淺談南水北調中線工程地理信息管理系統建設構想

郟紅偉

南水北調中線干線工程建設管理局 河南 鄭州 450000

1.地理信息系統

地理信息系統（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有時又稱為“地學信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統，其核心是用計算機來處理和分析地理信息。地理信息系統軟件技術應用于國防、資源調查、環境評估等國民經濟諸多方面。比如一個地理信息系統(GIS)能使應急計劃者在自然災害的情況下較易地計算出應急反應時間，或利用GIS系統來發現那些需要保護不受污染的濕地或水源。

2.南水北調中線工程

南水北調中線總干渠總長1431.9km，輸水形式以明渠為主，沿線穿越長江、淮河、黃河、海河四大水系的700余條河流，共有各類建筑物1700余座。工程運行管理5年來，安全輸水200多億立方米，惠及1億以上人口，取得了卓越的成績。其運行管理大致分為輸水調度和工程維護兩大方面，包括許多的專業，如防汛應急、維修養護等。

3.南水北調中線工程地理信息系統

3.1 目標設想

南水北調中線工程地理信息管理系統（NSBDZXGIS），進一步提高工程運行管理的科學性、精準性和信息化水平。

3.2 前期任務

任務的頂層設計，主要是圍繞運行管理目標設置各專業所要數據及實現技術。基礎數據為沿線一定范圍內的詳細的大比例尺地圖，定時進行更新，可適時進行查詢、統計、分析等功能。

防汛應急管理專業需要數據為工程本身設計圖紙、工程沿線地質、水文、地貌、河流、水庫、氣候、天氣預報及應急隊伍、應急物質等信息。如出現險情，對出險部位的相關信息可實時查詢，應用實時數據進行事態評估，為險情的處置提供決策依據。

輸水調度管理專業需要數據為渠道設計參數、渠道水位、霎時流量、流速、地下水位高度、閘門狀態、設備運行情況等。利用信息技術對水位、流速等可進行實時的可視化的三維監控，并通過調度系統進行有效控制，對藻類生長、污染物的擴散情況進行模擬分析，必要時為應急調度提供重要的技術支持。

維護專業可按細化專業進行數據采集，如土建需采集維護標準、管理辦法、工程本身的結構形式、相關的尺寸、施工工藝、維護相關單位信息等；如機電專業需采集設備設施數量、型號、服務年限、功能、維護項目及頻次、維護狀態、維護單位等信息。

安全管理專業需要采集人員、車輛信息，利用高清視頻、人臉識別技術進行實時監控。

總之，數據是系統有效運行的基礎，需通過設計研究確定，并在實踐中逐步完善和調整。

3.3 時空數據獲取和整理

①數據獲取。目前正在來臨的是無所不在的時空大數據時代，將從空天地專用傳感器擴展到物聯網中非專用傳感器，從而產生前所未有的時空大數據。南水北調中線工程地理信息系統的相關數據獲取應跟上時代步伐，引入或借用時空大數據獲取技術，比如引入智慧城市已有大數據，比如借用衛星遙感、無人機、智能手機、無人駕駛汽車、智能攝像機等進行數據獲取。采集方法可利用實景三維數據采集方式，特點是快速、高效，且具備幾何信息完備、語義信息豐富、按需多細節層化次表達、空間關系精準等優點。再加上已有資料，包括原有的設計資料、已有的工作區域內地表、地下、工程的結構參數、設備設施信息、施工工藝以及其他各專業的各種資料，整個數據的獲取將是多樣的、多源的、多結構等。②數據整理階段。數據整理階段是對獲取到的資料進行校對、分析和分類的工作，使獲取到的數據條理分明。以上這些工作全部處在標準化體系的制約之下，同時這一過程被網絡技術進行全面的改造，從而組成信息處理的完整流程。

3.4 數據應用-5G/6G時代下的地球空間信息

真三維實景技術，原二維空間技術表達諸多局限，無法滿足南水北調中線管理的精細化、三維再現、自動調度、相關專業的態勢評估等。真三維實景表達模型是室內外、地（水）上下的各類地物相關空間數據的集合，表達直觀，便于分層，可用于各類空間分析和輔助決策，是一個非常智能的數據表達模型。為了最大限度地發揮各種信息技術的作用，需要實現信息集成化，就是通過多源異構數據的處理技術，特殊的數據計算技術、發現和匹配技術、時空一致性映射技術等，建立起位置精準、基準統一、屬性豐富的三維數據模型。成果的查詢檢索可以通過數據庫、網絡、信息傳輸技術（5G/6G）來實現，數據在其間實時流轉、順暢無阻，能夠充分共享。

4 結語

南水北調中線工程是國之重器，運行管理的信息化是本身的內在訴求，同時也是伴隨社會信息化發展的必然要求，但工程管理信息化是一項復雜的系統工程，其中既涉及各種信息技術及其集成化應用，也涉及方法論和其它問題，要求深化對工程管理信息機理基礎理論的研究。因此， 南水北調中線工程管理的信息化不可能一蹴而就，她應是經過一定的實踐、充分的論證、再實踐的過程。