基于ARCGIS的水库管理信息系统的开发与应用.pdf

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1、第5期矿山测量NO．52011年1O月MINESURVEYING0ct．2011doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2011．05．015基于ARCGIS的水库管理信息系统的开发与应用王兴坤，盛红亚，李国栋。(1．河北省第二测绘院，河北石家庄050010；2．河北联合大学矿业工程学院，河北唐山063009；3．秦皇岛市抚宁县测绘队，河北秦皇岛066300)摘要：针对密云水库的实际情况，介绍利用ARCGIS平台开发水库信息管理系统，计算水库不同水位库容、水面面积，提高了对库容管理的优越性，

2、可供参考。关键词：水库信息管理系统；DEM；ARCSENE；ARCGLOBE中图分类号：P208文献标识码：B文章编号：1001—358X(2011)05—0040—03密云水库位于北京市东北方向约60km，是北京北京市密云水库库区管理信息系统市重要的饮用水资源地。密云水库投入运用己有四十多年，由于受洪水夹带泥沙、岸边人为生产再造、水库风浪冲淘、泥石流等诸多因素的影响，库区地形库区三维场景ll库区基础地理信库区库容分析不断发生变化。受北京市密云水库管理处的委托，漫游模块JJ息管理模块模块河北省第二测绘院对密云

3、水库160．O0m高程以下196km范围内进行地形图测量及库容曲线修正的三指维定基础工作。场路景线为了满足密云水库管理需要，同时方便展示其人自工动基础信息的显示查询蓄洪、防洪的能力，为领导决策提供及时准确的数漫飞游行基础信息的统计分析蓁耋冀位变化的淹没分析据，建立密云水库地理信息管理系统。放大缩小漫游图形报图表1的打系印统输的出功能设计l密云水库地理信息管理系统重点区域列表中所感兴趣的区域，视窗马上切换至地理信息系统通常泛指用于获取、储存、查询、该区域所在范围，显示该区域的三维信息。综合、处理、分析、显示和应

4、用地理空间数据及其与1．2库区库容分析模块之相关信息的计算机系统。它把空间的逻辑思维延1．2．1库容曲线动态生成伸到了形象思维，在水利行业中有着广泛的应用，水根据水库水量的变化情况，实时绘制水库水位利部提出了“以信息化带动水利现代化”，GIS在水和库容的关系曲线图(图2)。利信息化也就是水利现代化中起着并将继续起到至1．2．2水库地形断面的生成关重要的作用¨。根据水库的地形模型3实现任意断面的地形曲1．1库区三维场景漫游模块线的生成。通过DEM叠加数字正射影像建立库区三维场1．2．3水位变化动态显示景模型，实

5、现人工和自动的三维动态漫游以及三维根据水位变化的情，分析水库所淹没的范围，环境下的空间信息查询。实现水库淹没范围随水位变化而变化的动态过程该模块包括以下功能子模块：①三维场景人工(图3)。漫游。建立库区三维场景模型，使用浏览工具实现1．2．4特征水位线显示用户的多种角度、任意路线的三维漫游。②指定路实现多种特征水位线的显示，包括死水位线、历线自动飞行。按照预先设定好的感兴趣路线，实现史最高水位线、确权水位线、设计水位线、存核水位、指定路线的自动飞行。③重点区域三维显示。选中最高水位线等。40第5期王兴坤等：基

6、于ArcGIS的水库管理信息系统的开发与应用a=了(2)S=、(3)2图4相邻5个测点构成的三角柱图2水库水位与库容关系图fp：一(4—T)，二式中：aij为三角形边长；S为三角柱截面面积。则整个库区的库容为：=∑(5)式中，n代表整个库区构成的三角形个数。密云水库库容计算采用不规则三角网结构建立DEM，很好的模拟了库底地形(库容精度主要取决于数据的精度)。DEM体积可由四棱柱和三棱柱的体积进行累加得到。四棱柱下表面可用抛物双曲面拟合，三棱柱下表面可用斜平面拟合，上表面均为水平图3水位变化动态显示图面或参考平

7、面，计算公式分别为：2利用DEM计算库容与传统计算库容的比较V】=S】H(6)或者2．1利用DEM计算库容原理V2=S2H(7)针对传统库区容量计算方法的缺陷，依靠GPS其中，s与S：分别是三棱柱和四棱柱的底面积定位技术，借助水下地形测量方法对库区实施测量，(即水平面或参考平面面积)。根据水下地形变化的复杂程度，用等间距、高密度的本次项目采用的是三棱柱体积累加计算库容，测点对测区水域进行覆盖。建立在高精度、高密度三棱柱的高度有几种不同的计算方法：测点的基础上，对整个测区以三角网进行覆盖，计算(1)取底部三角形

8、三个顶点的平均高程，这是常每个三角柱的水柱体积和淤积体积，并对所有三角用的方法，计算公式为：柱的水柱体积和淤积体积进行叠加，便可获得库区H=Z1+Z2+z／3(8)库容和淤积量的精密计算结果。(2)取底部三角形重心(垂心或内心)高程。2．2利用DEM计算库容方法计算模型如图5所示。高精度的库容和淤积量计算方法是建立在实际2．3传统库容计算方法测点的基础上，如图4所示，相邻3个测点可构成的图上量算是在