該系統(tǒng)是按照東平湖防汛“分得進、守得住、遷得出、群眾保安全”的要求,在東平湖三維電子地圖的基礎(chǔ)上,借鑒黃河下游工情險情會商系統(tǒng)、山東黃河防汛決策支持系統(tǒng)的總體思路,充分利用現(xiàn)有系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)和功能,突出汶河流域水情信息查詢、洪水預(yù)報預(yù)演、調(diào)度方案演示、決策風險分析和黃河分洪運用、東平湖蓄滯洪水決策等功能,在三維可視化平臺上建立了完整的東平湖防汛決策支持系統(tǒng)。
東平湖滯洪區(qū)位于山東省東平、梁山、汶上3縣交界處,總面積627平方公里,以二級湖堤為界分為新、老兩個湖區(qū),其中新湖區(qū)418平方公里,老湖區(qū)209平方公里。其任務(wù)是分滯黃河洪水,控制艾山站下泄流量不超過10000立方米每秒,確保下游防洪安全;同時還擔負著滯蓄汶河洪水的任務(wù)。1982年曾利用東平湖老湖分洪,2001年汶河流域發(fā)生較大洪水,東平湖老湖水位達到了建庫以來的最高水位44.38米。所以,無論是防御黃河洪水,還是汶河洪水,東平湖都具有非常重要的作用。建設(shè)東平湖防汛決策支持系統(tǒng)是山東河務(wù)局“數(shù)字黃河”規(guī)劃中建設(shè)的七大應(yīng)用系統(tǒng)之一,符合“數(shù)字黃河”建設(shè)的總體規(guī)劃。
本系統(tǒng)的主要功能和特點:
一是以三維GIS技術(shù)為基礎(chǔ),開發(fā)了東平湖防汛決策三維支持系統(tǒng),實現(xiàn)了黃河防汛應(yīng)用系統(tǒng)從“二維”到“三維”的跨越
東平湖三維系統(tǒng)是根據(jù)“數(shù)字黃河”工程規(guī)劃設(shè)想,采用航空攝影測量、遙測、遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)等現(xiàn)代化手段制作“三維電子地圖”,通過黃河廣域網(wǎng)絡(luò)快速傳輸數(shù)據(jù),全方位提供與防汛相關(guān)的基礎(chǔ)信息,構(gòu)建數(shù)字集成平臺和虛擬環(huán)境,并在這一平臺和環(huán)境中,通過系統(tǒng)軟件與數(shù)學模型對東平湖防汛運用預(yù)案進行模擬、分析和研究,在可視化的條件下提供決策支持,有利于增強東平湖防汛決策的科學性和預(yù)見性。同時,用于支持防汛系統(tǒng)的電子地圖從“二維”提升到“三維”,實現(xiàn)了黃河防汛電子地圖應(yīng)用上的跨越。
二是利用航空攝影測量和GPS現(xiàn)場測量等多種技術(shù)手段制作了1:1萬東平湖三維電子地圖。
對東平湖1000多平方公里的區(qū)域進行了航拍,取得了1:1萬的航空彩色正射影像(DOM),利用數(shù)字攝影測量的方法獲取5米格網(wǎng)間距的數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字線劃圖(DLG)。在ArcGis Globe軟件基礎(chǔ)上,結(jié)合3Dmax軟件,建立了形象逼真的三維場景。東平湖三維電子地圖的制作在技術(shù)上優(yōu)于目前大多數(shù)利用遙感數(shù)據(jù)和貼圖技術(shù)制作的三維電子地圖,更能逼真地反映真實的地物、地貌,地圖精度有很大提高。
三是制作了1:10萬汶河流域三維電子地圖,錄入了防汛基礎(chǔ)數(shù)據(jù),首次將汶河流域電子地圖和防汛數(shù)據(jù)納入黃河防汛應(yīng)用系統(tǒng),建立了完整的東平湖防汛電子地圖體系。
采用1:10萬地形數(shù)據(jù)和8米分辨率遙感數(shù)據(jù)制作了汶河流域三維電子地圖,錄入了汶河流域基礎(chǔ)地理信息和水庫、雨量站、水文站等防汛信息,實現(xiàn)了三維場景中的信息查詢。第一次把汶河流域防汛信息納入黃河防汛系統(tǒng),改變了以往制作黃河防汛電子地圖截止到戴村壩以下的傳統(tǒng)做法,把三維電子地圖擴展到了整個汶河流域。同時,擴展了東平湖群眾搬遷時遷往地區(qū)域的電子地圖,對村莊、交通道路等信息進行了實地調(diào)查,形成了完整的東平湖防汛電子地圖體系。
四是開發(fā)了東平湖洪水模擬功能,實現(xiàn)了東平湖進、出湖流量和水位變化的同步、動態(tài)模擬,自動顯示預(yù)報結(jié)果,進行災(zāi)情評估,生成防汛綜合調(diào)度措施建議。
本系統(tǒng)根據(jù)汶河洪水預(yù)報結(jié)果,在三維場景下,進行戴村壩站洪水過程、東平湖水位變化和陳山口、清河門閘出流過程的同步、動態(tài)模擬。為突出模擬東平湖水位變化,利用了東平湖三維地形淹沒、水尺高度變化、數(shù)字牌大字動態(tài)顯示和東平湖水位變化曲線等4種方式顯示東平湖水位隨時間變化而變化的過程,實現(xiàn)了對東平湖水位變化的多手段、全方位模擬。模擬完成后,自動突出顯示戴村壩最大流量、東平湖最高水位等預(yù)報結(jié)果。自動計算并在三維電子地圖上顯示東平湖預(yù)報最高水位下的淹沒范圍、需要遷安的人口、災(zāi)害損失等,進行災(zāi)情評估。根據(jù)預(yù)報結(jié)果自動進行水情、工情、險情分析,生成防汛預(yù)案,實現(xiàn)了洪水預(yù)報模擬、災(zāi)情評估、防汛調(diào)度的自動化、可視化、形象化。
五是開發(fā)了東平湖遷安救護方案,實現(xiàn)了村莊搬遷目的地及遷安人數(shù)查詢、搬遷路線標繪、路況信息列表等功能,為遷安救護提供了多方面技術(shù)支持。
根據(jù)洪水淹沒范圍,計算遷安人口,并以列表方式顯示,包括鄉(xiāng)鎮(zhèn)的搬遷地,村莊的搬遷地等,點擊具體的村莊可迅速在電子地圖上定位該村莊和遷往村莊,自動優(yōu)化搬遷路線并進行標繪,同時通過列表的形式顯示搬遷行走道路的基本情況,搬遷所需信息一目了然。同時,還能為搶險料物運送、防汛隊伍調(diào)用等提供道路信息支持。
六是以黃河內(nèi)部廣域網(wǎng)為基礎(chǔ),全面集成了已建防汛系統(tǒng)中涉及東平湖防汛的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),實現(xiàn)了“數(shù)字黃河”工程“資源共享”的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理思想,探索了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)的新模式。
按照“數(shù)字黃河”工程“資源共享”的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理思想,本系統(tǒng)最大限度地從黃河下游工情險情會商系統(tǒng)、山東黃河水雨情會商系統(tǒng)和山東黃河防汛網(wǎng)等多個已建系統(tǒng)中提取相關(guān)數(shù)據(jù),進行了數(shù)據(jù)整理和集成,較好地解決了數(shù)據(jù)共享問題,實現(xiàn)了防汛基礎(chǔ)數(shù)據(jù)一次錄入,多系統(tǒng)共用共享,避免了數(shù)據(jù)的重復(fù)錄入和不一致現(xiàn)象,探索了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)的新模式。
七是采用3D技術(shù)制作了東平湖重點工程的三維視景,形象逼真地展現(xiàn)了工程細部結(jié)構(gòu)特征,并與整個系統(tǒng)有機結(jié)合。
采用3Dmax建模方法,對于重點工程如石洼閘、陳山口、戴村壩等進行了精細三維建模,將重點工程的圖形符號插入工程所在地,在漫游時可以更清晰地辨別工程。同時,利用3D技術(shù)制作的石洼閘、陳山口閘、戴村壩等重點工程三維視景,形象逼真展現(xiàn)了閘、壩的空間布局和結(jié)構(gòu)型式,在三維漫游觀看宏觀場景的同時,也可以看到重點工程的詳細結(jié)構(gòu)。
八是首次采用了文字、聲音、圖像組合對系統(tǒng)進行全面介紹的新模式。
編寫了東平湖及東平湖三維簡介,由專業(yè)播音員進行配音,配音與東平湖三維漫游、重點工程三維視景與系統(tǒng)功能展示有機結(jié)合,用10分鐘左右的時間全面介紹東平湖和汶河流域概況、主要工程及三維系統(tǒng)功能,使觀看者能在最短的時間內(nèi)對系統(tǒng)有一個全面了解,創(chuàng)造了應(yīng)用系統(tǒng)介紹和展示的新模式。
九是在黃河防汛應(yīng)用系統(tǒng)中首次采用當今國際主流的GIS平臺ArcGis和C#開發(fā)工具,系統(tǒng)架構(gòu)先進,實現(xiàn)了三維GIS平臺與二維GIS平臺的信息轉(zhuǎn)換,集成了多尺度、多分辨率、多源空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù),實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的有效管理。
本系統(tǒng)在黃河防汛應(yīng)用系統(tǒng)中首次采用當今國際主流的GIS平臺ArcGis,比以前采用的MapInfo平臺具有更強的空間數(shù)據(jù)管理功能,代表了當今GIS技術(shù)的發(fā)展方向,也是當前國內(nèi)大型水利信息化系統(tǒng)建設(shè)的首選平臺。系統(tǒng)采用的編程語言C#是即將成為主流開發(fā)工具的編程工具,使系統(tǒng)具有更強的適用性,便于擴充和升級。系統(tǒng)集成了覆蓋汶河流域1:10萬比例尺的(DOM、DEM、DLG)空間數(shù)據(jù),東平湖1:1萬比例尺的(DOM、DEM、DLG)空間數(shù)據(jù),還有歷史洪水信息等非空間數(shù)據(jù),全部數(shù)據(jù)量約16G。系統(tǒng)將空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)都存放于Oracle9I數(shù)據(jù)庫,有利于數(shù)據(jù)的管理和維護。實現(xiàn)了海量數(shù)據(jù)的一體化管理,并為系統(tǒng)未來的拓展奠定了基礎(chǔ)。
十是多部門密切合作,充分發(fā)揮各自的專業(yè)優(yōu)勢,創(chuàng)新了的系統(tǒng)開發(fā)與管理模式,實踐了“數(shù)字黃河”工程 “以我為主,博采眾長”的建設(shè)思想。
系統(tǒng)開發(fā)由山東黃河河務(wù)局總體協(xié)調(diào),提出用戶需求和總體設(shè)計;測繪院提供相關(guān)電子地圖和地理信息系統(tǒng)開發(fā)技術(shù);東平湖管理局提供村莊、道路和社經(jīng)等最新信息;山東黃河信息中心參與系統(tǒng)開發(fā),為系統(tǒng)應(yīng)用維護做好準備。本次合作開發(fā),探索了“數(shù)字黃河”工程“以我為主,博采眾長”的建設(shè)思想。(責編:SELINA)
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