淺談GIS技術(shù)在水利工程建設中的應用論文
摘要:將GIS技術(shù)應用于水利工程建設,是以現代化促進(jìn)水利信息化的有效途徑。以GIS的空間數據信息的查詢(xún)、分析功能,及信息可視化功能為出發(fā)點(diǎn),結合現階段水利工程建設中的難點(diǎn),介紹了GIS在水利工程實(shí)施過(guò)程中的技術(shù)運用�？紤]目前諸多CAD等數據格式,提出了建立與GIS兼容的數據格式的技術(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(GIS)是由計算機系統、地理數據和用戶(hù)組成的,通過(guò)利用數據的空間屬性,實(shí)現了圖形與數據的結合。它通過(guò)可視化平臺多維地顯示數據,揭示數據之間的關(guān)聯(lián)和隱藏在數據背后的信息。作為傳統地圖學(xué)與現代信息技術(shù)相融合的一門(mén)空間技術(shù),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(shí)時(shí)數據,又有歷史數據;既有環(huán)境數據,又有經(jīng)濟數據;既有矢量數據,又有柵格數據,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、管理這么龐雜的數據。水利信息化是國家以信息化改造和提升傳統產(chǎn)業(yè)思路在水利行業(yè)的具體體現,是推動(dòng)水利現代化的重要措施之一。近年來(lái),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。如國家防洪抗災總指揮部開(kāi)發(fā)的“區域性防洪減災信息系統”,是基于GIS工具軟件Mapinfo平臺開(kāi)發(fā)的。文獻[1]利用了GIS技術(shù),開(kāi)發(fā)了三峽工程信息系統(TGPIS)及三峽工程測繪管理系統(SMMS)。據此,GIS已經(jīng)運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據庫系統實(shí)現管理,這些管理方法無(wú)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、信息表現形式單調等。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空間數據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(zhù)物的空間信息與屬性信息,具有強大的圖形、圖像及屬性數據處理能力,能夠對地理信息及其相關(guān)信息提供采集、處理、管理、制圖等功能。其次,現有水利工程勘察數據可以方便的與GIS數據進(jìn)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(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(guò)關(guān)系數據庫進(jìn)行管理,GIS可以通過(guò)一定技術(shù)與關(guān)系數據庫關(guān)聯(lián)。
基于GIS勘察信息管理系統設計與開(kāi)發(fā),目前并不成熟。[4]系統開(kāi)發(fā)思路是通過(guò)背景圖層的加載建立空間數據庫,運用GIS統一管理,通過(guò)鉆孔信息的收集錄入建立勘察資料屬性數據庫,運用關(guān)系數據庫(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(如跨流域調水工程)中,工程選址是一個(gè)人機交會(huì )、反復修改優(yōu)化、集設計和決策于一體的過(guò)程,往往涉及范圍廣泛,內容復雜。應用傳統的選址方法往往需要大量的野外實(shí)地踏勘工作,這不僅耗費巨大的人力、物力和財力,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應用并不廣泛�？睖y設計部門(mén)對計算機的應用還處于CAD的機助制圖階段,還沒(méi)有引入GIS進(jìn)行數據管理和分析,如何充分發(fā)揮計算機在數據管理和輔助設計中的作用,是面臨的主要問(wèn)題。
應用GIS為水利工程服務(wù),建立空間數據庫是基礎,空間分析是核心。數字地形信息是GIS的重組成部分,是地理空間數據的基本信息之一。地形圖為各種勘察、規劃、設計的地理信息載體,地形圖數據要同時(shí)滿(mǎn)足測繪制圖、GIS數據交換及分發(fā)的需要。因此,建立GIS的第一步是設計并建立數字地圖數據庫。已有的AutoCAD數字地形圖只是GIS數據庫建立的數字化形式的基礎數據源,將已有的 AutoCAD數字地形圖數據轉換為滿(mǎn)足GIS要求的數據格式,已為技術(shù)所需�？臻g數據信息包括3方面:空間定位信息(實(shí)體的坐標)、空間關(guān)系及屬性數據。實(shí)際應用中,CAD/GIS數據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)中矢量數據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(yǔ)言(如VB、VC、DEPH I等)自行編制程序,并通過(guò)運行程序來(lái)實(shí)現。軟件工具轉換,則是通過(guò)某一制圖系統軟件的轉入、轉出的功能菜單選項來(lái)實(shí)現,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(jìn)行輔助管理是人們一直所追求的目標。因此,把GIS技術(shù)應用于水利水電工程施工管理領(lǐng)域,來(lái)輔助工程施工管理、模擬仿真施工過(guò)程,以及進(jìn)行地形地質(zhì)的數字化與可視化,是一種新的發(fā)展方向。以信息的數字化、直觀(guān)化、可視化為出發(fā)點(diǎn),GIS可將復雜的工程施工過(guò)程以可視化的形式表達出來(lái),為全面、準確、快速地分析掌握工程施工全過(guò)程提供有力地分析工具,實(shí)現工程施工信息的高效應用和科學(xué)管理。GIS的應用,將推動(dòng)水利水電工程施工的數字化、可視化、智能化的發(fā)展。
系統仿真技術(shù)是隨著(zhù)計算機科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的一門(mén)新興學(xué)科�，F代仿真技術(shù)已成為分析、研究、評價(jià)和管理復雜系統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(shù)、動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)、可視化技術(shù)、動(dòng)畫(huà)技術(shù)及數據庫技術(shù)于一體的可視化仿真技術(shù)正是當前先進(jìn)仿真技術(shù)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。這種集成方式數據傳遞方便高效,操作簡(jiǎn)便,但開(kāi)發(fā)費用高,開(kāi)發(fā)周期長(cháng);②擴展式。通過(guò)建立擴展模塊來(lái)實(shí)現數據相互交換和信息共享,此方式開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便、費用低廉,兩者具有相對獨立性及可擴展性,便于系統的維護及進(jìn)一步開(kāi)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)擴展技術(shù)等,目前是研究的熱點(diǎn)。
5結 論
水利是國民經(jīng)濟的基礎設施,是經(jīng)濟社會(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(kāi)。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(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)水利工程建設過(guò)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(guān)的設計、分析及管理手段。
參考文獻
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