鄧義軍

(遵義中橋水庫(kù)管理局，貴州 遵義 563000)

基于GIS的水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)研究與應(yīng)用分析

鄧義軍

(遵義中橋水庫(kù)管理局，貴州 遵義 563000)

基于目前水利樞紐工程研究水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)過(guò)程中存在的問(wèn)題影響，文章以實(shí)際工程為例，分析了GIS在工程水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)中的應(yīng)用過(guò)程，并提出了優(yōu)化控制策略，其目的是為相關(guān)建設(shè)者提供一些理論依據(jù)。

GIS技術(shù)；水利樞紐工程；水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)；應(yīng)用分析

0 引 言

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，人們對(duì)水利樞紐工程建設(shè)使用安全穩(wěn)定性需求越來(lái)越大。然而，隨著水利工程項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模以及涉及地質(zhì)水文環(huán)境復(fù)雜性逐漸擴(kuò)大，使得水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)難以發(fā)揮出其應(yīng)有的作用。為此，研究人員應(yīng)將GIS應(yīng)用于水利工程水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程，從而優(yōu)化水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及水情自動(dòng)測(cè)報(bào)等水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率。這是實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)使用科技化目標(biāo)的關(guān)鍵，研究人員應(yīng)將其重視起來(lái)。

1 工程概況

夾巖水利樞紐及黔西北供水工程于貴州省西北部。因受水區(qū)涉及畢節(jié)市的赫章縣、納雍縣、織金縣、七星關(guān)區(qū)、大方縣、黔西縣、金沙縣和遵義市的紅花崗區(qū)、遵義縣、仁懷市等10個(gè)區(qū)(縣、市)，這就使得傳統(tǒng)水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)存在一定局限。針對(duì)這一問(wèn)題，相關(guān)建設(shè)人員應(yīng)從工程建設(shè)的實(shí)際情況出發(fā)，通過(guò)明確水文地質(zhì)空間系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并在現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，找出優(yōu)化其系統(tǒng)建設(shè)的方法策略。

2 水利工程水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)應(yīng)用建設(shè)現(xiàn)狀

水利工程水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)是由多項(xiàng)系統(tǒng)內(nèi)容共同組成，下面以水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，分析了其作用于實(shí)踐過(guò)程與問(wèn)題缺陷[1]。

對(duì)于水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其是由一個(gè)中心控制主站和5個(gè)監(jiān)測(cè)站構(gòu)成的，其主要的功能效果包括：配水單元、水質(zhì)采樣單元、水質(zhì)分析監(jiān)測(cè)單元、樣本預(yù)處理單元、水質(zhì)監(jiān)測(cè)站計(jì)算機(jī)監(jiān)控單元以及輔助分析單元。由于夾巖水利樞紐工程的施工建設(shè)不僅要為灌區(qū)提供灌溉用水，還承擔(dān)城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水任務(wù)，水質(zhì)安全問(wèn)題非常重要。為此，水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)應(yīng)將水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)納入到其中，從而使相關(guān)設(shè)備及建設(shè)費(fèi)用列入水保專(zhuān)業(yè)概算部分。各個(gè)監(jiān)測(cè)站的主要作用是根據(jù)需求實(shí)時(shí)采集水樣，通過(guò)傳感器和檢測(cè)分析單元，采集記錄各種水質(zhì)監(jiān)測(cè)參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，并通過(guò)通信傳輸設(shè)備向遠(yuǎn)程控制中心發(fā)送所采集數(shù)據(jù)。然而，因不同數(shù)量監(jiān)測(cè)站的作用功能不同，使得采集數(shù)據(jù)的通信傳輸設(shè)備并不能滿(mǎn)足信息數(shù)據(jù)傳遞高效性的需求。這就使得水質(zhì)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)[2]。

而水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，則是采用無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)，中心站設(shè)在水源分控中心。設(shè)計(jì)水源共建各類(lèi)測(cè)站18個(gè)，其中遙測(cè)雨量站15個(gè)、水源遙測(cè)水位雨量站2個(gè)、遙測(cè)水文站1個(gè)；灌區(qū)共建設(shè)各類(lèi)測(cè)站21個(gè)，其中渠道水位站14個(gè)，渠道水位雨量站4個(gè)，管道雨量站1個(gè)，管道流量站2個(gè)。這一水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)的建設(shè)主要用于對(duì)夾巖水庫(kù)和整個(gè)灌區(qū)的雨情、水情測(cè)報(bào)站點(diǎn)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，即通過(guò)建立水庫(kù)/灌區(qū)的雨水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，從而準(zhǔn)確、及時(shí)、全面的掌握水庫(kù)壩址以上的水、雨情信息。然而，雨量站較多且所處的環(huán)境特點(diǎn)均存在差異，這就增加了保證水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)應(yīng)用效果的設(shè)計(jì)難度。為此，研究人員應(yīng)將現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)充分利用起來(lái)，從而提高水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)的作用效果。

3 優(yōu)化GIS技術(shù)在水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)中的應(yīng)用策略

GIS(Geographic Information System),地理信息系統(tǒng)，是一種決策支持系統(tǒng)，其能實(shí)現(xiàn)采集、處理、存儲(chǔ)、分析、顯示以及空間和地理分布數(shù)據(jù)信息的控制目標(biāo)。當(dāng)其作用于水利工程水文地質(zhì)空間系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)水文地質(zhì)特點(diǎn)及區(qū)域水文地質(zhì)數(shù)據(jù)管理、分析、評(píng)價(jià)的需要，來(lái)實(shí)現(xiàn)水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)建設(shè)的空間數(shù)據(jù)管理、應(yīng)用模型管理、空間分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、空間數(shù)據(jù)查詢(xún)與檢索等模塊目標(biāo)的[3]。

夾巖水利樞紐供水工程線(xiàn)路距離長(zhǎng)，各系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分布分散，對(duì)維護(hù)管理極為不便，需對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理，建立統(tǒng)一的網(wǎng)管中心。對(duì)于地圖工具應(yīng)采用ArcEngine的圖形可視化接口，通過(guò)ArcSDE連接SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)工程所處地質(zhì)條件的可視化顯示、縮小、平移以及信息顯示等目標(biāo)。此過(guò)程，系統(tǒng)建設(shè)人員應(yīng)通過(guò)支持新建空白文檔，來(lái)保存地質(zhì)地圖信息[4]。

基于GIS技術(shù)應(yīng)用于水文地質(zhì)空間信息的數(shù)據(jù)管理，該系統(tǒng)可提供多種方式進(jìn)行地圖加載，從而支持Shape-file、GeoDatabase等多種格式的數(shù)據(jù)加載與顯示。對(duì)于本工程水文地質(zhì)空間系統(tǒng)地質(zhì)土層分析的復(fù)雜性特點(diǎn)，系統(tǒng)建設(shè)人員應(yīng)可根據(jù)需要顯示指定圖層，即通過(guò)點(diǎn)選地圖窗口左側(cè)的圖層管理窗口中的相應(yīng)圖層，來(lái)解決視圖中圖層過(guò)多問(wèn)題可能為系統(tǒng)運(yùn)行使用帶來(lái)的不穩(wěn)定影響。

對(duì)于水文信息查詢(xún)功能的實(shí)現(xiàn)，GIS技術(shù)應(yīng)用人員應(yīng)通過(guò)字段關(guān)聯(lián)的水文圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)提供的信息可實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的互查，并提供了屬性查詢(xún)、空間位置查詢(xún)、空間關(guān)系查詢(xún)等多種水文查詢(xún)方式。屬性條件查詢(xún)是根據(jù)屬性條件，對(duì)某個(gè)要素圖層查詢(xún)滿(mǎn)足條件的地理要素；空間位置查詢(xún)是指用戶(hù)可在自己選擇圖層上通過(guò)點(diǎn)選、線(xiàn)選和多邊形選擇來(lái)查詢(xún)所在范圍的地理實(shí)體，并查看相關(guān)屬性，在查看過(guò)程中，數(shù)據(jù)表格與地圖上所選中實(shí)體完全同步顯示；空間關(guān)系查詢(xún)是根據(jù)查詢(xún)空間關(guān)系，對(duì)所選擇的要素圖層進(jìn)行查詢(xún)，如鄰接多邊形查詢(xún)實(shí)現(xiàn)的功能是選擇某一多邊形要素，查詢(xún)其鄰接多邊形[5]。

基于上述系統(tǒng)模塊的建立，相關(guān)人員還應(yīng)將網(wǎng)管中心設(shè)在調(diào)度中心，負(fù)責(zé)管理、控制整個(gè)通信網(wǎng)。網(wǎng)管中心是網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的重要保障，其承擔(dān)著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全、可靠運(yùn)行的管理你工作。在人員上，網(wǎng)管中心配備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理員、主機(jī)系統(tǒng)管理員、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理員以及若干名網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)備維護(hù)人員。網(wǎng)管中心能管理到本級(jí)局域網(wǎng)的桌面系統(tǒng)和下級(jí)網(wǎng)絡(luò)的邊界路由器，并對(duì)其各類(lèi)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整、設(shè)置。這樣一來(lái)，具有運(yùn)行使用效率的水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)就能在調(diào)度中心和水源分控中心分設(shè)置一套網(wǎng)管理系統(tǒng)中，發(fā)揮出數(shù)據(jù)信息分析、傳遞、查詢(xún)以及處理等功能效果。

4 結(jié) 語(yǔ)

總體而言，水利樞紐工程在水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程中，GIS技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了水文地質(zhì)空間信息系統(tǒng)中相關(guān)數(shù)據(jù)信息查詢(xún)、處理以及傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，來(lái)降低了系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容復(fù)雜性可能帶來(lái)的不穩(wěn)定影響。事實(shí)證明，水利書(shū)樞紐工程的施工建設(shè)離不開(kāi)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用控制，只有這樣，才能提高工程建設(shè)的效果，從而服務(wù)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的供水系統(tǒng)建設(shè)。為此，研究人員應(yīng)將其作用于實(shí)際工程的水文地質(zhì)信息系統(tǒng)的運(yùn)行使用，以推動(dòng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的更進(jìn)一步發(fā)展。

[1]葉水盛,喬金海,葉育鑫,等.基于GIS的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)地質(zhì)解譯空間信息集成[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)：地球科學(xué)版,2012(04):1214-1222.

[2]曹虎生,羅敏.地理信息系統(tǒng)(GIS)在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化中的應(yīng)用——以土壤全氮的空間分析為例[J].榆林學(xué)院學(xué)報(bào),2011(04):20-23.

[3]況潤(rùn)元,朱元峰,周凡.基于GIS的貢水流域水文信息分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].水電能源科學(xué),2013(02):180-182,231.

[4]趙曉敏,李本懷.GIS技術(shù)在水文預(yù)報(bào)中的應(yīng)用—以長(zhǎng)春新立城水庫(kù)為例[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2013(02):64-66.

[5]羅時(shí)幼,羅文鋒.地理信息系統(tǒng)在地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估中的應(yīng)用分析[J].科技資訊,2013(05):9-10.

2017-07-24

鄧義軍(1968-)，女，貴州遵義人，高級(jí)工程師，從事工程建設(shè)管理工作。

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