基于GIS的水利工程信息化系统设计分析

潘志梁

广西南宁水利电力设计院有限公司 广西 南宁 530000

引言

水利工程是最重要的基础设施之一，它能够优化水资源分配及应用情况，而进行水利工程信息化系统建设，是保证水利工程管理质量的不二之选。从目前来看，许多地区的水利工程都开始进入了信息化建设阶段，基于GIS的水利工程信息化系统正在发挥不可替代的积极作用，在这种情况下对本课题进行深入研究，显然具有一定的积极作用。

1 GlS及其在水利工程信息化中的应用

某省位于我国东南地区，拥有十分丰富的水利资源，在水利工程建设方面取得了十分可观的成果，特别是近年来更是在水利工程优化管理等方面取得了跨越式发展，通过引入信息化技术保障了水利工程管理质量[1]。目前，又以地理信息系统为基础，对基于GIS的水利工程信息化系统设计进行研究，也取得了一定的成效，基于该省的研究成果，提出以下GIS及其在水利工程信息化中的应用要点：

1.1 GIS及其关键组成

GIS也可以称为地理信息系统，其实地理地质研究工作中最常见的一种信息化工具，它能够为用户提供突出的信息服务，用户可借此应用真实地理数据、相关位置信息等，进行地质勘探、工程设计、施工等一系列操作。地理信息系统必须要基于地理位置才能发挥作用，其需要根据实际的定位信息和地理地质特征等为用户提供服务于支持，从某种意义上来说，基于GIS的信息化系统可以分成5个方面：①人员。基于GIS的水利工程信息化系统本身具有一定的复杂性，系统开发难度、对接难度都比较高，而保证人员要素的质量，是确保信息系统开发水平的不二之选。和其他类型的信息管理系统相比较而言，GIS系统是一种与地理、信息技术以及多领域技术息息相关的系统，它具有一定的综合性特征，其所能发挥的作用，很大程度上取决于操作人员的综合素质，只有保证了使用者、开发者的综合素质，基于GIS的水利工程信息化系统才能发挥应有价值。②数据。所谓的数据指的是带有地理位置信息的地理形态数据，地理信息系统本身的特殊性决定了其对数据精确度的要求，数据精度越高、GIS的应用领域和价值越可观，所以在开发基于GIS的水利工程信息化系统的过程中，工作人员必须要考虑数据获取精度方面的问题。③硬件。地理信息系统是一种兼具计算密集型系统和存储密集型系统特征的信息化系统，它具有三维立体地理模型加载功能，同时还具有实时渲染的特点，对硬件设备的运行处理能力有极高的要求。同时，地理信息系统中往往包含大批量的数据信息，因此需要功能强大的磁盘才能实现存储和读写功能，这也对设备存储硬件有一定的要求。④软件。地理信息系统实际上具有一定的集成性特征，其同时兼具数据库系统、数据存储系统、图像处理系统、统计系统、绘图系统等不同类别软件的功能。⑤过程。基于GIS的水利工程信息化系统开发设计过程十分复杂，稍有不慎就可能导致严重的系统问题，因此必须要强调明确的定义和可验证的方法[2]。

1.2 GIS在水利工程信息化中的应用

从水利工程的实际运行情况来看，地理信息系统能够在水利工程选址、设计、施工等环节发挥不可替代的作用，比如在水利资源调动评估中，地理信息系统就能够在调水工程路线选择、环境评估和方案设计等方面发挥作用，在评估环境风险的过程中，可以借助地理信息系统对可能淹没区域进行计算和模拟。具体来说，地理信息系统在水利工程信息化中的应用价值包括：①地理信息系统具有三维可视化功能，能够将地理信息数据转化成直观的三维立体模型，在此基础上进行水利工程的建设、设计等，能够取得更突出的成果。②地理信息系统具有数据真实详尽的特征，基于地理信息系统而确定的水利工程路线，显然具有更突出的合理性。③地理信息系统具有数据重组功能，能够对复杂的空间数据进行优化重组，这对水利工程信息化有一定的积极作用。④通过地理信息系统的模拟计算功能，工作人员得以对水利工程项目的影响范围及影响的效果进行分析，这对于提升水利工程信息化管理质量有不可估量的重要价值[3]。

2 基于GlS的水利工程信息化系统总体设计

我国的水资源并不丰富，人均水资源更是极为匮乏，然而在社会发展过程中，水资源浪费问题仍然存在、水资源需求却不断增长，尽快优化水利工程设计、建设质量，是解决水资源问题的不二之选。近年来，我国的信息化技术越来越成熟，地理信息系统的功能更是越来越完善，尽快构建基于GIS的水利工程信息化系统，是未来工作的重中之重。

2.1 系统建设总体需求

近年来，我国的水利工程信息化建设不断取得新成果，水利工程信息化的目标越来越轻易，根据实际工作经验来看，目前建设水利工程信息化系统的需求主要集中在：①让水利工程建设投资更加合理。利用基于GIS的水利工程信息化系统，建成适用于投资决策的投资解析工具，从而对水利工程资金投入中各种信息数据进行妥善管理，让数据测算和决策指标评估效果得到提升，以便于优化投资决策的质量，降低水利工程投资风险。②对投资建造全程实施集中管理。水利工程项目的相关利益方都需要借助信息化系统，对其进行统一管理，对水利工程项目中各个投资点以及运行情况进行即时性控制，保证水利工程项目顺利建成。③确保系统具有自适应性。水利工程项目本身有一定的复杂性，且不同的水利工程有着截然不同的特点，基于GIS的水利工程信息化系统必须要具有一定的自适应性，才能够适应不同的水利工程项目需求。④实现项目运营监控和报警。不同的水利工程项目、不同的项目建设阶段都有其截然不同的特点，借助基于GIS的水利工程信息化系统对项目不同指标进行监控，每隔一段时间进行一次数据抓取和比对，能够及时发现项目异常数据并进行报警，提升水利工程项目自动化监管质量。不难看出，基于GIS的水利工程信息化系统需要具有多方面的功能，才能发挥应有的作用，工作人员可在充分了解基于GIS的水利工程信息化系统设计诉求的基础上，对其进行总体架构设计[4]。

2.2 系统总体架构设计

根据目前常见的系统集成和业务系统设计范式，对基于GIS的水利工程信息化系统设计诉求进行分析，最终确定本系统采用云平台方式对用户提供服务，并通过表现层、业务层、服务层、数据持久化以及云容器五层结构的形式搭建系统平台，从而确保系统资源能够得到妥善的分层分配和管理，提升系统运行效率和应用效果。根据实际情况来看，五层架构设计方案具备较好的业务扩容能力，可以更好地适应不同项目的业务需求，不会对其他层的运行产生影响，在此基础上，将数据存储、服务器中间件与业务分离，能够确保在需要扩展性能的情况下不会对业务层造成影响。

3 水利工程信息化系统关键模块设计

3.1 总体功能模块设计

上文中简单地介绍了基于GIS的水利工程信息化系统的整体诉求和总体架构设计思路，以此为基础对基于GIS的水利工程信息化系统的总体功能模块进行设计。具体来说，该系统应该具有经费管理、文档管理、投资与合同管理、综合管理、事务管理、采购管理、安全以及质量管理等一系列功能性模块，系统设计人员应着力做好不同功能模块的数据隔离工作，结合权限分配模式，实现用户权限的分级管控，另外还需要实现系统平台与地理信息系统的集成设计目标。

3.2 核心功能模型设计

为了确保基于GIS的水利工程信息化系统能够正常稳定运行，在进行模块设计的过程中，需要对各个模块的运行逻辑进行理顺，并在此基础上对基于GIS的水利工程信息化系统的核心功能模型进行设计。①投资控制模型。系统的投资控制功能模块属于比较重要的模块之一，它能够从WBS和各个经费科目之间进行管理，实现对水利工程项目投资的概算管理、预算管理等目标，特别是WBS和经费科目更是投资控制模型的根本和基础，通过这两方面内容，系统可自动分摊合约以及概算等信息，进而对水利工程投资进行有效控制。②采购模型。水利工程项目建设工作比较复杂，包含多方面工作，而采购工作无疑是其中最重要、最具管控价值的工作之一，除了常规意义上的购买之外，采购工作还包括招标、仓储等整套采购业务内容，优化基于GIS的水利工程信息化系统的采购模型，能够使其在实际采购工作中，为工作人员提供采购信息参考、合约订单管理等方面的支持。③质量控制模型。水利工程项目的管理工作非常复杂，工作人员往往需要付出大量时间和精力对其进行质量控制，因此在设计基于GIS的水利工程信息化系统的过程中，必须要加强质量控制模型建设，通过强化品质目标、品质项目分割、品质签证方案以及品质评定等方式，提升水利工程质量控制有效性。④HSE管理模型。HSE是一种以健康、安全以及环境为主要管理对象的模型，它能够在水利工程项目安全管理等方面发挥积极作用，在设计基于GIS的水利工程信息化系统的过程中，工作人员应以加强资料库的建设、安全经管系统的建设以及安全实施方案等为出发点，让HSE模型同时具有危险源甄别以及管控能力，从而根据水利工程项目实际情况甄别危险源等，提升水利工程项目安全管理效果。⑤业务流程引擎。基于GIS的水利工程信息化系统包含多个重要的模型，而流程引擎无疑是其中最重要的组成部分，它能够对系统各个功能模块及运行流程进行实现和管理，比如文档、合同、采购业务等需要在业务流程引擎的支持下进行，借助流程引擎的功能，水利工程项目将能够得到规范化审批和管控[5]。

3.3 水利工程信息化系统应用评估

基于GIS的水利工程信息化系统，具有不可忽视的应用价值，从某省份实际的建设成果来看，基于GIS的水利工程信息化系统确实能够有效提升整体经管业务和资金效率水平，对水利工程相关业务有一定的积极作用。另外，其具体的应用优势还包括：①实现了远程决策控制。在基于GIS的水利工程信息化系统的支持下，工作人员可以通过移动智能设备实现业务处理目标，这解决了传统业务模式下存在的一系列问题，工作人员不再受到时间空间限制，决策控制效率必将得到进一步提升。②实现了内部管理的规范化和程序化。在基于GIS的水利工程信息化系统的支持下，所有管理控制流程都趋向于规范化和程序化，这在一定程度上优化了水利工程项目运行效果。

4 结束语

水利资源是十分重要的基础性资源，加强水利工程项目管理控制，保证水利工程项目建设及运行水平，是所有工作人员必须要为之努力的重要课题。借助地理信息系统的功能以及信息化平台的作用，对基于GIS的水利工程信息化系统进行设计，明确其总体框架、功能模型等，能够从根本上解决传统水利工程信息化中存在的一系列问题。在今后的工作中，应结合实际工作经验，对基于GIS的水利工程信息化系统设计要点进行进一步研究。