基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

潘志梁

廣西南寧水利電力設(shè)計(jì)院有限公司 廣西 南寧 530000

引言

水利工程是最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，它能夠優(yōu)化水資源分配及應(yīng)用情況，而進(jìn)行水利工程信息化系統(tǒng)建設(shè)，是保證水利工程管理質(zhì)量的不二之選。從目前來看，許多地區(qū)的水利工程都開始進(jìn)入了信息化建設(shè)階段，基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)正在發(fā)揮不可替代的積極作用，在這種情況下對(duì)本課題進(jìn)行深入研究，顯然具有一定的積極作用。

1 GlS及其在水利工程信息化中的應(yīng)用

某省位于我國(guó)東南地區(qū)，擁有十分豐富的水利資源，在水利工程建設(shè)方面取得了十分可觀的成果，特別是近年來更是在水利工程優(yōu)化管理等方面取得了跨越式發(fā)展，通過引入信息化技術(shù)保障了水利工程管理質(zhì)量[1]。目前，又以地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，也取得了一定的成效，基于該省的研究成果，提出以下GIS及其在水利工程信息化中的應(yīng)用要點(diǎn)：

1.1 GIS及其關(guān)鍵組成

GIS也可以稱為地理信息系統(tǒng)，其實(shí)地理地質(zhì)研究工作中最常見的一種信息化工具，它能夠?yàn)橛脩籼峁┩怀龅男畔⒎?wù)，用戶可借此應(yīng)用真實(shí)地理數(shù)據(jù)、相關(guān)位置信息等，進(jìn)行地質(zhì)勘探、工程設(shè)計(jì)、施工等一系列操作。地理信息系統(tǒng)必須要基于地理位置才能發(fā)揮作用，其需要根據(jù)實(shí)際的定位信息和地理地質(zhì)特征等為用戶提供服務(wù)于支持，從某種意義上來說，基于GIS的信息化系統(tǒng)可以分成5個(gè)方面：①人員。基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)本身具有一定的復(fù)雜性，系統(tǒng)開發(fā)難度、對(duì)接難度都比較高，而保證人員要素的質(zhì)量，是確保信息系統(tǒng)開發(fā)水平的不二之選。和其他類型的信息管理系統(tǒng)相比較而言，GIS系統(tǒng)是一種與地理、信息技術(shù)以及多領(lǐng)域技術(shù)息息相關(guān)的系統(tǒng)，它具有一定的綜合性特征，其所能發(fā)揮的作用，很大程度上取決于操作人員的綜合素質(zhì)，只有保證了使用者、開發(fā)者的綜合素質(zhì)，基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)才能發(fā)揮應(yīng)有價(jià)值。②數(shù)據(jù)。所謂的數(shù)據(jù)指的是帶有地理位置信息的地理形態(tài)數(shù)據(jù)，地理信息系統(tǒng)本身的特殊性決定了其對(duì)數(shù)據(jù)精確度的要求，數(shù)據(jù)精度越高、GIS的應(yīng)用領(lǐng)域和價(jià)值越可觀，所以在開發(fā)基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的過程中，工作人員必須要考慮數(shù)據(jù)獲取精度方面的問題。③硬件。地理信息系統(tǒng)是一種兼具計(jì)算密集型系統(tǒng)和存儲(chǔ)密集型系統(tǒng)特征的信息化系統(tǒng)，它具有三維立體地理模型加載功能，同時(shí)還具有實(shí)時(shí)渲染的特點(diǎn)，對(duì)硬件設(shè)備的運(yùn)行處理能力有極高的要求。同時(shí)，地理信息系統(tǒng)中往往包含大批量的數(shù)據(jù)信息，因此需要功能強(qiáng)大的磁盤才能實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)和讀寫功能，這也對(duì)設(shè)備存儲(chǔ)硬件有一定的要求。④軟件。地理信息系統(tǒng)實(shí)際上具有一定的集成性特征，其同時(shí)兼具數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、繪圖系統(tǒng)等不同類別軟件的功能。⑤過程。基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)過程十分復(fù)雜，稍有不慎就可能導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)問題，因此必須要強(qiáng)調(diào)明確的定義和可驗(yàn)證的方法[2]。

1.2 GIS在水利工程信息化中的應(yīng)用

從水利工程的實(shí)際運(yùn)行情況來看，地理信息系統(tǒng)能夠在水利工程選址、設(shè)計(jì)、施工等環(huán)節(jié)發(fā)揮不可替代的作用，比如在水利資源調(diào)動(dòng)評(píng)估中，地理信息系統(tǒng)就能夠在調(diào)水工程路線選擇、環(huán)境評(píng)估和方案設(shè)計(jì)等方面發(fā)揮作用，在評(píng)估環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的過程中，可以借助地理信息系統(tǒng)對(duì)可能淹沒區(qū)域進(jìn)行計(jì)算和模擬。具體來說，地理信息系統(tǒng)在水利工程信息化中的應(yīng)用價(jià)值包括：①地理信息系統(tǒng)具有三維可視化功能，能夠?qū)⒌乩硇畔?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成直觀的三維立體模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行水利工程的建設(shè)、設(shè)計(jì)等，能夠取得更突出的成果。②地理信息系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)真實(shí)詳盡的特征，基于地理信息系統(tǒng)而確定的水利工程路線，顯然具有更突出的合理性。③地理信息系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)重組功能，能夠?qū)?fù)雜的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化重組，這對(duì)水利工程信息化有一定的積極作用。④通過地理信息系統(tǒng)的模擬計(jì)算功能，工作人員得以對(duì)水利工程項(xiàng)目的影響范圍及影響的效果進(jìn)行分析，這對(duì)于提升水利工程信息化管理質(zhì)量有不可估量的重要價(jià)值[3]。

2 基于GlS的水利工程信息化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

我國(guó)的水資源并不豐富，人均水資源更是極為匱乏，然而在社會(huì)發(fā)展過程中，水資源浪費(fèi)問題仍然存在、水資源需求卻不斷增長(zhǎng)，盡快優(yōu)化水利工程設(shè)計(jì)、建設(shè)質(zhì)量，是解決水資源問題的不二之選。近年來，我國(guó)的信息化技術(shù)越來越成熟，地理信息系統(tǒng)的功能更是越來越完善，盡快構(gòu)建基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)，是未來工作的重中之重。

2.1 系統(tǒng)建設(shè)總體需求

近年來，我國(guó)的水利工程信息化建設(shè)不斷取得新成果，水利工程信息化的目標(biāo)越來越輕易，根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)來看，目前建設(shè)水利工程信息化系統(tǒng)的需求主要集中在：①讓水利工程建設(shè)投資更加合理。利用基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)，建成適用于投資決策的投資解析工具，從而對(duì)水利工程資金投入中各種信息數(shù)據(jù)進(jìn)行妥善管理，讓數(shù)據(jù)測(cè)算和決策指標(biāo)評(píng)估效果得到提升，以便于優(yōu)化投資決策的質(zhì)量，降低水利工程投資風(fēng)險(xiǎn)。②對(duì)投資建造全程實(shí)施集中管理。水利工程項(xiàng)目的相關(guān)利益方都需要借助信息化系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一管理，對(duì)水利工程項(xiàng)目中各個(gè)投資點(diǎn)以及運(yùn)行情況進(jìn)行即時(shí)性控制，保證水利工程項(xiàng)目順利建成。③確保系統(tǒng)具有自適應(yīng)性。水利工程項(xiàng)目本身有一定的復(fù)雜性，且不同的水利工程有著截然不同的特點(diǎn)，基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)必須要具有一定的自適應(yīng)性，才能夠適應(yīng)不同的水利工程項(xiàng)目需求。④實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)監(jiān)控和報(bào)警。不同的水利工程項(xiàng)目、不同的項(xiàng)目建設(shè)階段都有其截然不同的特點(diǎn)，借助基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目不同指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控，每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次數(shù)據(jù)抓取和比對(duì)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)項(xiàng)目異常數(shù)據(jù)并進(jìn)行報(bào)警，提升水利工程項(xiàng)目自動(dòng)化監(jiān)管質(zhì)量。不難看出，基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)需要具有多方面的功能，才能發(fā)揮應(yīng)有的作用，工作人員可在充分了解基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)訴求的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行總體架構(gòu)設(shè)計(jì)[4]。

2.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)目前常見的系統(tǒng)集成和業(yè)務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)范式，對(duì)基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)訴求進(jìn)行分析，最終確定本系統(tǒng)采用云平臺(tái)方式對(duì)用戶提供服務(wù)，并通過表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)持久化以及云容器五層結(jié)構(gòu)的形式搭建系統(tǒng)平臺(tái)，從而確保系統(tǒng)資源能夠得到妥善的分層分配和管理，提升系統(tǒng)運(yùn)行效率和應(yīng)用效果。根據(jù)實(shí)際情況來看，五層架構(gòu)設(shè)計(jì)方案具備較好的業(yè)務(wù)擴(kuò)容能力，可以更好地適應(yīng)不同項(xiàng)目的業(yè)務(wù)需求，不會(huì)對(duì)其他層的運(yùn)行產(chǎn)生影響，在此基礎(chǔ)上，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、服務(wù)器中間件與業(yè)務(wù)分離，能夠確保在需要擴(kuò)展性能的情況下不會(huì)對(duì)業(yè)務(wù)層造成影響。

3 水利工程信息化系統(tǒng)關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)

3.1 總體功能模塊設(shè)計(jì)

上文中簡(jiǎn)單地介紹了基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的整體訴求和總體架構(gòu)設(shè)計(jì)思路，以此為基礎(chǔ)對(duì)基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的總體功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。具體來說，該系統(tǒng)應(yīng)該具有經(jīng)費(fèi)管理、文檔管理、投資與合同管理、綜合管理、事務(wù)管理、采購(gòu)管理、安全以及質(zhì)量管理等一系列功能性模塊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)著力做好不同功能模塊的數(shù)據(jù)隔離工作，結(jié)合權(quán)限分配模式，實(shí)現(xiàn)用戶權(quán)限的分級(jí)管控，另外還需要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平臺(tái)與地理信息系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)目標(biāo)。

3.2 核心功能模型設(shè)計(jì)

為了確保基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定運(yùn)行，在進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)各個(gè)模塊的運(yùn)行邏輯進(jìn)行理順，并在此基礎(chǔ)上對(duì)基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的核心功能模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。①投資控制模型。系統(tǒng)的投資控制功能模塊屬于比較重要的模塊之一，它能夠從WBS和各個(gè)經(jīng)費(fèi)科目之間進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)水利工程項(xiàng)目投資的概算管理、預(yù)算管理等目標(biāo)，特別是WBS和經(jīng)費(fèi)科目更是投資控制模型的根本和基礎(chǔ)，通過這兩方面內(nèi)容，系統(tǒng)可自動(dòng)分?jǐn)偤霞s以及概算等信息，進(jìn)而對(duì)水利工程投資進(jìn)行有效控制。②采購(gòu)模型。水利工程項(xiàng)目建設(shè)工作比較復(fù)雜，包含多方面工作，而采購(gòu)工作無疑是其中最重要、最具管控價(jià)值的工作之一，除了常規(guī)意義上的購(gòu)買之外，采購(gòu)工作還包括招標(biāo)、倉(cāng)儲(chǔ)等整套采購(gòu)業(yè)務(wù)內(nèi)容，優(yōu)化基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的采購(gòu)模型，能夠使其在實(shí)際采購(gòu)工作中，為工作人員提供采購(gòu)信息參考、合約訂單管理等方面的支持。③質(zhì)量控制模型。水利工程項(xiàng)目的管理工作非常復(fù)雜，工作人員往往需要付出大量時(shí)間和精力對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量控制，因此在設(shè)計(jì)基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的過程中，必須要加強(qiáng)質(zhì)量控制模型建設(shè)，通過強(qiáng)化品質(zhì)目標(biāo)、品質(zhì)項(xiàng)目分割、品質(zhì)簽證方案以及品質(zhì)評(píng)定等方式，提升水利工程質(zhì)量控制有效性。④HSE管理模型。HSE是一種以健康、安全以及環(huán)境為主要管理對(duì)象的模型，它能夠在水利工程項(xiàng)目安全管理等方面發(fā)揮積極作用，在設(shè)計(jì)基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的過程中，工作人員應(yīng)以加強(qiáng)資料庫(kù)的建設(shè)、安全經(jīng)管系統(tǒng)的建設(shè)以及安全實(shí)施方案等為出發(fā)點(diǎn)，讓HSE模型同時(shí)具有危險(xiǎn)源甄別以及管控能力，從而根據(jù)水利工程項(xiàng)目實(shí)際情況甄別危險(xiǎn)源等，提升水利工程項(xiàng)目安全管理效果。⑤業(yè)務(wù)流程引擎。基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)包含多個(gè)重要的模型，而流程引擎無疑是其中最重要的組成部分，它能夠?qū)ο到y(tǒng)各個(gè)功能模塊及運(yùn)行流程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和管理，比如文檔、合同、采購(gòu)業(yè)務(wù)等需要在業(yè)務(wù)流程引擎的支持下進(jìn)行，借助流程引擎的功能，水利工程項(xiàng)目將能夠得到規(guī)范化審批和管控[5]。

3.3 水利工程信息化系統(tǒng)應(yīng)用評(píng)估

基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)，具有不可忽視的應(yīng)用價(jià)值，從某省份實(shí)際的建設(shè)成果來看，基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)確實(shí)能夠有效提升整體經(jīng)管業(yè)務(wù)和資金效率水平，對(duì)水利工程相關(guān)業(yè)務(wù)有一定的積極作用。另外，其具體的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)還包括：①實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程決策控制。在基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的支持下，工作人員可以通過移動(dòng)智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)處理目標(biāo)，這解決了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)模式下存在的一系列問題，工作人員不再受到時(shí)間空間限制，決策控制效率必將得到進(jìn)一步提升。②實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部管理的規(guī)范化和程序化。在基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)的支持下，所有管理控制流程都趨向于規(guī)范化和程序化，這在一定程度上優(yōu)化了水利工程項(xiàng)目運(yùn)行效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

水利資源是十分重要的基礎(chǔ)性資源，加強(qiáng)水利工程項(xiàng)目管理控制，保證水利工程項(xiàng)目建設(shè)及運(yùn)行水平，是所有工作人員必須要為之努力的重要課題。借助地理信息系統(tǒng)的功能以及信息化平臺(tái)的作用，對(duì)基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，明確其總體框架、功能模型等，能夠從根本上解決傳統(tǒng)水利工程信息化中存在的一系列問題。在今后的工作中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)基于GIS的水利工程信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步研究。