三維基礎地理信息系統(tǒng)在抽水蓄能電站建設規(guī)劃中的運用

文/徐艷群 叢中方 錢志強 呂恰旭 苗忠艷

地理信息系統(tǒng)GIS能夠?qū)碗s的施工過程通過簡單圖像進行描繪，具備強大的空間分析和圖像顯示功能，能夠?qū)F(xiàn)實中的地理信息和相關屬性有機融合起來，進一步為水利水電工程建設規(guī)劃提供直觀形象的數(shù)據(jù)支持，進而能夠?qū)崿F(xiàn)高效工程信息管理。但從目前應用現(xiàn)狀來看，隨著水利水電工程信息管理要求越來越高，GIS系統(tǒng)在實際運用中還存在很多不足，無法滿足目前用戶對于空間信息的管理，因此還需要借助其他輔助決策技術來克服這一問題。

1 三維基礎地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢

快捷性。利用GIS系統(tǒng)能夠了解項目建設規(guī)劃方案具體情況，能夠動態(tài)反映施工導流面貌情況，及時采取有效防護措施，有效控制建設施工進度，能夠?qū)ㄔO工程施工情況進行實時監(jiān)控管理。

高效性。利用GIS能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的管理及可視化分析，進一步對監(jiān)測過程中的大量數(shù)據(jù)進行管理和分析，防止人為錯誤，提升數(shù)據(jù)的準確度。

便捷性。GIS系統(tǒng)能夠通過可視化圖形顯示，方便進行信息查詢，同時該系統(tǒng)輸出功能能夠?qū)θ我鈱傩陨山y(tǒng)計量表，進而簡化監(jiān)測工作任務，能夠?qū)崿F(xiàn)全國水利工程建設規(guī)劃監(jiān)測網(wǎng)絡的連接。通過Web GIS系統(tǒng)能夠建立與全國水利工程建設規(guī)劃監(jiān)測網(wǎng)絡的連接，實時顯示工程在建設過程中存在的規(guī)劃問題，強化各有關部門對建設規(guī)劃的監(jiān)控。能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的集成，利用GIS系統(tǒng)對建設項目開發(fā)進行預測，能夠為建設規(guī)劃方案提供重要參考依據(jù)。WebGIS也被稱為是網(wǎng)絡GIS，隨當前信息化建設的發(fā)展，可以將web瀏覽器作為應用平臺，利用互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)共享到Web上供用戶進行數(shù)據(jù)瀏覽，此外還可以進行多種空間檢索和空間分析。在當前水利工程建設中所需要的數(shù)據(jù)主要為文字和圖形為主，但要想快速獲取一些地理信息和大量空間數(shù)據(jù)需要將其數(shù)字化，以信息數(shù)字化形式直觀顯示復雜的施工過程，進而能夠發(fā)揮GIS在水利工程建設規(guī)劃中的應用價值。

2 工程案例分析

在本研究中，我們以山東文登抽水蓄電站作為研究對象，該工程裝機容量1800MW，包括開關站，水庫，改建工程，地下廠房，輸水系統(tǒng)等新建工程，預計施工周期為78個月，在整個施工中涉及范圍較廣，開挖、填筑土石量相對較大，同時會形成大面積裸露邊坡和廢棄物。如果在施工中防護措施不到位將會導致出現(xiàn)嚴重的建設安全質(zhì)量問題，比如可能會引發(fā)土體崩塌，局部滑坡等問題，對當?shù)丨h(huán)境來說產(chǎn)生不利影響。在建設工程中開展建設規(guī)劃監(jiān)測，能夠全面掌握當前該地區(qū)的土壤浸蝕情況，進一步驗證建設規(guī)劃設施的安全性，分析建設規(guī)劃方案的效果，根據(jù)檢測結果及時完善措施，利用空間信息技術進一步強化和推進建設規(guī)劃監(jiān)測工作。

3 建設規(guī)劃監(jiān)測信息系統(tǒng)

首先從系統(tǒng)的設計上來看，該系統(tǒng)是由GIS系統(tǒng)、數(shù)值分析、結果輸出、模型庫共同構成的，其中監(jiān)測數(shù)據(jù)主要是以屬性和空間數(shù)據(jù)格式輸出，能夠儲存在相應的數(shù)據(jù)庫中，通過系統(tǒng)運算和模型分析，能夠?qū)Y果通過圖表形式輸出，同時系統(tǒng)設置數(shù)據(jù)接口能夠利用IS等技術與建設規(guī)劃網(wǎng)絡進行連接，能夠及時將檢測結果反饋到上級有關部門。從數(shù)據(jù)輸入上來看，開發(fā)建設規(guī)劃監(jiān)測工作的建設項目其具體的檢測內(nèi)容包括：建設規(guī)劃狀況、防治措施以及影響建設規(guī)劃工作開展的重要因素。最終監(jiān)測結果獲得的數(shù)據(jù)是以空間和屬性數(shù)據(jù)的形式輸入到數(shù)據(jù)庫中，具體的數(shù)據(jù)特征如表1所示。

從數(shù)據(jù)庫和模型庫設計上來看，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要包括屬性和空間數(shù)據(jù)庫兩種，能夠用于屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)的儲存、調(diào)取，模型庫主要儲存于系統(tǒng)運算模型中，在建設規(guī)劃信息系統(tǒng)中需要建立土地整治率，治理度指標模型以及建設規(guī)劃控制比模型，能夠用于評價建設規(guī)劃情況。從GIS系統(tǒng)的統(tǒng)計分析角度上來看，利用該系統(tǒng)能夠?qū)λ斎氲臄?shù)據(jù)進行邏輯分析計算，最后輸出準確的結果。

表1：數(shù)據(jù)的幾何特征

從數(shù)據(jù)輸出的相關設計來看，具體為：

查詢功能。能夠?qū)ο到y(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行雙向查詢，根據(jù)屬性對圖形進行查詢，能夠?qū)Φ貕K屬性完成相應的數(shù)據(jù)查詢。比如在圖形中選取建設規(guī)劃區(qū)進行信息查詢，彈出對話框中包含該地區(qū)的監(jiān)測時段，雨量，土壤腐蝕情況，建設施工情況等信息，同時還能夠?qū)崟r動態(tài)的查詢該區(qū)域。在具體建設過程中的日徑流量變化情況。根據(jù)用戶屬性進行相應的圖形查詢，該功能能夠用于工程建設規(guī)劃情況的查詢以及建設效果實施查詢，比如可以在查詢條件中輸入土壤侵蝕度高于500的條件，則可以在圖形上顯示出相應的區(qū)域。

專題圖。用戶根據(jù)自己所需屬性生成專題圖，一般包括植被蓋度圖，建設規(guī)劃防治效果圖，統(tǒng)計圖表，根據(jù)用戶要求可對統(tǒng)一監(jiān)測要素進行關系圖表設計，也可生成不同時間段的監(jiān)測變化趨勢，比如一個季度降雨量的預測趨勢圖，工程在不同時間段內(nèi)的建設規(guī)劃防治措施，施工進度圖，各個防治區(qū)中土壤侵蝕度關系量表等。防治指標，我們可以通過模型計算建設規(guī)劃治理度，控制比，植物覆蓋率等相關指標，能夠用于評價該地區(qū)建設規(guī)劃的具體防治效果。

其他功能。通過系統(tǒng)調(diào)閱相關的信息，包括建設規(guī)劃方案的報告書，設計變更方案以及監(jiān)理資料等，能夠與建設規(guī)劃監(jiān)測網(wǎng)絡進行有效連接。在本研究中利用該系統(tǒng)所獲得的建設規(guī)劃監(jiān)測成果，可通過MIS技術運用于當?shù)厣霞壊块T的建設規(guī)劃現(xiàn)有網(wǎng)絡中，能夠?qū)尤珖慕ㄔO規(guī)劃監(jiān)測網(wǎng)絡，便于將檢測結果及時反饋到上級有關部門，強化上級部門對于工程建設中建設規(guī)劃情況的實時監(jiān)控，為制定有效決策提供參考。

4 系統(tǒng)的界面設計

三維基礎地理信息系統(tǒng)以Windows作為平臺，采用C++語言編程,該系統(tǒng)具有良好的可視化效果，在建設規(guī)劃監(jiān)測項目過程中運用三維基礎地理信息系統(tǒng)，能夠在數(shù)據(jù)管理、可視化分析、空間分析等方面進行龐大數(shù)據(jù)分析，提高監(jiān)測效率，強化監(jiān)測進度，便于原數(shù)據(jù)查詢，能夠?qū)崟r反映建設規(guī)劃情況。同時能夠?qū)尤珖ㄔO規(guī)劃監(jiān)測網(wǎng)絡，強化上級部門對于工程進行建設規(guī)劃監(jiān)控。IS是地理信息獲取的重要手段，在GIS系統(tǒng)中運用IS能夠快速調(diào)取多種參數(shù)，提高數(shù)據(jù)的處理能力，由于雙精度條件的限制，當前IS主要用于大比例尺宏觀監(jiān)測，隨著計算機技術的發(fā)展，未來IS技術將逐漸趨向于微觀監(jiān)測。目前，有關部門在項目建設規(guī)劃方案中嘗試引入IS技術，因此在系統(tǒng)監(jiān)測中需要注意IS的應用，能夠為其引入微觀監(jiān)測提供依據(jù)。利用GPS可獲取準確的位置，不過GPS與GIS合成能夠?qū)⑺{(diào)查的信息輸入到GIS系統(tǒng)中，用于圖層生成，便于后續(xù)的監(jiān)測任務。利用土壤侵蝕模型分析該地區(qū)的土壤侵蝕程度，是對該地區(qū)建設規(guī)劃實施效果以及對某地區(qū)土壤侵蝕的綜合評價工具。此外，由于傳統(tǒng)GPS精確度低，在實際監(jiān)測中需要提高監(jiān)測精確度，并且國內(nèi)缺乏統(tǒng)一建設規(guī)劃模型，項目建設開發(fā)的模型主要為區(qū)域建設規(guī)劃模型，其精確度較低，利用三維基礎地理信息系統(tǒng)能夠?qū)λ@得的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)集成分析，進而為建設規(guī)劃模型的模擬提供思路。

5 小結

總而言之，在當前抽水蓄電站項目建設開發(fā)過程中將三維基礎地理信息系統(tǒng)運用于建設規(guī)劃監(jiān)測系統(tǒng)中，能夠提高數(shù)據(jù)分析處理能力，能夠為該地區(qū)建設規(guī)劃方案實際效果提供精確的評價。