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GIS在水利水电工程建设中的应用与展望

水利水电工程多数较为庞大而复杂。如何采用科学有效的设计方法以提高设计效率，怎样直观清晰地描述复杂工程建设的施工动态过程，是提高工程设计和管理现代化水平的关键。因此，寻求新的技术和计算机辅助设计的方法成为必然趋势。GIS是近年来迅速发展起来的一门地学空间数据与计算机相结合的新型空间信息技术，它把现实世界中对象的空间位置和相关属性有机地结合起来，满足用户对空间信息的管理，并借助其特有的空间分析功能和可视化表达，进行各种辅助决策。

一、GIS在水利水电工程建设中的应用综述

将GIS应用于水利水电工程建设，以信息的数字化、直观化、可视化为出发点，可以将复杂施工过程用动画图像形象地描绘出来，为全面、准确、快速地分析掌握工程施工全过程提供有力的分析工具，实现工程信息的高效应用与科学管理，以及设计成果的可视化表达，进而为决策与设计人员提供直观形象的信息支持。这给施工组织设计与决策提供了一个科学简便、形象直观的可视化分析手段，有助于推动水利水电设计工作的智能化、现代化发展，极大地提高工程设计与管理的现代化水平，促进工程设计界的“设计革命”。

1.GIS应用于施工导截流三维动态可视化

采用GIS软件系统与其他平台结合的模式中集成模式与扩展连接模式相结合的方式来开发施工导截流三维动态可视化仿真系统。将水文实时数据库和大坝施工实时数据库等数据库存放在GIS平台的表Table中，通过Windows的DDE技术将数据传递给调洪演算、日径流模拟、导流实时风险率计算等模块，这些模块用VC++、VB等平台开发16，模拟所得数据再传回GIS平台，以图形、报表的形式输出。GIS强大的数据库管理和图形显示输出能力在这种开发模式中得到了充分利用。数据在GIS平台和VC++、VB等平台间简便迅速地传递，保证了系统开发环境的协调统一。

通过系统分解，对各子系统分别进行仿真计算和图形建模，形成初始图形数据库。各子系统的图形在GIS中以主题地图Theme的形式分层存放，图形有其对应的属性AttributesofTable与之对应，图形与属性信息具有一一对应的联系。

GIS中三维可视化过程具体表现为：首先创建和组装三维场景，接着通过三维实体建模创建三维形状。三维实体模型可以直接由其三维形体坐标参数构建，也可由二维形体生成，其高度由形体特征的几何属性提供，或由表面纹理数据提取。三维实体模型再经过纹理、光照、消隐、阴影等计算显示在三维场景中。

借助GIS强大的空间查询能力可以方便地查询任意时刻施工导流面貌及相应信息。具体实现途径是：通过仿真模块得到施工系统各方面的信息，包括主体及挡泄水建筑物几何形体面貌及其属性，各施工单元的开始时间、持续时间、水流几何形状及其属性，由此得到各施工单元任意时刻的面貌，组合起来得到施工导流系统任意时刻的整体面貌，把它贮存在施工图形库中并与其一一对应的属性数据建立联系，通过用户输入的查询时刻，查找该时刻施工图形库对应的记录，激活其所对应的图素，利用GIS的条件查询与图形显示机制，显示出该时刻施工导流场景及导流信息，如图1所示。

2.GIS应用于地下厂房施工动态演示系统

GIS三维空间数据模型主要是表达空间目标的几何信息和属性信息，同时相对独立的表达空间目标的拓扑关系。动态演示是依靠对任意时刻施工面貌的再现实现的。首先运行仿真程序得到确定方案下的洞室施工过程的信息，包括洞室开挖时间参数(持续时间、开始时间、结束时间)、进度参数、强度参数，将这些参数按工序以电子表格的形式输出。GIS读取这些数据并将其转换成相应的数据库。利用其中的时间参数，通过编程生成任一工序任意时刻的面貌Si?t(i工序t时刻的面貌)，则地下厂房系统任意时刻的整体面貌S?t=∑Si?t。演示时通过对施工面貌数据库的循环，逐条读取数据库中每条记录的形体数据及其他的相关信息，形体数据以图形的形式显示在三维图上，其他信息以文本的形式显示在信息框中。从地下厂房施工面貌动态演示系统中可以获得以下信息：

1虚拟的工程环境。应用三维动画技术，制作工程的三维模型，在计算机内虚构一个完整的工程布置，从各种各样的视角和路径都能看见。既能在远处观看工程全貌，也能就近了解细部结构。厂房、引水洞、母线洞、尾水管等建筑物结构的相互关系清晰、明了。由于GIS所特有的地形显示功能，使得地下洞室群所处的地形地貌一目了然。

2地下洞室在各个时刻的形象进度。在施工面貌动态演示系统有时间坐标轴，可观察任意时刻的形象进度和对应于该时刻的地下洞室群施工面貌。

3单项洞室开挖过程、工作面数量和开挖程序等信息。

4洞室群施工中各单洞施工的逻辑关系。

5施工期间任一时刻同时施工的活动。

实时演示能够清晰地显示单洞