浅谈GIS技术在水利工程中的应用前景

摘要:近年来，GIS(地理信息系统)技术在水利工程应用领域发挥了主导作用。分析了GIS技术在水利规划、水资源管理等水利工程中的具体应用形式，并结合地理信息科学的发展方向展望了GIS在水利工程中的应用前景。

关键词:GIS；水利工程；

1地理信息系统技术综述

20世纪60年代，世界上第一个GIS(加拿大地理信息系统(CGIS))诞生，其核心是利用计算机处理和分析具有空间属性的地理信息。GIS技术可以有效管理地理信息资源，是可以有效利用的核心技术。20世纪以来，计算机和网络技术的新月极大地推动了中国GIS的发展进程。由于应用后能明显提高工作效率和经济效益，GIS技术已成为资源环境应用中不可或缺的前沿技术。

20年来，中国经济水平持续增长，人民生活质量稳步提升。与此同时，对水资源的需求与水资源利用的相对不足之间的矛盾逐渐加剧，促使水利工作者不断探索如何利用现代信息技术来缓解这一矛盾。为了有效利用水资源，充分发挥现有条件下水利工程的调节作用，减少建设和管理人员的投入，GIS技术作为信息化的表现形式之一，在水利工程的各个方面不断扩大应用范围，深化应用水平。通过近几年的发展，GIS的应用形式已经从简单的可视化应用转变为集分析、模拟、预测等复杂应用，功能也升级为多时期地理信息变化的动态监测、分析和对比，以及数据采集、空间分析和决策过程的统一打包。实践表明，使用GIS系统有利于设计人员对工程进行整体规划，方便施工人员控制实施过程中的进度和质量，有效提高管理人员的工作效率，从而提高水利行业的整体信息化水平。

GIS技术在水利工程中的应用

水利工程的建设是为了消除水害，开发利用水资源，这是不言而喻的，但水利工程具有一定的地理和空间属性，对工程所处的地理环境有着高度的依赖性。GIS的发展正好为表达水利工程的空间属性提供了一种可行的途径和一种有效的模拟分析方法。利用GIS技术，将地理信息数据矢量化，构建水利工程地理信息平台，可以直观地展示工程环境，结合水利数据实现环境分析与模拟，有利于管理者决策[1]。

目前，GIS在水利工程中的应用主要表现在以下几个方面:

(1)水利工程规划

GIS技术广泛应用于水库选址、复杂工程布置、工程测量[2]、水库库容计算、开挖土方计算、工程施工监测[3]、工程变形监测等方面，促进了水利工程规划管理的科学发展。

(2)水资源管理

应用GIS技术可以确定水资源的划分，建立科学有效的管理模型，分析水资源量，直观显示水资源分布和数量的动态变化，有助于实现水资源的合理利用。

(3)防洪减灾

GIS的应用主要表现在防洪决策支持系统[4]和洪灾损失评估。以GIS为基础，实现了决策方案、防洪信息和灾情范围的直观、形象表达，为国家防洪决策提供了有力的技术支持。

(4)水土保持

利用GIS技术，可以对水土流失进行预测和动态监测[4]，对土地分区和土地利用情况进行查询、统计和分析，有利于重点地区水土流失综合治理措施的制定和治理效果的提高。

(5)水质监测

GIS水质监测应用平台的建立可以掌握水质的实时动态变化，及时识别污染源，有利于地表水和地下水储量的分析，模拟水量调度，提高水资源的利用水平。

(6)水文预报

通过GIS技术，整合基础水文数据，实现基础后台数据管理、空间和属性数据查询、统计数据和显示检索，为水文预报提供基础数据支持[5]。

3 GIS技术的应用前景

随着计算机技术的发展，GIS技术在水利工程中的应用已经从结合地理要素对水利信息的查询和显示发展到利用GIS空间操作对水利信息进行分析、计算、模拟和统计。近年来，结合遥感、GPS等前沿技术，构建三维和4D GIS平台，实现多维度的水工建筑物模拟应用(如三维可视化洪水淹没分析与灾情评估系统、4D水利建设管理系统等)，已成为水利信息化应用的新趋势。[6]).水利要素的空间地理属性推动了GIS在水利领域应用的快速发展。纵观发展历史，水利GIS应用的发展趋势主要表现在应用内容的发散式扩展和应用技术的集成化。

3。1应用内容扩展

利用GIS技术，实现了工程环境分析模拟的可视化，在一定程度上提高了获取信息的及时性和准确性，有利于管理和决策。因此，在未来，GIS技术将逐步覆盖水利行业的方方面面，推动水利信息化的进一步发展。

(1)洪水模拟

基于洪水历史数据和GIS平台，建立合理的流域模型，通过可视化模拟分析流域洪水的成因、特征和规律。通过地理信息要素的分类，分析主要河流的自然条件；利用GIS技术，对上下游洪水演进进行模拟分析，促进建立一定洪水标准下合理的蓄滞洪泄关系和管理措施。

(2)供水计划

建立供水、需水、蓄水地理信息管理平台，通过电子地图直观展示水源分布情况，有助于研究可能的供水方案和重大工程措施，以及水资源管理和水质保障措施。

(3)水质分析

实现水质采集自动化，利用GIS技术分析地质和水质信息的地理属性，研究水土流失区划；分析各种可能的污染源；以历史数据为基础，模拟预测不同规划水平年的污染负荷和水质变化，研究保护水资源的措施。

(4)工程测量

无人机搭载遥感和GPS设备采集处理工程测量数据，利用GIS技术实现测量数据的可视化，降低了外业测量的人力成本，提高了工程测量的精度和效率，便于数据成果的合理应用。

3。2技术的深入应用

(1) GIS技术挖掘

随着GIS技术的发展，各种空间数据结构(如“真三维”、“四维时空”)[7]应运而生。面向对象的数据模型和实用接口语言处于高速发展阶段，数据自动输入技术不断完善，各行各业的GIS应用模型开发不断增加，GIS的网络* * *享受能力(webGIS)不断增强。在这样的大环境下，水利与GIS的结合必然更加深入，具体体现在水利数据信息的表达将趋于多维化、丰富化、立体化和* * *愉悦化，水利应用模型将趋于结构化和可扩展，形成面向整个水利行业的GIS集成管理平台，逐步打开GIS集成系统和水利专业系统* * * *的局面。

(2)相关技术的集成

鉴于水利空间数据的时效性和复杂性，单一的GIS技术很难满足水利要素的处理要求。因此，在水利工程应用中，“3S”技术(GPS、RS、GIS)与无人机技术的融合已经成为必然的发展趋势。全球定位系统提供了一种快速定位和更新地理信息系统的手段。遥感技术的多光谱、多时相、多传感器、多分辨率的特点不断为GIS注入“燃料”。进而可以利用GIS支持遥感影像数据语义和非语义信息的自动提取，无人机可以作为遥感设备的载体[7]。利用无人机航拍，GPS和RS赋予GIS实时性和动态性。由3S技术构成的水利地理信息系统是一个高度自动化的实时GIS系统。该系统不仅具有自动、实时采集、处理和更新数据的功能，而且能够对数据进行分析和利用，为水利学科应用提供科学的决策咨询。

多媒体地理信息系统(MGIS)集成了文字、图形(图像)、声音、颜色、动画等技术，为GIS应用开辟了新的领域和广阔的前景[8]。它能以最直观的方式表达和感知空间地理信息，并以可视、可触摸(触摸屏)甚至声控的对话人机界面操控空间地理信息处理技术。MGIS在水利地理信息系统中的应用将对结构、功能和应用模式的设计产生重大影响，使各种信息更加丰富、灵活和友好。

4结论

毫无疑问，水利GIS的应用是以地理空间数据和水利专题要素数据为基础的，相关专业(如测量学)的发展会对其产生明显的制约或促进作用。因此，应根据各专业的发展情况，稳步提高GIS在水利工程中的应用水平，防止闭门造车、海市蜃楼。

复杂技术集成的GIS在水利工程中的应用将成为未来水利信息化的主要趋势。建设集工程规划、建设、管理为一体的水利工程综合地理信息平台，可以有效地实时展示工程运行情况，模拟防洪条件，提高管理决策能力，有助于水利信息化的发展。

参考

刘。地理信息系统在水利工程中的应用探讨[J].农村经济与科技，2016，27 (18): 65。

[2]鞠尊洲。3S技术在水利工程测量中的应用[J].科学信息(学术研究)，2008 (14): 239-240。

[3]李磊.浅谈信息技术在水利工程建设管理中的应用[J].建筑科学与技术，2016 (17): 93。

[4]王芳，布·千千。浅析计算机地理信息系统在水利中的应用[J].资源节约与环境保护，2015 (03): 154。

[5]赵晓敏，李本怀。GIS技术在水文预报中的应用——以长春市新立城水库为例[J].水利技术监督，2013，21 (02): 64-66。

[6]刘丹、和范.GIS在水利现代化中的应用及发展趋势[J].硅谷，2012，5 (24): 43+42。

[7]张慧玲。GIS技术的应用及未来发展趋势[J].信息系统工程，2012 (04): 98-99。

[8]董凤富，刘洋。GIS技术的发展趋势[J].网络与信息，2007 (08): 65。

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