水利新興技術的應用

沈嘉浩 莫晨

摘 要：水利水電工程作為一項傳統基礎產業，在這個技術爆炸、學科交融、萬物互聯的時代，與新興技術的交聯與互融也越發緊密。為了推進水利信息化向更高層次發展，我國水利工作者提出智慧水利這一理念，并根據這一理念科學大膽地引用了大量新興技術，有效地推動了傳統水利向現代水利的代際跨越。其中BIM、3S技術等數據處理技術已得到廣泛運用。

1. BIM技術

1.1 BIM技術簡述

BIM即建筑信息模型，是喬治亞理工大學的Chuck Eastman教授為便捷實現建筑工程的可視化和量化分析提出的一個工程理念，它是根據建筑工程的全生命周期內物理和功能特征的數字化表達，并進行規劃設計、施工、運營管理的過程和結果。相較于傳統的工程設計模式，BIM具有高可視化、高模擬化、一體化、參數化、信息完備化、持續高度協調化等特性，因而可以優化工程的設計建造過程，提高工程效率與質量。

1.2 BIM技術應用

BIM技術在水利水電工程領域有很廣泛的施展空間，其可應用于水利工程總體規劃、樞紐布置建模、施工導流、施工總布置設計集成等，在許多在建水利工程中有很豐富的應用。例如長江勘測規劃設計研究院將BIM技術應用到南水北調中線工程中，在規劃設計時，利用3D數字化技術完成施工勘測，設計規劃，土方開挖等三維建模設計工作;通過模擬工程建設的各個施工階段以及工程建設后的運行管理，發現施工過程中存在的問題和安全隱患，及時合理調整工程方案，提升工作效率。

（一） BIM技術應用在施工過程中的應用

在水利水電施工過程中，工程監理人員應該注意施工進度與項目計劃進度的一致性，因為項目進度計劃是施工之前應該多方考察計劃的科學的、嚴謹的施工計劃標準，確保施工方向不偏離進度計劃，水利工程項目才能夠如期的完成。當施工過程之中，工程監理人員發現問題，改善問題之后，施工的方向與項目進度計劃出現偏離現象，工程監理人員應該對施工方向及時作出調整，確保施工進度與項目進度計劃保持一致，只有這樣，水利工程項目才能夠順利完成。在這一階段中，BIM 技術可以在三維立體視圖的基礎上添加時間維度，在 BIM 模型的管理中，可以對整個水利工程的周期起到監督作用，施工人員也可以通過這個多維度的模型把握進度。除此之外，BIM 技術還能夠對工程所需的原材料進行統計與計算，工程監管人員能夠通過 BIM 技術對工程情況進行更好的管理。

（二） 利用 BIM 技術構建安全管理模型

近幾年我國對水利工程安全問題管理十分嚴格，但是安全事故還是時有發生，這就說明水利工程施工中存在一定的問題。BIM 技術可以對水利水電工程進行模型的構建，只需將工程中所有參數都輸入到計算機內，BIM 軟件就可以自動構建模型。在 BIM 模型中，有工程的所有信息數據，并且對工程中的不足之處一目了然，因此基于 BIM 技術構建的模型，可以起到找出安全隱患的作用，將安全隱患及早處理，營造一個安全的施工環境。

2. 3S技術

2.1 3S技術簡述

3S技術是指遙感技術、地理信息系統和全球定位系統。水利工程占地面積大，用地功能分區復雜，利用傳統測繪技術難以獲得高度精確的土地信息，而3s技術能夠全天候、全方位、快速而準確地測量出環境的特征信息，并且針對所獲取的數據信息進行管理、運算、分析，為決策提供多種模擬優化方案，極大地提高了工程精度與工作效率。

2.2 3S技術應用

GPS技術和RS技術常用來收集地理信息數據，GIS技術用來儲存、管理信息。利用GPS技術全天候、高精度、自動化、高效益的特點可以實現平面控制測量、放樣測量、高程測量等水利測量工作;利用RS技術具有大面積的同步觀測、時效性、數據的綜合性和可比性等優勢可以獲得大量基礎水文信息。GPS技術和RS技術相結合就能夠幫助水利工程人員獲得具體的水利工程信息，并通過GIS技術將獲得的信息進行處理，實現水利工程測繪成果的信息化管理，建立測區的三維地面模型DTM。

（一） 水利測繪中3S技術的應用

（1）利用 GPS 定位系統定位精度高、實時定位速度快、提供三維坐標、操作簡便、全天候作業等優點，可以實現平面控制測量、放樣測量、高程測量等;

（2）RS 和 GPS 相結合進行空中三角測量、估算空三加密精度、全野外碎部點采集、數字高程模型生成和編輯、數字正攝影像生成、正攝影像測圖和數字線化圖編輯并生成線劃圖，然后進行野外補調，最后編輯生成最終的線劃圖，并轉換成 Auto2CAD 的 DWG 格式的圖形文件;

（3）利用 GIS 技術實現部分水利工程測繪成果的信息化管理，建立測區的三維地面模型 DTM。

（二） 水資源生態環境管理中3S技術的應用

水資源生態環境管理是指對含有豐富水資源的環境進行系統性水資源管理的過程，3S 技術作為現時代較為先進的監測技術，理應被廣泛應用在水資源生態環境管理中，如用于河流水質及水量、湖泊水質及水量和水庫水質及水量等監測。將 3S 技術科學合理應用到水資源生態環境管理中，不但能夠準確的了解到不同生態環境內水資源的情況，還能夠真實反映出水資源生態環境中的變化趨勢，更能夠將水污染的源頭及排污口等的分布空間全面展現出來，足以證實 3S 技術對水資源生態環境管理的重要性。

（三） 水利水電工程建設和管理中3s技術的應用

主要用于水利電工程建設過程中的選址、工程項目規劃、施工設計及施工管理，如庫區移民前的安置地環境容量的調查、調水工程選線的因素影響評價、大中型水利工程的環境影響評價、河道的管理、防洪的規劃與建設等。

2.3 3S技術的發展趨勢

（一）網絡化發展

當下是一個信息化、數據化和網絡化集為一體的時代，3S 技術作為網絡化時代的重要產物之一，必定會實現網絡化，這就要求水利部門要充分利用現代網絡技術及網絡資源，來實現水利方面的資源共享，即實現 3S 系統的 B/S 和 C/S 模式支持。

（二）集成化發展

通過對 3S 技術在水利行業中的實際應用了解到，RS 系統、GIS系統和 GPS 系統的聯合不但要通過數據接口實現，以保證三者之間的嚴格性、緊密性和系統性，還需要將三個系統集成一個應用價值最大的 3S 綜合系統，并且三個系統的聯合的過程中，會將其它系統融入其中，如 MIS 系統和 OA 系統等，以最大限度的滿足水利行業發展需要，進一步證實 3S 技術集成化發展是必然趨勢。

（三）數學模型和決策分析一體化發展

水利工作者都了解，用 3S 技術單獨對瀏覽、查詢和分析采集數據形成的圖形，對水利行業發展是沒有太多意義的，只有將 3S 技術中的數學模型構建功能及決策分析功能一起應用到水利工作中，才能有效提高水利工作效率和質量，進而促進水利行業發展，所以 3S 技術中數學模型和決策分析一體化已然成為一種必然發展趨勢。

3. 總結

綜上所述，科技在不斷發展，各行各業都在不斷涌現新技術，我國水利水電工程行業也不斷發展，水利水電工程行業已經成為我國基礎型產業，也逐漸與新技術相結合。BIM技術和3S 技術已經被廣泛應用于水利行業中，有效促進了水利行業發展，同時水利行業的發展也提高了對 BIM技術和3S 技術的需求，進而促進了BIM技術和3S 技術的不斷發展與創新，適應了信息時代、網絡時代的發展速度，所以在水利行業中應用BIM技術和3S 技術是必要和重要的。