水利工程施工管理信息化管理模型構建

王篤豐

（黑龍江省水利水電集團有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

0 引言

在社會快速發展的新時期，水利工程數量不斷增加，規模不斷擴大，面對的施工環境復雜性也不斷提升，因此，如何進行管理模式創新，如何有效使用新技術，強化管理效果，成為社會關注的熱點話題[1]。尤其是信息計劃技術，日漸成熟且被應用于多個領域，效果顯著，所以，在水利工程施工管理中，有效使用信息化技術成為一種趨勢，應加強研究。

1 水利工程施工管理信息化技術應用必要性

通過實踐研究，水利工程施工管理信息化技術應用具有必要性，具體表現在以下3點：1）實時管理。在實踐過程中，為了強化水利工程的管理效果，必須做到及時發現問題，及時解決問題，避免問題影響擴大化[2]。因此，需要建立實時管理體系，這樣才能滿足現實需求。而信息化技術的研究與應用，屬于實時管理系統建立的關鍵環節，可以借助信息的搜集、存儲、分析等實現實時管理，所以，信息化技術在水利工程施工管理中應用具有必要性。2）自動化管理。隨著水利工程施工管理的發展，自動化管理已經成為一種趨勢，通過這一模式的應用，能夠降低管理成本，提升管理效率，從而實現水利工程優質高效開展的目標[3]。在自動化管理系統設計與運行過程中，需要相應的信息化技術作為支撐，才能實現自動化功能，提升管理系統的信息化水平，所以，信息化技術應用具有必要性。3）風險管理。新時期背景下，水利工程施工管理工作開展，必須注重風險管理，有效進行風險識別、分析、評價和防控，做到防患于未然，這樣才能降低問題發生率[4]。在這一工作開展時，有效使用信息化技術，有利于風險管理相關信息的搜集和處理，從而實現風險評價的精準性和動態性，為風險管理策略制定提供依據，實現精準施策的目標。除此以外，在水利工程施工中使用信息化技術，能夠彌補人工管理的不足之處，降低施工管理難度，提升施工管理質量。例如使用大數據、云計算等技術，對施工中的數據信息統計分析，從而減輕工作人員的工作壓力，提升其工作效率和質量?？傮w而言，水利工程施工管理信息化技術應用具有必要性，應在有關方面加強研究，強化其應用效果。

2 水利工程施工管理信息化技術應用原則

基于上述分析可知，在水利工程施工管理中應用信息化技術屬于一種必然，但是，在具體應用中需要遵循相應的原則，強化其應用效果，經過總結，主要原則如下所示。

2.1 實用性原則

在實踐過程中，水利工程施工管理使用信息化技術的主要目的是為了提高施工管理水平，達到預期目標和效果，使施工管理更高效[5]。如果相關技術使用并不能達到這一目標，便導致其現實意義不足，應用合理性有待提升。除此以外，水利工程施工管理信息化技術應用，還應解決施工管理中的問題，降低施工管理的風險，優化施工管理體系，針對性解決未采取信息化技術之前施工管理的不足之處，這樣才能體現其實用性。例如在未使用信息化技術之前，存在信息統計分析能力不足，數據信息挖掘效果較差的問題，可以在使用信息化技術時，加強數據信息統計分析，強化挖掘功能，從而為施工管理提供更有力的支持。

2.2 安全性原則

水利工程施工管理中，在應用信息化技術時必須遵守安全性原則，保證相關技術可以高效地使用，達到預期目標[6]。尤其是一些信息化技術在具體應用時，需要設置相應的應用環境，否則難以正常使用。例如在使用網絡信息系統時，必須保證網路覆蓋率，網速達到要求，這樣才能保證信息獲取和傳輸的及時性。

2.3 可操作性原則

當前，水利工程施工管理中涉及的信息化技術較多，例如CAD繪圖技術、網絡通信技術、數字掃描技術、移動遙感技術等，每種技術應用時的操作難度各有不同，應在具體應用過程中考慮相關技術的操作性，避免因技術操作難度過高，而增加操作風險[7]。

3 水利工程施工管理信息化技術應用策略

3.1 移動遙感技術應用

在施工管理過程中，可以使用移動遙感技術實時采集施工現場信息，其準確度較高，時效性較強，從而備受關注。例如使用無人機遙感技術對施工現場信息進行采集時，主要借助航空器對目標區域信息進行搜集，這一技術具有較強的兼容性，可以同時搜集多種類型的信息，增加信息搜集的數量，相對較為全面[9]。但是，在使用移動遙感技術進行水利工程施工管理信息搜集時，應明確信息搜集區域、信息搜集環境、信息搜集主要對象，避免信息搜集數量過多，從而導致處理難度較大[10]。與此同時，還要考慮信息搜集過程的干擾因素，例如一些信號干擾、建筑遮擋等，以免其影響施工信息搜集。

3.2 網絡通信技術應用

通常情況下，水利工程施工環節較為復雜，存在分包的情況，這屬于工程建設中常用的一種模式，但是，如果分包單位較多，彼此之間的交流與協作便成為施工管理中的重點。只有保證其交流的及時性、高效性，才能強化合作效果。所以，在有關方面可以使用網絡通信息技術，建立施工管理信息共享服務中心，及時進行信息交流與溝通。除此以外，在施工管理過程中，可以在現場安裝相應的監控設備，及時進行施工信息搜集，而搜集得來的信息，需要通過網絡通信技術對其進行傳輸，因此，網絡通信技術屬于水利施工管理中的“橋梁”。

3.3 數字掃描技術應用

數字掃描技術是在計算機技術基礎之上發展而來，可以對水利工程施工相關的數據信息進行匯總處理，具有較強的統籌處理能力。在使用這一技術過程中，可以對水利工程施工信息進行掃描，并將匯總之后的數據統一輸入至處理系統中，使數據處理更集中，從而避免分散處理帶來的復雜性問題。經過實踐研究總結，這一技術優勢表現在數據信息采集完整性較高、分層處理數據，有利于確定施工環境銜接點，從而便于施工管理信息處理。

3.4 數據庫技術應用

在水利工程施工管理過程中，為了防止數據遺失，便于后續統計分析工作的開展，應使用數據庫技術對相關數據信息進行存儲，便于查詢和使用。在具體操作時，應根據水利工程施工管理的實際情況，建立針對性的數據庫，作為相關數據信息存儲系統。與此同時，數據庫還具有數據信息識別、分類、安全管理、更新等功能，保證數據信息存儲的精細化，有利于數據信息后續調用。除此以外，數據庫還要與數據信息采集系統有效連接在一起，保證采集到的信息可以及時存儲在數據庫中。該文認為，在新時期背景下，水利工程施工管理中數據庫技術的應用必須進行創新，強化其服務效果。例如將某個工程管理的數據庫與其他工程管理的數據庫之間建立連接關系，或者設置公用的工程施工管理數據庫，從而增加數據庫信息量，并有利于數據之間的對比分析，便于發現和解決問題。例如將現有工程資源使用管理現狀與一些經典工程資源使用管理對比分析，總結其不足之處，進行改進和提升。

3.5 GPS定位技術應用

通常情況下，水利工程項目所涉及的建設范圍較大，與之相關的信息處理工作量較大，成為工作人員在有關方面工作開展過程中面臨的主要問題。為了減輕有關方面的工作壓力，保證數據信息采集工作優質高效進行，水利工程施工管理部門可以使用GPS技術解決數據信息采集問題。經過實踐研究，GPS技術可以借助互聯網搜集水利工程建設相關信息，且信息搜集過程中抗干擾能力較強，適應不同的天氣變化、提升數據采集精準性、對數據具有自動化測量功能、應急能力較為突出，因此，這一技術在水利工程施工管理中應用較廣。

4 水利工程施工管理信息化技術應用實踐

根據上述對水利工程施工管理信息化技術應用方面的相關研究，進行實踐設計，從而為相關技術和理論的實踐應用提供支持，主要以GPS技術應用為例，詳細闡釋。該案例工程屬于小型水利水電工程，所處位置環境復雜，為了加強施工管控，使用GPS定位技術。

4.1 GPS觀測方程和定位方程

根據GPS相關技術原理，設置其載波相位方程如公式（1）所示。

式中：ψ代表載波相位觀測數值；c則代表在真空狀態下的光傳播速度；f則代表載波頻率；p代表衛星與接收設備之間的距離；δp1和δpr則代表衛星產生信號在途徑電離層之后發生折射的改正值；νt1代表接收機的改正；νt2代表衛星鐘發生的改正；n代表整周未知數。

載波相位定位觀測中，接收機坐標為X、Y、Z，設置接收機的近似坐標為X0、Y0、Z0，與之對應的改正數為Vx、Vy、Vz，得出關系式如下所示：

4.2 GPS技術定位方法

在實踐中，GPS技術定位方法主要包括絕對定位方法和相對定位方法，對案例工程，使用相對定位方法，屬于一種靜態定位模式，精度較高。首先，根據工程的整體布局和管控需求，選擇7臺GPS設備分別安裝在每個測點之上，實施同步觀測，觀測時間為1h～2h。如果觀測站之間的距離在20km以上，應延長觀測時間。如果觀測站之間距離在5km以內時，可以適當縮短觀測時間，具體設置為45min。與此同時，在進行測網構建時，可以使用邊連接方法，并使用后處理軟件進行基線解算，通過平差計算求出觀測點三維坐標。經過試驗檢驗，如果使用雙拼GPS接收機，相對定位模式精度可以達到5km+1ppm°d，其中，d屬于測站之間的距離（km）。

4.3 測區控制網設置

根據案例工程實際情況，進行控制網布置。在這一過程中，應完成全覆蓋測試且避免測點過多，增加無效工作量。與此同時，還要保證其便于施策。具體如圖1所示。在整個測區布置三等和四等測圖控制網，成果為任意帶直角坐標系，測區之內存在國家二等水準點2個，在勘測中基于需求設置三等水準線，高程為1985年國家高程標準且施工控制網基準與勘測設計基礎保持相同。其中，Ⅲ07、Ⅲ12、Ⅲ03、Ⅲ14、Ⅲ04、Ⅳ01為檢測網原點，CO1k、CO2k、CO3k、CO4k、CO5k、CO6k、CO7k代表檢測三角形的頂點。

圖1 控制網

4.4 數據核檢

在觀測時，受到多種因素影響，GPS數據容易發生異常，需要對其進行核檢，核檢條件為獨立觀測環和同步觀測環，閉合條件設計如下。

GPS同步觀測環坐標分量及全長閉合差：

在上述公式中，Wx為x方向的坐標分量閉合差，Wy為y方向的坐標分量閉合差，Wz為z方向的坐標分量閉合差，W為環的全長閉合差，δ為標準差，ds代表重復基線較差，n為環基線數量，a為GPS接收機標稱精度的固定誤差，b為GPS接收機標稱精度的比例誤差，d屬于環中基線平均長度。

在進行重復基線核檢時，基線為10條，最大較差為7.0mm，最小為0mm，平均相對誤差為3.72pmm。對測距儀實測邊長進行改化，將其作為GPS外業觀測質量檢?；鶞?。

4.5 數據后處理

通過數據后處理軟件合理選擇、平差方法合理選擇、參數基準合理選擇等工作開展，可以對GPS測量結果產生直接影響。對案例工程，可以使用武漢大學的專業平差軟件《COSA》，屬于多功能平差系統，方法嚴謹，精度較高。經過分析，在上述案例中，CO2K測點所處位置的信號最弱，接收存在干擾，不便于實測，所以，將其作為最弱點，MX精度為0.22cm，MY精度為0.18cm，MP精度為0.28cm。CO3k—CO7K屬于實際測量中，所有三角形的最弱邊，原因在于其經過位置地形復雜，干擾物較多，不便于測量，將其定為最弱邊，測量精度符合要求，在標準之內。

基于上述軟件實施數據后處理，得出控制點成果和精度：在X維度CO1KZH、CO2KZH、CO3KZH、CO4KZH、CO5KZH、CO6KZH、CO7KZH的測量偏差均在3.0mm以內，CO7KZH偏差最小為1.6mm，CO2KZH偏差最大，為2.6mm，分析其原因，主要在于CO2KZH屬于最弱點，干擾較多，不便于測量。在Y維度，每個測點的偏差均在2.0mm以內，在Z維度，測量誤差均在3.0mm以內。由此可見，本次測量所得結果精度較高，均在相關要求范圍之內，提升了測量精準性，這就再次證明使用GPS技術進行水利工程施工管理，有助于提升管理質量。但是，由于不同測點所處的位置不同，在測量時會受到一定的干擾，所以，應在測控網布置時，盡量消除外界因素的干擾，提升測量精準度。還有一點，則是在開展相關測量工作過程中，應注重相應設備的選擇和維管，保證其性能良好，從而有利于信號接收，盡量消除設備帶來的測量精度影響問題。

5 結語

綜上所述，水利工程施工管理工作開展過程中，必須注重信息化技術的應用，這屬于社會發展的必然。在具體應用時，應遵循可操作性、安全性、規范性和實用性原則，并有效使用移動遙感技術、網絡通信技術、數字掃描技術、數據庫技術、GPS定位技術等，并根據工程實際情況，進行GPS定位技術應用實踐設計，為水利工程施工管理信息化工作開展提供有力支持。