三维基础地理信息系统在抽水蓄能电站建设规划中的运用

文/徐艳群 丛中方 钱志强 吕恰旭 苗忠艳

地理信息系统GIS能够将复杂的施工过程通过简单图像进行描绘，具备强大的空间分析和图像显示功能，能够将现实中的地理信息和相关属性有机融合起来，进一步为水利水电工程建设规划提供直观形象的数据支持，进而能够实现高效工程信息管理。但从目前应用现状来看，随着水利水电工程信息管理要求越来越高，GIS系统在实际运用中还存在很多不足，无法满足目前用户对于空间信息的管理，因此还需要借助其他辅助决策技术来克服这一问题。

1 三维基础地理信息系统的优势

快捷性。利用GIS系统能够了解项目建设规划方案具体情况，能够动态反映施工导流面貌情况，及时采取有效防护措施，有效控制建设施工进度，能够对建设工程施工情况进行实时监控管理。

高效性。利用GIS能够实现数据的管理及可视化分析，进一步对监测过程中的大量数据进行管理和分析，防止人为错误，提升数据的准确度。

便捷性。GIS系统能够通过可视化图形显示，方便进行信息查询，同时该系统输出功能能够对任意属性生成统计量表，进而简化监测工作任务，能够实现全国水利工程建设规划监测网络的连接。通过Web GIS系统能够建立与全国水利工程建设规划监测网络的连接，实时显示工程在建设过程中存在的规划问题，强化各有关部门对建设规划的监控。能够实现数据的集成，利用GIS系统对建设项目开发进行预测，能够为建设规划方案提供重要参考依据。WebGIS也被称为是网络GIS，随当前信息化建设的发展，可以将web浏览器作为应用平台，利用互联网将数据共享到Web上供用户进行数据浏览，此外还可以进行多种空间检索和空间分析。在当前水利工程建设中所需要的数据主要为文字和图形为主，但要想快速获取一些地理信息和大量空间数据需要将其数字化，以信息数字化形式直观显示复杂的施工过程，进而能够发挥GIS在水利工程建设规划中的应用价值。

2 工程案例分析

在本研究中，我们以山东文登抽水蓄电站作为研究对象，该工程装机容量1800MW，包括开关站，水库，改建工程，地下厂房，输水系统等新建工程，预计施工周期为78个月，在整个施工中涉及范围较广，开挖、填筑土石量相对较大，同时会形成大面积裸露边坡和废弃物。如果在施工中防护措施不到位将会导致出现严重的建设安全质量问题，比如可能会引发土体崩塌，局部滑坡等问题，对当地环境来说产生不利影响。在建设工程中开展建设规划监测，能够全面掌握当前该地区的土壤浸蚀情况，进一步验证建设规划设施的安全性，分析建设规划方案的效果，根据检测结果及时完善措施，利用空间信息技术进一步强化和推进建设规划监测工作。

3 建设规划监测信息系统

首先从系统的设计上来看，该系统是由GIS系统、数值分析、结果输出、模型库共同构成的，其中监测数据主要是以属性和空间数据格式输出，能够储存在相应的数据库中，通过系统运算和模型分析，能够对结果通过图表形式输出，同时系统设置数据接口能够利用IS等技术与建设规划网络进行连接，能够及时将检测结果反馈到上级有关部门。从数据输入上来看，开发建设规划监测工作的建设项目其具体的检测内容包括：建设规划状况、防治措施以及影响建设规划工作开展的重要因素。最终监测结果获得的数据是以空间和属性数据的形式输入到数据库中，具体的数据特征如表1所示。

从数据库和模型库设计上来看，系统数据库主要包括属性和空间数据库两种，能够用于属性数据和空间数据的储存、调取，模型库主要储存于系统运算模型中，在建设规划信息系统中需要建立土地整治率，治理度指标模型以及建设规划控制比模型，能够用于评价建设规划情况。从GIS系统的统计分析角度上来看，利用该系统能够对所输入的数据进行逻辑分析计算，最后输出准确的结果。

表1：数据的几何特征

从数据输出的相关设计来看，具体为：

查询功能。能够对系统中的数据进行双向查询，根据属性对图形进行查询，能够对地块属性完成相应的数据查询。比如在图形中选取建设规划区进行信息查询，弹出对话框中包含该地区的监测时段，雨量，土壤腐蚀情况，建设施工情况等信息，同时还能够实时动态的查询该区域。在具体建设过程中的日径流量变化情况。根据用户属性进行相应的图形查询，该功能能够用于工程建设规划情况的查询以及建设效果实施查询，比如可以在查询条件中输入土壤侵蚀度高于500的条件，则可以在图形上显示出相应的区域。

专题图。用户根据自己所需属性生成专题图，一般包括植被盖度图，建设规划防治效果图，统计图表，根据用户要求可对统一监测要素进行关系图表设计，也可生成不同时间段的监测变化趋势，比如一个季度降雨量的预测趋势图，工程在不同时间段内的建设规划防治措施，施工进度图，各个防治区中土壤侵蚀度关系量表等。防治指标，我们可以通过模型计算建设规划治理度，控制比，植物覆盖率等相关指标，能够用于评价该地区建设规划的具体防治效果。

其他功能。通过系统调阅相关的信息，包括建设规划方案的报告书，设计变更方案以及监理资料等，能够与建设规划监测网络进行有效连接。在本研究中利用该系统所获得的建设规划监测成果，可通过MIS技术运用于当地上级部门的建设规划现有网络中，能够对接全国的建设规划监测网络，便于将检测结果及时反馈到上级有关部门，强化上级部门对于工程建设中建设规划情况的实时监控，为制定有效决策提供参考。

4 系统的界面设计

三维基础地理信息系统以Windows作为平台，采用C++语言编程,该系统具有良好的可视化效果，在建设规划监测项目过程中运用三维基础地理信息系统，能够在数据管理、可视化分析、空间分析等方面进行庞大数据分析，提高监测效率，强化监测进度，便于原数据查询，能够实时反映建设规划情况。同时能够对接全国建设规划监测网络，强化上级部门对于工程进行建设规划监控。IS是地理信息获取的重要手段，在GIS系统中运用IS能够快速调取多种参数，提高数据的处理能力，由于双精度条件的限制，当前IS主要用于大比例尺宏观监测，随着计算机技术的发展，未来IS技术将逐渐趋向于微观监测。目前，有关部门在项目建设规划方案中尝试引入IS技术，因此在系统监测中需要注意IS的应用，能够为其引入微观监测提供依据。利用GPS可获取准确的位置，不过GPS与GIS合成能够将所调查的信息输入到GIS系统中，用于图层生成，便于后续的监测任务。利用土壤侵蚀模型分析该地区的土壤侵蚀程度，是对该地区建设规划实施效果以及对某地区土壤侵蚀的综合评价工具。此外，由于传统GPS精确度低，在实际监测中需要提高监测精确度，并且国内缺乏统一建设规划模型，项目建设开发的模型主要为区域建设规划模型，其精确度较低，利用三维基础地理信息系统能够对所获得的监测数据进行数据集成分析，进而为建设规划模型的模拟提供思路。

5 小结

总而言之，在当前抽水蓄电站项目建设开发过程中将三维基础地理信息系统运用于建设规划监测系统中，能够提高数据分析处理能力，能够为该地区建设规划方案实际效果提供精确的评价。