展式。通過建立擴展模塊來實現(xiàn)數(shù)據(jù)相互交換和信息共享,此方式開發(fā)簡便、費用低廉,兩者具有相對獨立性及可擴展性,便于系統(tǒng)的維護及進一步開發(fā)。涉及虛擬地形的實時可視化技術,及基于分形理論的實時可視化的動態(tài)擴展技術等,目前是研究的熱點。

　　5結論

　　水利是國民經(jīng)濟的基礎設施,是經(jīng)濟社會發(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,到運用GIS對地形圖管理以輔助設計,再到整個水利工程施工的可視化管理,GIS與水利工程的兼容,貫穿了整個水利工程建設過程。GIS將為水利工程的實施,提供一個科學有效、便捷直觀的設計、分析及管理手段。

　　參考文獻

　　1 敖麟、甘維義.三峽工程信息系統(tǒng)(TGPIS)總體設計的基本思想和初步實踐[A].98’水利水電系統(tǒng)計算機研討會論文集[C],1998:48~64

　　2 李生林、秦素娟、薄遵昭等.中國膨脹土工程地質(zhì)研究(第一版)[M].南京:江蘇科學技術出版社,1992.171～173

　　3 柴壽喜、韓文峰、王沛等.用凍干法制備微結構測試用土樣的試驗研究[J].煤田地質(zhì)與勘探,2005.33(2):46～48

　　4 王小明、王寶軍、施斌等.GIS支持下工程勘察信息管理系統(tǒng)設計與實現(xiàn).學術研究,2007.2:1~5

　　5 陳能、施蓓琦.AutoCAD地形圖數(shù)據(jù)轉換為GIS空間數(shù)據(jù)的技術研究與應用.測繪通報,2005.8:11～14

　　6 張雪松、邊馥苓、黃文治.面向GIS的地形圖數(shù)據(jù)改造方法與過程.工程勘察,2004(2):57～59

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