淺論3S技術在水利工程建設管理中的應用

吳頔　陳鵬旭

摘 要：3S技術現階段在我國得到廣泛的應用，在水資源管理、自然環境監測方面取得顯著成就。目前，我國水利工程建設大幅度發展，這對水利工程建設管理工作提出新的難度與要求，利用先進的科學技術對水利工程建設進行管理，可以有效的對整個工程進行動態掌握，促進我國水利工程的整體發展。

關鍵詞：3S技術；水利工程；建設管理；應用

3S技術是遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）和全球定位系統（GPS）的統稱，是空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術和計算機技術、通訊技術相結合，多學科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現代信息技術。隨著3S技術的不斷發展，3S一體化技術在水利數字信息化中越來越顯現出其至關重要的地位。

一、運用3S技術進行水利工程建設管理的可行性

伴隨著經濟的發展與社會的進步，我國水利工程也在進行不斷的發展與進步，水利工程建設管理的必然趨勢已經逐漸被高效以及科學的信息采集和分析決策所取代，這為3S技術在水利工程建設管理中的發展打下堅實的基礎，也為其發揮自身的優勢特點做充分準備。當今社會科學技術發達，是先進的信息化社會，科學技術已經滲透到生產生活的各個領域，在水利工程管理中利用新近的科學技術可以是在對整個工程的動態掌握，同時為3S技術的廣泛應用做好保障。

時效性強、信息量大是水利工程管理工作的特點之一，同時還具有動態監測、過程監測等特點，這對水利工程管理工作提出了一定的難度與挑戰。為實現工程建設的深層次分析，可在進行實際進行水利工程建設管理之時采用先進的3S技術，該項技術可以直觀的滿足水利工程建設管理工作的各項要求，為水利工程和建設提供系統、規范、科學的數據信息，在保證質量的基礎上實現對水利工程的有效管理。

二、3S技術在水利方面的應用

3S技術可以為管理工作提供多層次、多功能的信息服務，促進水利工程建設的科學管理。在進行具體的信息收集時，3S技術通過地學、空間以及相關分析對收集的信息資料進行有效的整理，為管理人員簡化工作程序，提高工作質量，同時對水利工程管理工作的科學進行打下堅實的基礎。3S技術還可以通過地理空間坐標對數據信息進行管理與查詢，在一定程度上減少了人工操作的失誤，并節省人力資源。所以3S技術在水利工程建設過程中有至關重要作用。

在實際進行水利工程建設之前，我們需要對工程概況進行充分的了解，并做好一系列準備工作，例如移民安置，地質勘探、環境調查等工作，這些工作利用人工操作會占用大量的人力物力，如利用先進的3S技術完成該項工作，不僅節約人力物力，還可以有效的提升工作效率，同時避免失誤保證工作質量。3S技術還可以對水電工程管理、河道管理工作等做出貢獻，保證建設工程項目的順利實施。

三、利用3S技術測繪手段進行數據信息采集處理

定位精度高、實時定位速度快是GPS定位系統的特點之一，被廣泛應用于測繪工作之中。操作簡單，可以全天的進行連續作業，為測繪作業的順利進行起到重要作用。

實時動態（RTK）技術是在GPS基礎上發展起來的、能夠實時提供流動站在指定坐標系中的三維定位結果，并在一定范圍內達到厘米級精度的一種新的GPS定位測量方式。RTK測量可以不布設各級控制點，僅依據一定數量的基準控制點，便可以高精度、快速地測定圖根控制點、界址點、地形點、地物點的坐標，利用測圖軟件可以在野外一次生成電子地圖。同時，也可以根據已有的數據成果快速的進行施工放樣。

正是因為這些新技術的運用淘汰了常規的導線控制測量的方式、施工放樣的高程測量方法，同時也為水利工程數字化管理奠定了數據信息采集的基礎。3S技術的結合，取長補短，三者之間的相互作用形成了信息采集、處理的框架。將地形原始數據輸入到GIS系統，經過數據過濾后轉化為三維矢量數據，進而生成三維地面模型DTM（利用內插手段，可以生成更高精度的DTM）。通過生成的數字地形模型，與虛擬技術形成的建筑物疊加整合，可以實現整個工程布置的動態可視化。

四、與仿真技術相結合實現水利工程建設數字化管理

在項目實施管理階段，為了及時了解項目的實施進展情況，防患于未然，把3S技術作為一種高效的信息采集、處理、分析手段，把水利工程的設計、管理主要涉及到設計工作過程、相互之間的關系和結果，通過計算機平臺及輔助設備以可視化的形式展現出來，達到虛擬設計、虛擬制造的目的。

實現水利工程建設數字化管理的基礎是建立一個統一的數據庫，包括地質地形的空間數據、水工建筑物（大壩、廠房等）的三維實體數據、施工計劃組織的實時數據以及真實條件下的計算機仿真和實時監測數據等。在統一的數據庫平臺之上，任何修改都將及時地反饋給整個工程的相關部門和人員，并及時地通過三維圖形的方式展現出來。下面我就水利工程建設管理中常見的幾個課題方案進行探討，僅供大家參考。

1.在地質勘探方面

可以利用航拍、地質鉆探，結合3S技術得到的地形、地質數據，直接生成地形的三維模型包括地下三維地質情況的分布，便于直接了解復雜的地質構造情況，方便地進行地形模型的建立，作為水利樞紐建筑物、引水工程管線等設計的原始依據。

2.工程進度、質量等多方面的控制

在三維地形表述的基礎上，建立水利水電工程的全三維模型，使水工建筑物、機電設備等與地形數據完全相關，從而構成一個復雜的水利工程建設管理系統，真實反映工程建成以后的面貌。再將實時采集的數據信息進行處理，形成實時的工程三維模型，與之前建立的全三維模型進行比對分析，動態展示水利工程施工全過程，得出詳細的施工強度、施工順序和施工質量等重要指標。使工程的項目管理做到實時控制與動態管理，以便科學指導工程施工，輔助業主和監理工程師進行有效的決策。從而實現進度、質量等多方面的控制管理。

3.設計方案選擇及設計變更

建立的三維模型還能夠輸出到有限元分析軟件中，進行結構強度的預測。三維模型不僅可以與地形模型很好地關聯，而且工程模型是參數化的，一旦設計有新的更改，只需要修改相應部分的三維模型，與此相關的設備、管線布置以及由三維模型自動投影生成的二維工程圖（圖形交換）都會得到相應的修改，從而保證了設計的唯一性和相關性，快速地完成多個設計方案的對比和選擇。

五、結語

3S技術在水利建設上的應用越來越廣泛和深入，要想在水利工程建設管理中更好地應用和發展3S技術，首先要在標準化、規范化的基礎上，大力開展水利工程建設管理的基礎數據庫建設。此外還要加快提高3S技術的應用水平，充分發揮3S現有的和潛在的功能，并且與網絡計算機等高新技術以及水利工程建設本身的技術緊密地結合在一起，更好的服務于水利工程建設。

參看文獻：

[1] 李姍姍.3S技術在水利信息化建設中的應用和發展[J].福建農業，2014（8）.

[2] 施惠雄.3S技術在水利工程建設管理中的應用價值[J].城市建設理論研究：電子版，2016，（7）.

[3] 李杰洪.3S技術在水利水電工程建設中的應用趨勢研究[J].建筑工程技術與設計，2016（13）.