地理信息系统技术在农业水利工程规划设计中的应用
1.1 基础地理数据采集与处理
在农业水利工程的设计与规划阶段，相关人员需要获取大量的基本地理资料，包括地形形状、地物类型、土地利用、河道分布等。但传统的资料获取途径周期长、准确性低，而GIS技术和遥感技术结合、全球定位系统相结合的应用方式更能快速而准确的获取基础资料[1]。银川市永宁县利用高清晰度的卫星影像辨别农田、小溪、道路等，同时再加入GPS定位资料，快速形成高精度数字地形模型(DTM)和土地利用图层数据库，对水利规划起到了很好的辅助作用。
1.2 工程选址与布局优化
在农业水利灌溉工程前期建设过程中，需要以GIS的相关空间分析功能为基础，例如使用Dijkstra算法解决带权有向图的最短路径问题（无负权边），采用贪心策略逐步扩展最短路径树。可以借助GIS的多源数据综合分析能力，以此将地形坡度以及地形条件、水资源分布和农田分布等因素综合考虑，以此探讨不同区域的可行性[2]。
为了缓解闽宁镇5万亩（1亩=1/15 hm2）葡萄园用水的现状，政府提出修建叶家湖水库三期项目。但存在两个方面的问题，一是往东部的库址范围内有大量的砂砾岩层，渗透率超过了每秒10 m以上，二是往西部的库址范围地表是含盐量比较高的粘土质土壤，挖掘费用比预估成本高出了40%多，并且与国家级的沙漠草场保护区的部分重叠，占了总面积的35%。技术人员通过GIS的整体综合，将1:1000的地形模型、303个地勘点以及生态红线图进行建立3D地质水文模型，通过浸没模拟以及成本分析，在东部和西部的交界处，利用表面有一层薄薄的土减少挖掘成本，在下面的是渗透率在1 m以下粉状砂，可以通过布置帷幕灌浆方法保证不泄露，坝址中心相对向东移22个百分比，节省了18万m3土石方，减少了综合工程造价14.7个百分比（节约资金约3200万元），且成功搭建了永宁县首个BIM+GIS的管理库区平台，将应急抗旱时间由原来的48 h降低至6 h，也为后期的腰石井沟水库等提供了参考模式。
1.3 规划方案的可视化展示与评估
通过GIS，可以将农业水利工程设计方案转化成可视立体化的图层呈现，便于设计人员和决策人员理解空间化分布及成果[2]。借助VR和AR，也可能会使用户深度参与到计划方案中进行互动操作，进而更容易找到计划方案的问题点[3]。
GIS能够进行多种规划方案的定量评价，通过对工程投资、灌溉面积、防洪效益等指标评价体系进行构建，并利用空间分析和统计分析技术将全部的规划方案进行打分，为规划方案的选择和决策提供科学依据。图1所示为永宁县某灌区可视化展示与管理平台（基于ArcGIS）。
