三維基礎地理信息系統在抽水蓄能電站建設規劃中的運用

文/徐艷群 叢中方 錢志強 呂恰旭 苗忠艷

地理信息系統GIS能夠將復雜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，能夠將現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劃提供直觀形象的數據支持，進而能夠實現高效工程信息管理。但從目前應用現狀來看，隨著水利水電工程信息管理要求越來越高，GIS系統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的優勢

快捷性。利用GIS系統能夠了解項目建設規劃方案具體情況，能夠動態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，能夠對建設工程施工情況進行實時監控管理。

高效性。利用GIS能夠實現數據的管理及可視化分析，進一步對監測過程中的大量數據進行管理和分析，防止人為錯誤，提升數據的準確度。

便捷性。GIS系統能夠通過可視化圖形顯示，方便進行信息查詢，同時該系統輸出功能能夠對任意屬性生成統計量表，進而簡化監測工作任務，能夠實現全國水利工程建設規劃監測網絡的連接。通過Web GIS系統能夠建立與全國水利工程建設規劃監測網絡的連接，實時顯示工程在建設過程中存在的規劃問題，強化各有關部門對建設規劃的監控。能夠實現數據的集成，利用GIS系統對建設項目開發進行預測，能夠為建設規劃方案提供重要參考依據。WebGIS也被稱為是網絡GIS，隨當前信息化建設的發展，可以將web瀏覽器作為應用平臺，利用互聯網將數據共享到Web上供用戶進行數據瀏覽，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據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據需要將其數字化，以信息數字化形式直觀顯示復雜的施工過程，進而能夠發揮GIS在水利工程建設規劃中的應用價值。

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嚴重的建設安全質量問題，比如可能會引發土體崩塌，局部滑坡等問題，對當地環境來說產生不利影響。在建設工程中開展建設規劃監測，能夠全面掌握當前該地區的土壤浸蝕情況，進一步驗證建設規劃設施的安全性，分析建設規劃方案的效果，根據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劃監測工作。

3 建設規劃監測信息系統

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

從數據庫和模型庫設計上來看，系統數據庫主要包括屬性和空間數據庫兩種，能夠用于屬性數據和空間數據的儲存、調取，模型庫主要儲存于系統運算模型中，在建設規劃信息系統中需要建立土地整治率，治理度指標模型以及建設規劃控制比模型，能夠用于評價建設規劃情況。從GIS系統的統計分析角度上來看，利用該系統能夠對所輸入的數據進行邏輯分析計算，最后輸出準確的結果。

表1：數據的幾何特征

從數據輸出的相關設計來看，具體為：

查詢功能。能夠對系統中的數據進行雙向查詢，根據屬性對圖形進行查詢，能夠對地塊屬性完成相應的數據查詢。比如在圖形中選取建設規劃區進行信息查詢，彈出對話框中包含該地區的監測時段，雨量，土壤腐蝕情況，建設施工情況等信息，同時還能夠實時動態的查詢該區域。在具體建設過程中的日徑流量變化情況。根據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域。

專題圖。用戶根據自己所需屬性生成專題圖，一般包括植被蓋度圖，建設規劃防治效果圖，統計圖表，根據用戶要求可對統一監測要素進行關系圖表設計，也可生成不同時間段的監測變化趨勢，比如一個季度降雨量的預測趨勢圖，工程在不同時間段內的建設規劃防治措施，施工進度圖，各個防治區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建設規劃的具體防治效果。

其他功能。通過系統調閱相關的信息，包括建設規劃方案的報告書，設計變更方案以及監理資料等，能夠與建設規劃監測網絡進行有效連接。在本研究中利用該系統所獲得的建設規劃監測成果，可通過MIS技術運用于當地上級部門的建設規劃現有網絡中，能夠對接全國的建設規劃監測網絡，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劃情況的實時監控，為制定有效決策提供參考。

4 系統的界面設計

三維基礎地理信息系統以Windows作為平臺，采用C++語言編程,該系統具有良好的可視化效果，在建設規劃監測項目過程中運用三維基礎地理信息系統，能夠在數據管理、可視化分析、空間分析等方面進行龐大數據分析，提高監測效率，強化監測進度，便于原數據查詢，能夠實時反映建設規劃情況。同時能夠對接全國建設規劃監測網絡，強化上級部門對于工程進行建設規劃監控。IS是地理信息獲取的重要手段，在GIS系統中運用IS能夠快速調取多種參數，提高數據的處理能力，由于雙精度條件的限制，當前IS主要用于大比例尺宏觀監測，隨著計算機技術的發展，未來IS技術將逐漸趨向于微觀監測。目前，有關部門在項目建設規劃方案中嘗試引入IS技術，因此在系統監測中需要注意IS的應用，能夠為其引入微觀監測提供依據。利用GPS可獲取準確的位置，不過GPS與GIS合成能夠將所調查的信息輸入到GIS系統中，用于圖層生成，便于后續的監測任務。利用土壤侵蝕模型分析該地區的土壤侵蝕程度，是對該地區建設規劃實施效果以及對某地區土壤侵蝕的綜合評價工具。此外，由于傳統GPS精確度低，在實際監測中需要提高監測精確度，并且國內缺乏統一建設規劃模型，項目建設開發的模型主要為區域建設規劃模型，其精確度較低，利用三維基礎地理信息系統能夠對所獲得的監測數據進行數據集成分析，進而為建設規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過程中將三維基礎地理信息系統運用于建設規劃監測系統中，能夠提高數據分析處理能力，能夠為該地區建設規劃方案實際效果提供精確的評價。