浅谈南水北调中线工程地理信息管理系统建设构想

郏红伟

南水北调中线干线工程建设管理局 河南 郑州 450000

1.地理信息系统

地理信息系统（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，其核心是用计算机来处理和分析地理信息。地理信息系统软件技术应用于国防、资源调查、环境评估等国民经济诸多方面。比如一个地理信息系统(GIS)能使应急计划者在自然灾害的情况下较易地计算出应急反应时间，或利用GIS系统来发现那些需要保护不受污染的湿地或水源。

2.南水北调中线工程

南水北调中线总干渠总长1431.9km，输水形式以明渠为主，沿线穿越长江、淮河、黄河、海河四大水系的700余条河流，共有各类建筑物1700余座。工程运行管理5年来，安全输水200多亿立方米，惠及1亿以上人口，取得了卓越的成绩。其运行管理大致分为输水调度和工程维护两大方面，包括许多的专业，如防汛应急、维修养护等。

3.南水北调中线工程地理信息系统

3.1 目标设想

南水北调中线工程地理信息管理系统（NSBDZXGIS），进一步提高工程运行管理的科学性、精准性和信息化水平。

3.2 前期任务

任务的顶层设计，主要是围绕运行管理目标设置各专业所要数据及实现技术。基础数据为沿线一定范围内的详细的大比例尺地图，定时进行更新，可适时进行查询、统计、分析等功能。

防汛应急管理专业需要数据为工程本身设计图纸、工程沿线地质、水文、地貌、河流、水库、气候、天气预报及应急队伍、应急物质等信息。如出现险情，对出险部位的相关信息可实时查询，应用实时数据进行事态评估，为险情的处置提供决策依据。

输水调度管理专业需要数据为渠道设计参数、渠道水位、霎时流量、流速、地下水位高度、闸门状态、设备运行情况等。利用信息技术对水位、流速等可进行实时的可视化的三维监控，并通过调度系统进行有效控制，对藻类生长、污染物的扩散情况进行模拟分析，必要时为应急调度提供重要的技术支持。

维护专业可按细化专业进行数据采集，如土建需采集维护标准、管理办法、工程本身的结构形式、相关的尺寸、施工工艺、维护相关单位信息等；如机电专业需采集设备设施数量、型号、服务年限、功能、维护项目及频次、维护状态、维护单位等信息。

安全管理专业需要采集人员、车辆信息，利用高清视频、人脸识别技术进行实时监控。

总之，数据是系统有效运行的基础，需通过设计研究确定，并在实践中逐步完善和调整。

3.3 时空数据获取和整理

①数据获取。目前正在来临的是无所不在的时空大数据时代，将从空天地专用传感器扩展到物联网中非专用传感器，从而产生前所未有的时空大数据。南水北调中线工程地理信息系统的相关数据获取应跟上时代步伐，引入或借用时空大数据获取技术，比如引入智慧城市已有大数据，比如借用卫星遥感、无人机、智能手机、无人驾驶汽车、智能摄像机等进行数据获取。采集方法可利用实景三维数据采集方式，特点是快速、高效，且具备几何信息完备、语义信息丰富、按需多细节层化次表达、空间关系精准等优点。再加上已有资料，包括原有的设计资料、已有的工作区域内地表、地下、工程的结构参数、设备设施信息、施工工艺以及其他各专业的各种资料，整个数据的获取将是多样的、多源的、多结构等。②数据整理阶段。数据整理阶段是对获取到的资料进行校对、分析和分类的工作，使获取到的数据条理分明。以上这些工作全部处在标准化体系的制约之下，同时这一过程被网络技术进行全面的改造，从而组成信息处理的完整流程。

3.4 数据应用-5G/6G时代下的地球空间信息

真三维实景技术，原二维空间技术表达诸多局限，无法满足南水北调中线管理的精细化、三维再现、自动调度、相关专业的态势评估等。真三维实景表达模型是室内外、地（水）上下的各类地物相关空间数据的集合，表达直观，便于分层，可用于各类空间分析和辅助决策，是一个非常智能的数据表达模型。为了最大限度地发挥各种信息技术的作用，需要实现信息集成化，就是通过多源异构数据的处理技术，特殊的数据计算技术、发现和匹配技术、时空一致性映射技术等，建立起位置精准、基准统一、属性丰富的三维数据模型。成果的查询检索可以通过数据库、网络、信息传输技术（5G/6G）来实现，数据在其间实时流转、顺畅无阻，能够充分共享。

4 结语

南水北调中线工程是国之重器，运行管理的信息化是本身的内在诉求，同时也是伴随社会信息化发展的必然要求，但工程管理信息化是一项复杂的系统工程，其中既涉及各种信息技术及其集成化应用，也涉及方法论和其它问题，要求深化对工程管理信息机理基础理论的研究。因此， 南水北调中线工程管理的信息化不可能一蹴而就，她应是经过一定的实践、充分的论证、再实践的过程。