基于三维GIS系统的智慧水库管理应用

1研究背景

        我国水资源充足，且水库诸多，这种水库在防汛抗灾及其水生态环境保护中充分发挥着关键功效，因而对水库执行科学研究、安全性、自动化技术的管理方法，早已变成十分急切的要求与发展趋势。伴随着电子计算机技术的持续发展趋势，其在建设工程行业的运用也慢慢广泛，水库信息内容智能化正变成处理水库安全性创新管理的有效途径。

        王安生等设计方案并开发设计了全国中小水库信息管理系统，保持了对全国性水库信息内容的入录、查寻、数据分析等作用；谢森辉等明确提出了GIS技术、空间数据库管理方法技术和空间分析技术紧密结合的开发设计水库智能管理系统的保持方式；

        舒依娜等开发设计了一套水库信息管理系统手机软件，保持了对水库信息内容管理资料查寻作用。综合性看来，这种系统软件大多数是纯数据库管理，遮盖定位点少、共享资源工作能力弱、升级期长，均未涉及到三维GIS与BIM服务平台搭建，数据可视化水平不足，客户无亲临其境觉得，另外无法运用GIS和BIM的特性及优点。

        而工程建筑信息内容实体模型(BuildingInformationModeling，BIM)是近年来出現在建筑圈中的一个新词汇，以三维GIS技术为基本，集成化工程建筑建筑项目基本信息的建设工程数据库系统，是对该建筑项目基本信息的详细表述，将BIM服务平台技术的特性与优点与已完善的GIS技术融合应用于水利水电工程当中为便捷水利水电工程安全性创新管理出示新的构思。

        文中将区域系统的诸因素智能化、数字化、虚拟化技术与数据可视化，用实体模型点评、剖析、预测分析、气象预报地域的建设工程运作及社会经济发展的发展趋势，将当然的地域变为可即时重现和仿真模拟预测分析的信息化管理地域，搭建一个功能齐全的水利工程地域数据可视化管理信息系统。

2、区域大数字水库系统软件的管理体系构架

        地域大数字水库，就是说综合性应用遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)、卫星导航系统(GPS)、三维BIM、互联网等当代技术，对某地域的水库基础信息、水情数据信息、水坝数据监测、视頻数据信息等多源结构信息内容开展智能化收集与储存、动态管理、深层次结合与发掘、信息化管理与传送派发，搭建地域级水库数据可视化的基本服务平台和BIM+WebGIS立体式实体模型，将全部地域水库信息内容仿真模拟重现。

        运用GIS高精密DEM和DOM数据信息，及其BIM实体模型集成化的整体规划、设计方案、工程施工及经营等环节的建设工程各种各样信息内容特性，进而保持水文学气象预报、水库生产调度、水坝工作中性态评定、溃坝剖析等作用，根据创建各个职责和各个部门的技术专业运用模型库、标准库及软件系统，保持地域水库各种信息内容的数据可视化查寻、剖析、管理决策、显示信息和輸出。

        依据地域大数字水库的基础观念，区划为大数字地域数据可视化基本服务平台(基本层)、大数字地域技术专业软件系统(网络层)，及其大数字区域管理与决策支持系统。地域大数字水库的管理体系构架如下图所示。

3、地域大数字水库系统软件的架构设计方案

        系统软件服务平台选用B／S构架，分成前端开发网页页面展现控制模块与后台管理领域模型解决控制模块。前端开发网页页面承担对客户的互动解决，将客户的业务流程实际操作发给后台管理业务流程解决控制模块开展解决，后台管理业务流程解决控制模块解决进行后回到相对JSON数据信息到前端开发网页页面开展展现。另外，后台管理业务流程解决控制模块也出示相对业务流程服务项目插口供客户开展启用，如下图所示。

        系统软件选用MVC方式设计方案，前端开发网页页面应用JavaScript的富户端网页页面，关键运用的架构有Jquery，Boot—strap。此外，也有自行封裝的一些uI部件，后端开发关键选用到的技术有SpringMVC，Hibernate，及其自行开发设计的一个管理权限部件，数据库查询选用的是SQLServer2008R2，如下图所示。

4、根据三维BIM+WebGIS的系统软件搭建
4.1建设工程BIM
        大数字水库中的BIM包含实体模型和信息内容两个层面：①实体模型包含水坝房屋建筑、安全性监测仪、电器设备等，可运用Inventor，Revit，三dSMax手机软件及各种各样模型技术转化成；②水利水电工程在整体规划、设计方案、工程施工和经营等环节中涉及的信息内容总数十分巨大，包含核心区房屋建筑、房屋建筑布局、工程施工全过程与监控器、机械设备、金属构件、应急物资原材料、水库、香港移民环境保护等信息内容。以便保持对这种信息内容高效率、动态性的管理方法，务必对其开展有效的归类，BIM实体模型信息的分类以信息内容实体模型为基本，依照水利水电工程项目生命周期各环节(整体规划、设计方案、工程施工、经营)开展信息内容区划。

        BIM信息内容实体模型的储存方法另外采用关联型数据库查询和分布式系统文本文档分布式存储。在其中，关联型数据库查询以表和字段名的方法来储存实体模型信息内容，包含基础特性、实体模型拓扑、原材料、工程量清单、进展、花费、工业设备、工程施工自然环境、施工质量、安全性监(巡)视查验、运作管理方法。以实体模型基础特性信息内容特征分析，其数据库表中字段名应包含实体模型序号、实体模型名字、实体模型建立時间、修改时间、建立企业、创建者、改动人、储存部位。分布式系统文本文档分布式存储以文档方式开展信息内容储存，包含实体模型文档、项目可行性汇报、有关科学研究汇报、实体模型有关的合同信息等有利于以文本文档方法开展储存的文档。

4．2大数字水库河段GIS实体模型

        在搭建地域水库地理信息实体模型GIS时，可运用搜集到的大数字标高实体模型(DEM)与正射影像相(DOM)数据信息累加的方式来制做，搜集地域地貌影象、航空公司影象等图象数据信息，大数字标高实体模型和江河、路面等地貌数据信息，运用专业软件解决搜集的空间数据来搭建能真正体现建设工程当场及河段地质构造的三维地貌。

4．3三维BIM+WebGIS构架

        参照有关参考文献15娟J，设计方案三维BIM+WebGIS构架。大数字地形模型信息量大，另外涉及到大量的BIM信息内容，假如用一般的数据可视化模块来展现必定会造成实际操作高效率等难题。为迅速、形象化流畅地展现，及其合理结合BIM信息内容，采用三维自然地理数据可视化系统软件SuperMap。

        SuperMapiClient3DforPlugin是一套根据SuperMapUGC(UniversalGISCore)最底层类库和Open—GL三维图像处理库的三维自然地理数据可视化客户端开发包。且可适用有关电脑浏览器及其自定三维数据可视化情景，并保持海量信息载入、数据信息访问、涂层操纵等作用。根据应用JavaScript开发语言创建三维数据可视化地理信息手机客户端，并且以Ac—tiveX控制方式集成化于Web网页中，如下图所示。

4．4三维数据可视化服务平台

        电脑浏览器手机客户端安裝SuperMapiClient3DforPlugin软件后就可以开启并访问三维水坝BIM+WebGIS情景，三维水坝BIM根据网络热点与数据库查询中储存的BIM数据信息开展关系，能够 在情景中显示信息、查寻水坝BIM数据信息，如监测仪数据信息及过程线展现，视频摄像头即时界面。另外可对GIS情景开展测量，显示信息降水等值线等作用。根据水坝BIM+WebGIS，保持了地域大数字水库一张图，促使技术人员的实际操作更高效率、更形象化，数据监测的追朔越来越易如反掌，极大地提高了水库管理能力。水坝BIM+WebGIS制做步骤如下图所示。

        选用BIM+WebGIS技术，在充足科学研究管理方法单位要求的基本上，产品研发了根据三维BIM+WebGIS系统软件数据可视化服务平台，如图所示6图示。该服务平台解决了水库管理方法企业当今存有的“邻避效应”等难题。服务平台出示了形象化品牌形象的展现方法，集成化了离开的业务流程作用，保持了水库及水库群的集中化监控器和协同管理方法，合理地提升了管理方法单位工作中的高效率，为管理方法单位科学研究高效率管理方法出示了支撑点，为各工作部门出示地域级的综合性整体规划、基本建设、运作管理方法等輔助管理决策方式，为广大群众出示地域水库数据服务。

5结语

        根据建设工程BIM实体模型和大数字水库河段GIS实体模型，从系统软件管理体系构架、架构设计方案等层面详尽论述了三维BIM+WebGIS数据可视化地区大数字水库安全性智能管理系统服务平台的设计方案与开发设计。该系统软件在融合并运用目前各种水利工程信息资源的基本上，借助计算机网系统软件出示的信息内容传送安全通道，以技术规范、信息内容全方位、高度互享的大数据中心为信息内容储存、融合获取的基本，保持地区内水利工程组织间各种信息资源的髙度互享与统一标准化管理，是地区水库运作标准化管理、决策的高效工具。