三维BIM+WebGIS技术在数字水库平台的搭建中有何作用？

Posted 2021-02-21

1、研究背景
我国水资源极为丰富，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、自动化的管理方法，早已变成十分急切的需求与发展壮大。伴随着电子计算机技术的持续发展壮大，其在工程项目行业的运用也逐渐普遍，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。
全国中小水库信息管理系统，完成了对全国性水库信息内容的录入、查询、数据分析等功能；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研发水库智能管理系统的完成方式；研发了一套水库信息管理系统软件，完成了对水库信息内容管理资料查询作用。综合看来，这种系统软件大多数是纯数据库管理，覆盖定位点少、共享资源工作能力弱、更新时间长，均未涉及到三维GIS与BIM平台搭建，数据可视化水平不足，客户无身临其境感觉，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)是近年来出现在建筑界中的一个新词汇，以三维数字技术为基本，集成化工程建筑建筑项目基本信息的工程项目数据库系统，是对该建筑项目基本信息的详细表述，将BIM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数字化、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、气象预报地域的工程项目运作及社会经济发展的发展壮大，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、区域数字水库系统软件的管理体系构架
区域数字水库，便是综合性应用遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(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、视频数据信息等多源结构信息内容展开数字化收集与储存、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础信息平台和BIM+WebGIS立体式实体模型，将整个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工程项目各种各样信息内容特性，进而完成水文学气象预报、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，完成地域水库各种信息内容的数据可视化查寻、剖析、管理决策、显示信息和输出。
依据地域数字水库的基础观念，区划为数字地域数据可视化基本平台(基本层)、数字地域技术专业软件系统(网络层)，及其数字区域管理与决策支持系统。地域数字水库的管理体系构架如下图1所示。

3、地域数字水库系统软件的架构设计方案
系统软件平台选用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展开处理，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进行展现。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端口供客户展开调用，如图2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，也有自行封装的一些uI部件，后端开发关键选用到的技术有SpringMVC，Hibernate，及其自行研发的一个管理权限部件，数据库查询选用的是SQLServer2008R2，如下图3所示。

4、根据三维BIM+WebGIS的系统软件搭建
4．1工程BIM
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，3DS Max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、移民环境保护等信息内容。以便完成对这种信息内容高效率、动态性的管理方法，务必对其展开有效的归类，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)展开信息内容划分。
BIM信息内容实体模型的储存方法同时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、实体模型建立时间、修改时间、建立单位、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展开信息内容储存，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档方式展开储存的文件。
4．2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，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工程项目当场及河段地质构造的三维地貌。
4．3三维BIM+WebGIS构架
参照有关文献，设计方案三维BIM+WebGIS构架。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产生操作效率等问题。为迅速、直观流畅地展现，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ZTMAPGIS。
ZTMAPGIS是一套最底层类库和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，并完成海量信息载入、数据信息访问、图层控制等功能。根据应用JavaScript开发语言创建三维数据可视化地理信息客户端，并且以Ac—tiveX控制方式集成于Web网页中，如图4所示。

4．4三维数据可视化平台
浏览器客户端安裝ZTMAPGIS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数据信息进行关联，能够在情景中显示信息、查询水坝BIM数据信息，如监测仪数据信息及过程线展现，视频摄像头实时界面。另外可对GIS情景展开测量，显示降水等值线等功能。根据水坝BIM+WebGIS，完成了地域数字水库一张图，促使技术人员的实际操作更高效率、更形象化，数据监测的追溯越来越易如反掌，极大地提高了水库管理能力。

选用BIM+WebGIS技术，在充分研究管理部门需求的基础上，产品研发了根据三维BIM+WebGIS系统软件数据可视化平台，如下图所示。该平台解决了水库管理方法企业当今存有的“信息不对称”等难题。平台出示了直观品牌形象的展现方法，集成了离散的业务流程功能，完成了水库及水库群的集中化监控和协同管理方法，合理地提升了管理部门工作中的效率，为管理部门科学研究高效率管理方法提供了支撑，为各工作部门出示地域级的综合性整体规划、基本建设、运行管理等辅助管理决策方法，为广大群众出示地域水库数据服务。

5、结语
根据工程项目BIM实体模型和数字水库河段GIS实体模型，从系统软件管理体系构架、框架设计方案等层面详细论述了三维BIM+WebGIS数据可视化地域数字水库安全智能管理系统平台的设计方案与开发。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础上，借助计算机网络系统软件出示的信息内容传输通道，以技术标准、信息内容全方位、高度共享资源的大数据中心为信息内容储存、融合获取的基础，完成地域内水利工程组织间各种信息资源的高度共享资源与统一管理方法，是地域水库运行管理、决策的有效工具。