水利工程論文-GIS在水利水電工程建設中的應用與展望摘要：地理信息系統（）作為一種工具在許多領域中得到了越來越廣泛的應用。結合近年來在水利水電工程建設中的應用情況，從技術角度綜述了在水利工程建設中的應用現狀，并展望了在水利水電工程建設領域應用的發展前景。關鍵詞：地理信息系統水利水電工程仿真應用水利水電工程多數較為龐大而復雜。如何采用科學有效的設計方法以提高設計效率，怎樣直觀清晰地描述復雜工程建設的施工動態過程，是提高工程設計和管理現代化水平的關鍵。因此，尋求新的技術和計算機輔助設計的方法成為必然趨勢。是近年來迅速發展起來的一門地學空間數據與計算機相結合的新型空間信息技術，它把現實世界中對象的空間位置和相關屬性有機地結合起來，滿足用戶對空間信息的管理，并借助其特有的空間分析功能和可視化表達，進行各種輔助決策。一、在水利水電工程建設中的應用綜述將應用于水利水電工程建設，以信息的數字化、直觀化、可視化為出發點，可以將復雜施工過程用動畫圖像形象地描繪出來，為全面、準確、快速地分析掌握工程施工全過程提供有力的分析工具，實現工程信息的高效應用與科學管理，以及設計成果的可視化表達，進而為決策與設計人員提供直觀形象的信息支持。這給施工組織設計與決策提供了一個科學簡便、形象直觀的可視化分析手段，有助于推動水利水電設計工作的智能化、現代化發展，極大地提高工程設計與管理的現代化水平，促進工程設計界的“設計革命”。應用于施工導截流三維動態可視化采用軟件系統與其他平臺結合的模式中集成模式與擴展連接模式相結合的方式來開發施工導截流三維動態可視化仿真系統。將水文實時數據庫和大壩施的技術將數據傳遞給調洪演算、日徑流模擬、導流實時風險率計算等模塊，這些模塊用、等平臺開發，模擬所得數據再傳回平臺，以圖形、報表的形式輸出。強大的數據庫管理和圖形顯示輸出能力在這種開發模式中得到了充分利用。數據在平臺和、等平臺間簡便迅速地傳遞，保證了系統開發環境的協調統一。通過系統分解，對各子系統分別進行仿真計算和圖形建模，形成初始圖形數據庫。各子系統的圖形在中以主題地圖的形式分層存放，圖形有其對應的屬性具有一一對應的聯系。中三維可視化過程具體表現為：首先創建和組裝三維場景，接著通過三維實體建模創建三維形狀。三維實體模型可以直接由其三維形體坐標參數構建，也可由二維形體生成，其高度由形體特征的幾何屬性提供，或由表面紋理數據提取。三維實體模型再經過紋理、光照、消隱、陰影等計算顯示在三維場景中。借助強大的空間查詢能力可以方便地查詢任意時刻施工導流面貌及相應信息。具體實現途徑是：通過仿真模塊得到施工系統各方面的信息，包括主體及擋泄水建筑物幾何形體面貌及其屬性，各施工單元的開始時間、持續時間、水流幾何形狀及其屬性，由此得到各施工單元任意時刻的面貌，組合起來得到施工導流系統任意時刻的整體面貌，把它貯存在施工圖形庫中并與其一一對應的屬性數據建立聯系，通過用戶輸入的查詢時刻，查找該時刻施工圖形庫對應的記錄，激活其所對應的圖素，利用的條件查詢與圖形顯示機制，顯示出該時刻施工導流場景及導流信息，如圖所示。應用于地下廠房施工動態演示系統三維空間數據模型主要是表達空間目標的幾何信息和屬性信息，同時相對獨立的表達空間目標的拓撲關系。動態演示是依靠對任意時刻施工面貌的再現實現的。首先運行仿真程序得到確定方案下的洞室施工過程的信息，包括洞室開挖時間參數（持續時間、開始時間、結束時間）、進度參數、強度參數，將這些參數按工序以電子表格的形式輸出。讀取這些數據并將其轉換成相應的數據工序時刻的面貌），則地下廠房數據及其他的相關信息，形體數據以圖形的形式顯示在三維圖上，其他信息以文本的形式顯示在信息框中。從地下廠房施工面貌動態演示系統中可以獲得以下信息：構一個完整的工程布置，從各種各樣的視角和路徑都能看見。既能在遠處觀看工程全貌，也能就近了解細部結構。廠房、引水洞、母線洞、尾水管等建筑物結構的相互關系清晰、明了。由于所特有的地形顯示功能，使得地下洞室群所處的地形地貌一目了然。可觀察任意時刻的形象進度和對應于該時刻的地下洞室群施工面貌。實時演示能夠清晰地顯示單洞施工、洞群施工等時間、空間上的邏輯關系，幫助設計人員對施工方案的分析、確認。有助于信息溝通，為決策者提供信息服務。應用于混凝土壩施工全過程三維動態演示系統利用強大的空間信息處理能力來表現混凝土壩的復雜施工過程具有極大優越性。特有的空間數據組織形式能夠充分反映混凝土壩施工系統復雜的空間關系和施工過程。在混凝土壩施工全過程三維動態演示系統中，的可視化過程，即實現模擬數據到圖像的變換，分為三個子過程：（）數據操縱。數據操縱主要完成數據的過濾，是原始數據的加細或增強，并轉化為適合后續可視化操作的表示形式。（）可視化映射。可視化映射將數據過濾導出的數據轉換為抽象可視化對象（），體現為各種可視化技術。的可視化過程是基于信息處理的，模型以信息鏈的形式表示，并存放在數據庫中。（）繪制。繪制將轉換為可顯示的圖像。可以利用強大的動畫及圖形圖像處理技術實現模擬數據、仿真過程的可視化表達。通過建立坐標系，把現實世界的事物在計算機中對應位置重現出來，及建立實體的數字模型，并按照一定方式將實體與其屬性一一對應，從而反映實體的靜態空間特征。混凝土壩施工系統的三維可視化仿真數學模型的建立分為兩個步驟。首先建立數字地形模型。數字地形是整個施工系統布置和活動的場所，是三維圖像展示的重要“背景”。通過人工輸入或掃描儀、數字化儀等將地形原始數據（等高線）輸入到系統，經過數據過濾后轉化為三維矢量數據，進一步生成三維地表面模型。利用內插手段，可以生成更高精度的。在經紋理、光照等圖先渲染操作，即生成逼真的壩區數字地形模型，然后建立混凝土壩施工系統中建筑物的三維實體模型。中提供了，三種最基本的形（），利用它們可以反映任意復雜的對象。的模塊提供了實現三維圖形的拓撲運算、繪制、渲染、紋理和顯示的功能。與地形模型不同的是，實體模型尚需反映其屬性信息。實體與屬性的一一對應可以利用的空間數據組織結構來實現。另外為了體現施工的動態過程，在反映實體的數據結構中還應包括時間特征，以便在三維演示中根據時間順序調用不同的實體單元組成施工面貌。把工程施工任意時刻的整體面貌儲存在圖形庫中，并與其一一對應的屬性數據建立聯系，從而在動畫演示時，按時間順序讀取圖形庫中的形體數據及相應的屬性信息，不斷更新繪圖變量和屬性變量賦值，并不斷刷新屏幕顯示。這樣高速地顯示一系列靜止圖像，當圖像快速連續時，由于視覺的暫留，從而實現了整個混凝土壩施工過程的三維面貌及相應信息的動態顯示。同時利用過程信息，生成三維動畫，如圖。應用于水利水電工程施工總布置可視化動態演示系統以軟件為平臺，建立數字化地形，施工場地布置系統