水利工程施工管理信息化管理模型构建

王笃丰

（黑龙江省水利水电集团有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

0 引言

在社会快速发展的新时期，水利工程数量不断增加，规模不断扩大，面对的施工环境复杂性也不断提升，因此，如何进行管理模式创新，如何有效使用新技术，强化管理效果，成为社会关注的热点话题[1]。尤其是信息计划技术，日渐成熟且被应用于多个领域，效果显著，所以，在水利工程施工管理中，有效使用信息化技术成为一种趋势，应加强研究。

1 水利工程施工管理信息化技术应用必要性

通过实践研究，水利工程施工管理信息化技术应用具有必要性，具体表现在以下3点：1）实时管理。在实践过程中，为了强化水利工程的管理效果，必须做到及时发现问题，及时解决问题，避免问题影响扩大化[2]。因此，需要建立实时管理体系，这样才能满足现实需求。而信息化技术的研究与应用，属于实时管理系统建立的关键环节，可以借助信息的搜集、存储、分析等实现实时管理，所以，信息化技术在水利工程施工管理中应用具有必要性。2）自动化管理。随着水利工程施工管理的发展，自动化管理已经成为一种趋势，通过这一模式的应用，能够降低管理成本，提升管理效率，从而实现水利工程优质高效开展的目标[3]。在自动化管理系统设计与运行过程中，需要相应的信息化技术作为支撑，才能实现自动化功能，提升管理系统的信息化水平，所以，信息化技术应用具有必要性。3）风险管理。新时期背景下，水利工程施工管理工作开展，必须注重风险管理，有效进行风险识别、分析、评价和防控，做到防患于未然，这样才能降低问题发生率[4]。在这一工作开展时，有效使用信息化技术，有利于风险管理相关信息的搜集和处理，从而实现风险评价的精准性和动态性，为风险管理策略制定提供依据，实现精准施策的目标。除此以外，在水利工程施工中使用信息化技术，能够弥补人工管理的不足之处，降低施工管理难度，提升施工管理质量。例如使用大数据、云计算等技术，对施工中的数据信息统计分析，从而减轻工作人员的工作压力，提升其工作效率和质量。总体而言，水利工程施工管理信息化技术应用具有必要性，应在有关方面加强研究，强化其应用效果。

2 水利工程施工管理信息化技术应用原则

基于上述分析可知，在水利工程施工管理中应用信息化技术属于一种必然，但是，在具体应用中需要遵循相应的原则，强化其应用效果，经过总结，主要原则如下所示。

2.1 实用性原则

在实践过程中，水利工程施工管理使用信息化技术的主要目的是为了提高施工管理水平，达到预期目标和效果，使施工管理更高效[5]。如果相关技术使用并不能达到这一目标，便导致其现实意义不足，应用合理性有待提升。除此以外，水利工程施工管理信息化技术应用，还应解决施工管理中的问题，降低施工管理的风险，优化施工管理体系，针对性解决未采取信息化技术之前施工管理的不足之处，这样才能体现其实用性。例如在未使用信息化技术之前，存在信息统计分析能力不足，数据信息挖掘效果较差的问题，可以在使用信息化技术时，加强数据信息统计分析，强化挖掘功能，从而为施工管理提供更有力的支持。

2.2 安全性原则

水利工程施工管理中，在应用信息化技术时必须遵守安全性原则，保证相关技术可以高效地使用，达到预期目标[6]。尤其是一些信息化技术在具体应用时，需要设置相应的应用环境，否则难以正常使用。例如在使用网络信息系统时，必须保证网路覆盖率，网速达到要求，这样才能保证信息获取和传输的及时性。

2.3 可操作性原则

当前，水利工程施工管理中涉及的信息化技术较多，例如CAD绘图技术、网络通信技术、数字扫描技术、移动遥感技术等，每种技术应用时的操作难度各有不同，应在具体应用过程中考虑相关技术的操作性，避免因技术操作难度过高，而增加操作风险[7]。

3 水利工程施工管理信息化技术应用策略

3.1 移动遥感技术应用

在施工管理过程中，可以使用移动遥感技术实时采集施工现场信息，其准确度较高，时效性较强，从而备受关注。例如使用无人机遥感技术对施工现场信息进行采集时，主要借助航空器对目标区域信息进行搜集，这一技术具有较强的兼容性，可以同时搜集多种类型的信息，增加信息搜集的数量，相对较为全面[9]。但是，在使用移动遥感技术进行水利工程施工管理信息搜集时，应明确信息搜集区域、信息搜集环境、信息搜集主要对象，避免信息搜集数量过多，从而导致处理难度较大[10]。与此同时，还要考虑信息搜集过程的干扰因素，例如一些信号干扰、建筑遮挡等，以免其影响施工信息搜集。

3.2 网络通信技术应用

通常情况下，水利工程施工环节较为复杂，存在分包的情况，这属于工程建设中常用的一种模式，但是，如果分包单位较多，彼此之间的交流与协作便成为施工管理中的重点。只有保证其交流的及时性、高效性，才能强化合作效果。所以，在有关方面可以使用网络通信息技术，建立施工管理信息共享服务中心，及时进行信息交流与沟通。除此以外，在施工管理过程中，可以在现场安装相应的监控设备，及时进行施工信息搜集，而搜集得来的信息，需要通过网络通信技术对其进行传输，因此，网络通信技术属于水利施工管理中的“桥梁”。

3.3 数字扫描技术应用

数字扫描技术是在计算机技术基础之上发展而来，可以对水利工程施工相关的数据信息进行汇总处理，具有较强的统筹处理能力。在使用这一技术过程中，可以对水利工程施工信息进行扫描，并将汇总之后的数据统一输入至处理系统中，使数据处理更集中，从而避免分散处理带来的复杂性问题。经过实践研究总结，这一技术优势表现在数据信息采集完整性较高、分层处理数据，有利于确定施工环境衔接点，从而便于施工管理信息处理。

3.4 数据库技术应用

在水利工程施工管理过程中，为了防止数据遗失，便于后续统计分析工作的开展，应使用数据库技术对相关数据信息进行存储，便于查询和使用。在具体操作时，应根据水利工程施工管理的实际情况，建立针对性的数据库，作为相关数据信息存储系统。与此同时，数据库还具有数据信息识别、分类、安全管理、更新等功能，保证数据信息存储的精细化，有利于数据信息后续调用。除此以外，数据库还要与数据信息采集系统有效连接在一起，保证采集到的信息可以及时存储在数据库中。该文认为，在新时期背景下，水利工程施工管理中数据库技术的应用必须进行创新，强化其服务效果。例如将某个工程管理的数据库与其他工程管理的数据库之间建立连接关系，或者设置公用的工程施工管理数据库，从而增加数据库信息量，并有利于数据之间的对比分析，便于发现和解决问题。例如将现有工程资源使用管理现状与一些经典工程资源使用管理对比分析，总结其不足之处，进行改进和提升。

3.5 GPS定位技术应用

通常情况下，水利工程项目所涉及的建设范围较大，与之相关的信息处理工作量较大，成为工作人员在有关方面工作开展过程中面临的主要问题。为了减轻有关方面的工作压力，保证数据信息采集工作优质高效进行，水利工程施工管理部门可以使用GPS技术解决数据信息采集问题。经过实践研究，GPS技术可以借助互联网搜集水利工程建设相关信息，且信息搜集过程中抗干扰能力较强，适应不同的天气变化、提升数据采集精准性、对数据具有自动化测量功能、应急能力较为突出，因此，这一技术在水利工程施工管理中应用较广。

4 水利工程施工管理信息化技术应用实践

根据上述对水利工程施工管理信息化技术应用方面的相关研究，进行实践设计，从而为相关技术和理论的实践应用提供支持，主要以GPS技术应用为例，详细阐释。该案例工程属于小型水利水电工程，所处位置环境复杂，为了加强施工管控，使用GPS定位技术。

4.1 GPS观测方程和定位方程

根据GPS相关技术原理，设置其载波相位方程如公式（1）所示。

式中：ψ代表载波相位观测数值；c则代表在真空状态下的光传播速度；f则代表载波频率；p代表卫星与接收设备之间的距离；δp1和δpr则代表卫星产生信号在途径电离层之后发生折射的改正值；νt1代表接收机的改正；νt2代表卫星钟发生的改正；n代表整周未知数。

载波相位定位观测中，接收机坐标为X、Y、Z，设置接收机的近似坐标为X0、Y0、Z0，与之对应的改正数为Vx、Vy、Vz，得出关系式如下所示：

4.2 GPS技术定位方法

在实践中，GPS技术定位方法主要包括绝对定位方法和相对定位方法，对案例工程，使用相对定位方法，属于一种静态定位模式，精度较高。首先，根据工程的整体布局和管控需求，选择7台GPS设备分别安装在每个测点之上，实施同步观测，观测时间为1h～2h。如果观测站之间的距离在20km以上，应延长观测时间。如果观测站之间距离在5km以内时，可以适当缩短观测时间，具体设置为45min。与此同时，在进行测网构建时，可以使用边连接方法，并使用后处理软件进行基线解算，通过平差计算求出观测点三维坐标。经过试验检验，如果使用双拼GPS接收机，相对定位模式精度可以达到5km+1ppm°d，其中，d属于测站之间的距离（km）。

4.3 测区控制网设置

根据案例工程实际情况，进行控制网布置。在这一过程中，应完成全覆盖测试且避免测点过多，增加无效工作量。与此同时，还要保证其便于施策。具体如图1所示。在整个测区布置三等和四等测图控制网，成果为任意带直角坐标系，测区之内存在国家二等水准点2个，在勘测中基于需求设置三等水准线，高程为1985年国家高程标准且施工控制网基准与勘测设计基础保持相同。其中，Ⅲ07、Ⅲ12、Ⅲ03、Ⅲ14、Ⅲ04、Ⅳ01为检测网原点，CO1k、CO2k、CO3k、CO4k、CO5k、CO6k、CO7k代表检测三角形的顶点。

图1 控制网

4.4 数据核检

在观测时，受到多种因素影响，GPS数据容易发生异常，需要对其进行核检，核检条件为独立观测环和同步观测环，闭合条件设计如下。

GPS同步观测环坐标分量及全长闭合差：

在上述公式中，Wx为x方向的坐标分量闭合差，Wy为y方向的坐标分量闭合差，Wz为z方向的坐标分量闭合差，W为环的全长闭合差，δ为标准差，ds代表重复基线较差，n为环基线数量，a为GPS接收机标称精度的固定误差，b为GPS接收机标称精度的比例误差，d属于环中基线平均长度。

在进行重复基线核检时，基线为10条，最大较差为7.0mm，最小为0mm，平均相对误差为3.72pmm。对测距仪实测边长进行改化，将其作为GPS外业观测质量检校基准。

4.5 数据后处理

通过数据后处理软件合理选择、平差方法合理选择、参数基准合理选择等工作开展，可以对GPS测量结果产生直接影响。对案例工程，可以使用武汉大学的专业平差软件《COSA》，属于多功能平差系统，方法严谨，精度较高。经过分析，在上述案例中，CO2K测点所处位置的信号最弱，接收存在干扰，不便于实测，所以，将其作为最弱点，MX精度为0.22cm，MY精度为0.18cm，MP精度为0.28cm。CO3k—CO7K属于实际测量中，所有三角形的最弱边，原因在于其经过位置地形复杂，干扰物较多，不便于测量，将其定为最弱边，测量精度符合要求，在标准之内。

基于上述软件实施数据后处理，得出控制点成果和精度：在X维度CO1KZH、CO2KZH、CO3KZH、CO4KZH、CO5KZH、CO6KZH、CO7KZH的测量偏差均在3.0mm以内，CO7KZH偏差最小为1.6mm，CO2KZH偏差最大，为2.6mm，分析其原因，主要在于CO2KZH属于最弱点，干扰较多，不便于测量。在Y维度，每个测点的偏差均在2.0mm以内，在Z维度，测量误差均在3.0mm以内。由此可见，本次测量所得结果精度较高，均在相关要求范围之内，提升了测量精准性，这就再次证明使用GPS技术进行水利工程施工管理，有助于提升管理质量。但是，由于不同测点所处的位置不同，在测量时会受到一定的干扰，所以，应在测控网布置时，尽量消除外界因素的干扰，提升测量精准度。还有一点，则是在开展相关测量工作过程中，应注重相应设备的选择和维管，保证其性能良好，从而有利于信号接收，尽量消除设备带来的测量精度影响问题。

5 结语

综上所述，水利工程施工管理工作开展过程中，必须注重信息化技术的应用，这属于社会发展的必然。在具体应用时，应遵循可操作性、安全性、规范性和实用性原则，并有效使用移动遥感技术、网络通信技术、数字扫描技术、数据库技术、GPS定位技术等，并根据工程实际情况，进行GPS定位技术应用实践设计，为水利工程施工管理信息化工作开展提供有力支持。