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水文泥沙数据库及信息管理分析系统

发布时间:2013-2-25      作者:admin      阅读次数:1564

水文泥沙数据库及信息管理分析系统

一、系统简介

我国部分江河泥沙问题突出,特别是在水资源利用时,河道及水库泥沙问题是水电站正常运行的关键技术难题之一,贯穿着从工程规划、设计、施工到建成后运行的全过程,直接关系到工程综合效益的发挥和水库的使用寿命。为系统掌握库区蓄水后水电站的泥沙淤积规律,利用水文泥沙观测资料和研究分析成果,充分发挥它们在工程管理和水电站运行调度过程中的作用,特别是在工程泥沙调度、河势稳定控制、泥沙预测预报、河床演变预测方面的作用,是水文泥沙数据库及信息管理分析系统的主要目的。

二、系统架构

本系统的设计和开发采取B/S和C/S混合架构,同时结合适用于网络开发的数据库系统及前端开发工具,实施本系统的开发。水文泥沙分析与预测子系统、水道地形自动成图与图形编辑子系统、三维可视化子系统和信息查询与输出子系统采用类似Google Earth的胖客户端模式;水文泥沙数据库管理子系统采用C/S架构,直接通过ADO.NET管理数据库。

系统结构自上而下分为核心层和应用层两个层次。核心层即网络主干,是网络系统通信和互联的中枢,由服务器、交换机、路由器等主干设备组成,主要作用是管理和监控整个网络的运行、管理数据库实体和各用户之间的信息交换。网络交换模式采用技术成熟、价格合理的快速交换式以太网技术。

三、系统功能

水文泥沙数据库及信息管理分析系统划分为五个子系统:水道地形自动成图与图形编辑子系统、水文泥沙数据库管理子系统、信息查询与输出子系统、水文泥沙分析与预测子系统和三维可视化子系统。

系统名称

系统描述

水道地形自动成图与图形编辑子系统

水道地形自动成图与图形编辑子系统由水道地形自动成图与图形编辑两个独立的子模块组成。由水道地形自动成图模块所产生的地形图成果可经过数据转换导入图形编辑子系统中并对其进行编辑。为了保护数据的安全性,水道地形自动成图与图形编辑子系统严格限制使用人员权限,仅供授权的系统管理员和数据维护人员使用。

水文泥沙数据库管理子系统

水文泥沙数据库管理子系统是整个系统的支撑,是实现各种功能的中心环节。数据库管理子系统的设计在充分分析数据源的基础上,对数据进行分类组织,设计结构合理、层次清晰、便于查询、调用方便、信息完整的数据库表结构。提供各级用户的分级及操纵权限管理,确保系统的安全。提供备份管理,避免系统的软硬件故障及操作失误造成破坏时的数据库恢复。服务器端提供日志管理功能。

信息查询与输出子系统

信息查询与输出子系统包括三方面的功能:一是查询,提供详细的属性数据的查询、修改、统计和分析功能;提供用户自定义查询和查询配置功能,实现基本信息查询、监测信息查询、空间信息查询、档案信息查询、系统信息查询等各种类型的信息查询功能;二是提供多形式统计图表的自动生成功能,主要实现了依据查询内容快速生成相应的报表的功能;三是专题图制作,主要实现六个预定义的专题图模板。

水文泥沙分析与预测子系统

水文泥沙计算模块提供各种与水文泥沙相关的计算功能。水文泥沙分析模块分析水沙过程、水沙沿程变化、水沙年内年际变化、水沙综合关系,并提供分析结果的图表显示。河道演变分析模块提供河道演变参数计算、河道演变分析及其分析结果的图形表现的功能。泥沙预测数学模型模块利用水沙数学模型对一定时期内的河道泥沙运动及河床演变情况作出预测计算,计算结果可作为决策过程的科学依据。

三维可视化子系统

三维可视化子系统为水文泥沙数据分析与管理提供最直观的数据分析和结果展示,为水沙调度提供快捷直观的平台,同时,也为各级领导决策提供辅助工具。

 

四、系统特点和关键技术

1、海量异构空间数据管理与集成

本系统支持海量4D空间数据产品(DOM,DLG,DRG和DEM)的多分辨率、多尺度的组织与管理。有效组织和管理了大数据量三维模型数据、多尺度地名数据、矢量数据、影像数据和DEM数据,并通过自主研发的数据索引、数据压缩、数据传输、数据多级缓存和三维可视化渲染等核心算法,实现空间数据的高效、连续多分辨率的无缝可视化。

2、二维与三维一体化的GIS技术

系统中的二维与三维子系统在数据模型、数据存储方案、数据管理、可视化和分析功能的一体化,提供海量二维数据直接在三维场景中的高性能可视化、二维分析功能在三维场景中的直接操作和三维分析,突破了三维系统以前只能满足查一查看一看的应用瓶颈,发掘系统深度的应用。

3、真正的图文一体化

将GIS技术同主流MIS、OA技术结合,实现了真正的空间图形数据与业务办公的无缝集成。系统将水文泥沙的业务查询、水文泥沙的计算分析、二三维空间数据漫游显示结合起来,实现了查询浏览的高效联动和图文互查,在业务查询中,支持Excel、Word等格式的显示与导出。

4、灵活可扩展的体系结构

采用即插即用的插件机制,实现了灵活可扩展的体系结构。系统中三维分析、业务查询、二维分析、水文泥沙计算分析等应用功能均采用插件机制进行开发,便于用户的灵活选择。通过采用即插即用的插件机制,系统可以方便的进行业务功能的扩展,实现了系统的可扩展性。

5、先进的数据库结构

业务数据库结构先进,基础水文数据库采用最新行业标准设计,预留多个编码,可扩充应用于长江流域乃至全国多个水电站的水文泥沙信息管理。在空间数据类型和数据源方面,系统支持业界流行的各种遥感影像、矢量和数字高程模型数据格式。

6、功能强大的水文泥沙计算分析

水文泥沙计算分析子系统实现了9个水文泥沙计算功能、26个水文泥沙分析功能和20个河道演变分析功能。在水文泥沙计算功能中,实现实时计算,保证计算功能与数据的独立性和计算结果的实时性。水文泥沙分析功能中,提供了多种可视化成果,实现实时绘图,一个功能多种应用,能够更直观、便捷的满足金沙江下游水文泥沙信息分析管理的各种需要。在河道演变分析中,提出了多数据源的槽蓄量计算方法,可基于数字高程模型(DEM)和其它多来源、多类型、多时态数据的考虑比降因素的河道槽蓄量计算,实现了精确泥沙冲淤厚度分布计算及其结果的可视化;实现了基于图切剖面技术的河道任意断面生成功能,为河道演变分析和成果表达提供了强大的技术支持。

7、先进的水沙模型

系统为水文泥沙数据分析提供了国内较先进的实用水沙模型,并提供对各类模型的便捷管理功能。基于水文泥沙模型,可实现水文泥沙数据的科学分析,为决策提供科学依据,同时模型库将实现友好的人机交互界面,为专业人员提供维护模型的有效手段。

8、系统安全性

独立的数据源和用户的数据库管理子系统,采用多种权限控制模型,包括功能权限模型、业务权限模型、空间数据权限模型等,可对每个用户的权限进行严格控制,客户端系统则只能在规定的权限范围内访问或使用空间数据和业务功能,确保系统数据访问安全;应用数据库恢复备份等技术充分保护数据存储的安全性;提供详尽的用户操作日志记录,保证操作的可追溯性。

9、系统的标准化

标准化是系统建设的基础,也是与其它系统兼容和进一步扩充的根本保证,已经存在国家或行业标准的尽量直接采用,本系统兼容IHO标准、ISO标准和相关的国家和行业标准。

五、应用实例

本系统已成功中国三峡总公司承建的金沙江流域梯级电站(乌东德、白鹤滩、溪洛渡和向家坝等四水电站)的建设和管理,并与2012年底正式上线运行。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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