水利工程信息模型理论与应用研究
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【摘 要】随着科学技术的发展，我国各个行业向着信息化的方向发展。水利工程作为我国建设当中的重点工程，也在不断的向着信息化方向迈进。但是在水利工程信息化进程中还存在着集成化程度低、智能化程度不高以及标准化程度低等问题，工程各阶段使用各自的“模型”而导致“信息孤岛”现象，究其原因，是由于缺乏对信息资源的结构化组织和有效的信息交换。为解决此问题，文章当中从BIM系统方向入手，建立覆盖水利工程全过程的信息模型系统，以提高水利工程的信息化水平和生产效率。
【关键词】水利工程；信息模型理论；BIM；应用
1.提升水利工程信息化水平的重要意义
在水利工程实施过程中运用信息技术以提高质量和效率己成为共识，但目前的技术应用大部分为特定功能的局部实现，如项目全生命期的某个阶段或某个专业。从贯穿于水利工程整个生命期的信息集成与沟通这个基本问题入手研究覆盖工程建设全过程的信息应用系统，为彻底改变工程各个阶段的“信息孤岛”现状，提高水利工程的信息化水平和生产效率具有重要意义：
1.1深入研究和吸收建筑信息模型（BIM）基本理论和技术成果，结合水利水电工程管理模式和信息资源特点，提出面向水利工程全生命周期信息管理的水利工程信息模型体系与架构，参照工程信息分类与编码国际标准、信息描述国际标准，研究构建水利工程信息模型的相关理论和关键技术，为以水利工程信息模型为载体的项目不同阶段的信息集成、共享和传递，为面向水利工程全生命周期的信息管理提供技术支撑和理论方法。
1.2针对BIM应用和水利工程信息化的实际，研巧水利工程建设领域信息化的BIM方法，通过解决水利工程信息标准化分类与编码问题、统一表述等问题，在实现BIM应用领域扩展的同时建立水利工程信息资源利用的标准机制，为水利工程信息化高效率高质量服务工程本身奠定基础。
1.3提出的基于IFC标准扩展的水利工程信息模型统一描述系统和集成进度、质量信息的设计施工一体化集成管理平台，验证了水利工程多用户、多阶段的数据统一共享和交换的可行性和有效性。这项研究综合利用BIM技术，对提高项目的设计，建设和运营管理具有很高的实用价值，对提高科学管理的质量和工作效率，发展水利信息化具有重要意义和广阔前景。
2.水利工程信息管理澳式现状
通过调查研究，水利工程建设领域的信息管理模式主要有人工和利用信息系统两种：
2.1人工管理模式
人工管理模式依然是目前大多数水利工程项目采取的信息管理模式，其主要方式是人工或者通过计算机单一功能办公软件工具，基于自定义的信息编码、流程等进行。该模式虽然采用计算机工具，但信息处理依然主要依靠人工，容易造成信息存储混乱，信息的准确性和一致性也很难保证，信息查询、使用效率低。
2.2利用信息系统管理模式
随着现代信息技术的发展，尤其是大型水利项目复杂的信息管理需求，基于特定功能的信息管理系统开始得到应用。信息系统管理模式己在水利工程的勘察设计、施工监理质量控制施工安全管理、移民管理等方面进行了运用，归纳起来，主要是下三种方式：
2.2.1独立的项目管理软件方式
借助于当前流行的项目管理软件，只对迫切需要的项目需求进行相应的文档信息管理。如可进行计划管理、跟踪控制、实时进度信息输出的微软Microsoft Project，还有只进行简单的进度管理的美国Primavera公司的Primavera Project Planner（简称P3）项目计划管理软件，该软件己在H峡、小浪底、二滩等大中型水利水电工程进行了运用。
2.2.2系统软件改造方式
根据项目的实际情况，通过购买集成的MIS系统软件加改造，使已成熟的系统可以匹配于当前实际需求，实现快速得到并使用管理信息系统的目的。如基于化科软PMS王程建设管理系统开发的黄河公伯峡工程、广蓄惠州抽水蓄能电站工程建设管理系统等系统软件在改造时可集成己有的管理模块，也可引入其他项目管理软件。由于水利工程的个体差异很大，采用此方式往往导致现有软件的改造工作量巨大，有时甚至超过重新研发。
2.2.3专项型MIS系统开发
联合软件开发组织和水利工程专业技术人员，将各自专业特长相结合的基础上，针对特定工程的管理需求，开发专项性的MIS管理系统。如长江水利工程监管信息系统、三峡管理信息系统等均采用此方式。该方式优缺点明显，优点是针对性强，具备轻松满足具体功能需要的能力；缺点是通用性不强，开发周期长，难度和风险较大。综上所述，信息系统在水利工程信息管理中的使用并未完全取代人工为主的管理模式。此外，己有的水利王程信息管理系统仅针对某个特定工程、某个特定阶段、某项特定功能，缺乏全生命周期的信息集成、共享和传递管理，在不同阶段不同参与方之间的信息互用性和复用性方面还需提高。
3.水利工程信息模型分類和编码标准
依据ISO 12006—2信息分类的体系框架，引用国标《建筑工程设计信息模型分类和编码标准》（己完成征求意见稿，即将发布），同时引用国标《地理信息分类与编码规则》（编号为GB/T25529—2010），制订适用于水利工程全生命周期内各阶段信息模型的分类和编码，对应国际上的IFD（国际语义框架），依据该标准，可把水利水电工程的信息进行有效分类、数字化编码，从而保障工程信息在相关各方么间准确、迅速地传递。
3.1水利工程信息模型分类框架
水利工程信息模型分类体系框架也是基于过程的，就是经历水利工程的阶段过程将建设资源建成项目成果：即从建设资源投入，到建设过程生产再到最后产出建设成果。基于此框架，将水利工程信息模型中的对象按照建设资源、建设过程、建设成果和其他四大类进行划分。诸如人员、工具、信息、组织等属于资源范畴；项目阶段、职能等划为过程对象；建筑实体、工项、构件等是建设成果；用其他将地理、属性、材料等信息归类。水利工程与地理信息和工程地质信息密不可分，因此该分类框架体系需包含地理和地质信息，并归为其他类别里。参照国标《地理信息分类与编码规则》，在相应的地理要素和地质要素类目下进行针对水利工程的信息扩展。 3.2水利工程信患分类与编码成果
水利工程信息模型分类采用线面结合的分类法，共20个分类表：
3.2.1表50-按功能分建筑物，按此表可根据特性或功能对水利水电工程建筑物进行分类。
3.2.2表51-按形态分建筑物，按此表可根据形态特征对水王建筑物进行分类。
3.2.3表52-按功能分建筑物空间，按此表可根据特性或功能对水工建筑物空间进行分类，由于水工建筑物大多为块体结构，空间包括实体空间。
3.2.4表53-按形态分建筑物空间，按此表可根据封闭程度特征对水工建筑物空间进行分类。
3.2.5表14-元素，按此表可根据特征或功能对建筑元素进行分类，引用国标。
3.2.6表15-工作成果，按此表可根据工作类型特征对水利工程工作成果进行分类，引用国标。
3.2.7表54-水利工程构件，按此表可根据特征或功能对水利工程构件进行分类。
3.2.8表55-水利工程工项，按此表可根据工作类型特征对水利工程工项进行分类。
3.2.9表21-行为，按此表对行为进行分类，引用国标。
3.2.10表22-专业领域，按此表对专业领域进行分类。引用国标，并基于国标进行
类目扩展
3.2.11表60-水利工程项目阶段，按此表对水利工程项目阶段进行分类。
3.2.12表30-水利工程产品，按此表根据功能和材料特征对水利工程产品进行分类，该表引用国标，并在适当的类目下扩充水利工程产品。
3.2.13表71-水利工程人員角色，用于分类水利工程人员角色。
3.2.14表72-水利工程组织角色，用于分类水利工程组织角色。
3.2.15表32-工具，按此表根据特征或功能对工具进行分类，引用国标。
3.2.16表33-信息，按此表对信息进行分类，引用国标。
3.2.17表40-材料，按此表对材料进行分类，引用国标。
3.2.18表41-属性，按此表对属性进行分类，引用国标。
3.2.19表59-水利工程特性，按此表对水利工程特性进行分类，引用国标。
3.2.20表60-地理信息，按此表对水利工程地理及工程地质信息进行分类。引用国标《地理信息分类与编码规则》，并在类目“综合水利设施”下对水利工程地理要素进行扩展，同时在类目“地层与岩体（带）要素”及“地质灾害分布区划地质灾害类型”下对水利工程地质信息进行扩展。
结语
综上所述，对信息分类及编码的基本理论、分类标准、我国水利工程信息分类体系进行了研究分析，基于水利工程信息模型系统的体系与架构，构建适用于不同阶段以及不同专业之间的水利工程信息分类标准和统一编码，编制了关键的分类表，涵盖水利工程建设资源、建设过程以及建设成果中的信息资源，为信息数据的规范化、标准化使用，为水利工程信息模型系统的实现打下基础。
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