GIS技术在水利水电工程设计中的应用研究综述张飞儒--中国期刊网

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GIS技术在水利水电工程设计中的应用研究综述张飞儒

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：张辉周亮张飞儒

[导读] 摘要：水利水电工程包括的构筑物多占地区域广施工场地地形多变针对这些特点。本文采用GIS 来实现水利水电工程施工过程的可视化，一方面GIS 具有同其他软件类似的三维建模和动态演示的功能。

        陕西省水利电力勘测设计研究院陕西省西安市 710000
        摘要：水利水电工程包括的构筑物多占地区域广施工场地地形多变针对这些特点。本文采用GIS 来实现水利水电工程施工过程的可视化，一方面GIS 具有同其他软件类似的三维建模和动态演示的功能。除此之外GIS 还具有强大的空间信息管理能力对不同用途的数据分层显示和管理。
        关键词：GIS技术；水利水电工程设计
        GIS 技术具备信息数字化、直观化、可视化的功能特点，利用这些特点可以将水利水电工程施工中各种复杂的过程转换成直观的动画形式，可以为施工过程中的各种状况提供有力分析条件，这样能够使水利水电工程进入信息化的科学管理状态中，工程设计结果也可通过可视化充分呈现出来。
        一、水利水电施工技术科技化
        1.高科技产品。GPS定位技术应用于水利水电施工伴随着GPS定位技术的出现和不断发展完善.不仅为工程测量提供了新的技术手段和方法.并且让测绘定位技术发生了彻底的变革。多年来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被GPS技术所代替.GPS技术具有高速度、高效率、高精度的特点，同时定位范围已扩大到整个宇宙。
        2. AtuoCAD辅助设计技术。计算机辅助设计(CAD)是20世纪80年代初发展起来的一门新兴技术型应用软件。相信大家都不陌生。如今在各个领域均得到了普遍的应用。尤其在水利水电工程领域。它大大提高了工程技术人员的工作效率。利用可以编制一些常用的计算程序.得到定制的计算结果。这为工程施工提供的更加准确的科学依据。在水利水电工程上有许多复杂的计算，尤其是各种不同体形衔接处的相交线，需要用空间解析几何的方法解算。单靠计算器手工计算。非常繁琐，工作量大，准确性无法保证，长期以来一直靠老技工的经验.如今利用建立数字化模型.执行点坐标查询功能就可以解决这一难题。特性提供了测量内业资料计算的另外一种全新直观明了的图形计算方法。另一方面是各种工程横断面、纵断面图的绘制。以及断面面积的计算和其它一些需要的图纸的绘制。从而大大减轻工程测量的工作强度和工作量。
        二、GIS技术在水利水电工程设计中的应用
        1.GIS应用于施工导截流三维动态可视化。利用GIS软件功能与其他软件功能相结合，形成施工导截流三维动态可视化仿真系统，通过动画图像形式对施工过程进行模拟演示。实现三维可视化过程，首先要创建三维场景，并按照实际施工现场情况进行有机地组装，利用实体建模将三维形状构建出来，再经过对实体构建模型的纹理、消隐、阴影等进行科学计算，并在三维场景中呈现。在仿真模块的作用下，可以对施工过程中所有信息包括主体信息以及各实体模型结构、水流状况、施工时间等信息都可以随时获取，并将其保存在施工图形库内，可通过时间查询方式进行相关信息查找，再通过GIS 可查询功能与图形显示功能，就可以将某一时段的施工导流场景显示出来。所以将GIS 应用在施工导截流三维动态可视化中，这样就可以随时对施工过程与相应信息进行有效查询。将GIS应用于水利水电工程建设.也是近几年来才应用于水利水电工程中.用三维全景虚拟显示施工总布置，直观反映组成部分在空间上和时间上的相互关系。并实现各种信息可视化查询、分析、统计计算，实现建筑物施工全过程动态仿真演示。以信息的数字化、直观化、可视化为出发点，直观清晰地描述复杂工程建设的施工动态过程。
        2.GIS应用于地下厂房施工动态演示。GIS 三维空间数据模型主要是表达空间目标的几何信息和属性信息，同时相对独立的表达空间目标的拓扑关系。动态演示是依靠对任意时刻施工面貌的再现实现的。

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首先运行仿真程序得到确定方案下的洞室施工过程的信息，包括洞室开挖时间参数（持续时间、开始时间、结束时间）、进度参数、强度参数，将这些参数按工序以电子表格的形式输出。GIS 读取这些数据并将其转换成相应的数据库。演示时通过对施工面貌数据库的循环，逐条读取数据库中每条记录的形体数据及其他的相关信息，形体数据以图形的形式显示在三维图上，其他信息以文本的形式显示在信息框中。
        3.GIS在水利水电工程地质勘察中的应用。水利水电工程地质勘察是水利水电工程建设中的重要工作，地质勘察是水利水电工工程相关设计的基础，是及时发现水利水电工程建设的地质情况进行分析，并制定合理的解决措施，从而降低地质环境对水利水电工程建设的影响。将GIS 应用到水利水电工程地质勘察中，能够有效的推动地质勘察信息系统的建立，提高勘察信息的准确度和广度，促进地质勘察管理水平的提升。GIS 能够获取有效的空间数据，对水利水电工程建设的地理空间位置、方向、几何拓扑关系等相关信息进行获取，通过GIS 技术能够自动生生成水利水电工程相关数据的平面图、柱状图、剖面图等工程图件。还能对所收集的地质图形、图像、空间数据进行有效处理、分析。能够有效的增加水利水电工程建设的前期数据收集和分析，有助于将降低地质环境对水利水电工程的影响。
        4.GIS应用到混凝土坝施工全过程的三维动态演示系统。GIS 的强大的空间信息处理能力，能够将水利水电工程建设中的一些复杂施工过程进行具象化，有助于相关工作人员对施工的实际情况进行掌握。混凝土坝施工中的一些复杂过程，就需要运用GIS 的三维动态演示系统进行相关操作，将其中的一些复杂的施工过程进行演示。实际的GIS 可视化的过程，首先需要进行数据的过滤工作，对一些原始的数据进行整理，进行细化或增加，将这些数据的表达形式转化为能够适应于后续的可视化操作的形式。其次，需要进行可视化的映射步骤，在这一过程将数据进行过滤转化，促使数据变成可视化的对象。最后由GIS 的强大图形动画处理功能，将混凝土坝施工的三维动态演示系统进行生成。实现了混凝土坝施工全过程的三维动态信息展示。
        三、展望
        科技飞速发展的今天，GIS 技术也在不断更新，它在水利水电工程建设中的应用也在不断深化。在未来水利水电工程建设中，GIS 与其他技术将联系的更加密切。地理对象的特征随着时间的流逝会发生变化，目前大多数地理信息系统都不能很好地实现地理对象随时间的变动。针对这一问题，仅选用属性数据库中的一个属性评定地理对象的特征不能很好地解决问题。因此如何运用4DGIS 来描述、地理对象的时态特征是个重要研究领域。水利水电工程中地理对象的特性信息的交流范围要求越来越广泛。随着网络的发展，利用Internet 技术在Web 上发布空间数据供用户浏览是GIS发展的必然趋势。网络GIS将进一步发挥GIS在整个水利水电工程中的应用价值。
        GIS 是现阶段水利水电工程建设中常用的技术手段，通过GIS 能够有效的增加施工前期的地质测量工作，还能够通过GIS 的三维可视化动态演示系统对施工中的复杂过程进行演示，便于相关工作人员对施工的时间，进度等相关信息进行掌握，从而实现水利水电工程的经济效益和社会效益。
        参考文献
        [1]钟磊，马力，谭振江.遥感技术在水利水电工程建设征地移民中的应用[J].人民长江，2019，02：100-103.
        [2]王光明，梁秀娟，肖长来，于景录.GIS技术在水文水资源领域中的应用现状与发展趋势[J]吉林水利，2019（6）.
        [3]黄家宝，郑泳，徐林春等.基于GIS的乐昌峡水利枢纽工程防洪调度洪灾损失评估研究[J].广东水利水电，2017，（9）.
        [4]周斐.基于信息自动化技术在水利水电工程建设中的有效运用分析[J].农业与技术，2017，11：63-65.