基于GIS平臺(tái)的大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)研究與應(yīng)用

肖澤云,田 斌

(三峽大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院,湖北宜昌 443002)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水資源高效利用與有效保護(hù)的迫切需求,包括水利工程在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)得到了迅速發(fā)展,大壩設(shè)計(jì)理論日趨完善,大壩安全成為影響公共安全的重要內(nèi)容。如何通過(guò)及時(shí)提供大壩工作性態(tài)及其變化信息降低大壩風(fēng)險(xiǎn)是各國(guó)大壩安全管理工作者關(guān)心的主要問(wèn)題,大壩實(shí)時(shí)安全監(jiān)控顯得越來(lái)越重要[1-2]。大壩安全監(jiān)控是依據(jù)大壩的原型監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)了解大壩工作性態(tài)、對(duì)大壩實(shí)施科學(xué)運(yùn)行管理以及對(duì)大壩設(shè)計(jì)理論進(jìn)行完善的重要方式和手段。通常一座大壩上布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)以千計(jì),監(jiān)測(cè)項(xiàng)目眾多(包括位移、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、滲流等),監(jiān)測(cè)部位空間分布較廣,形成了復(fù)雜的空間監(jiān)測(cè)網(wǎng),各監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集和積累的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量很大。因此,構(gòu)建更加完善的大壩安全監(jiān)控信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)大壩安全監(jiān)控實(shí)時(shí)分析、可視化顯示以及輔助決策已經(jīng)顯得十分必要,對(duì)提高大壩的安全管理水平及促進(jìn)大壩設(shè)計(jì)理論的進(jìn)一步完善等具有重要意義。

我國(guó)大壩安全監(jiān)控信息系統(tǒng)發(fā)展很快,傳統(tǒng)的由單人開(kāi)發(fā)面向過(guò)程的大壩安全監(jiān)控信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法已難以滿足需要,以模塊化開(kāi)發(fā)為代表、由多人聯(lián)合開(kāi)發(fā)并提高系統(tǒng)中常用功能的可移置型多功能新型監(jiān)控系統(tǒng)成為目前發(fā)展的方向。很多大壩已經(jīng)建立了安全監(jiān)測(cè)局域網(wǎng)系統(tǒng),正逐步形成完善的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

GIS作為獲取、整理、分析和管理地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學(xué)科,由于其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理、地理信息空間分析和可視化顯示功能,近年來(lái)得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展,它對(duì)各種來(lái)源的數(shù)據(jù)按空間坐標(biāo)進(jìn)行管理、查詢與檢索,通過(guò)空間分析、力學(xué)分析、地學(xué)分析與相關(guān)分析、模擬、預(yù)測(cè)等手段與方法進(jìn)行科學(xué)處理與決策,提供多層次、多功能的信息服務(wù)。因此,以GIS為技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行大壩安全監(jiān)控信息系統(tǒng)的模塊化開(kāi)發(fā)將進(jìn)一步豐富大壩安全監(jiān)控信息系統(tǒng)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)手段與方法,提高我國(guó)在大壩科學(xué)管理方面的技術(shù)水平。

ArcGIS是ESRI(美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所)推出的一套完整的GIS軟件產(chǎn)品,具有海量空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、編輯、分析等功能,通過(guò)它提供的GIS開(kāi)發(fā)工具還可創(chuàng)建客戶化GIS桌面應(yīng)用程序,具有很好的系統(tǒng)集成性。根據(jù)GIS的這些特點(diǎn),本文以ArcGIS Engine為開(kāi)發(fā)平臺(tái)、結(jié)合大壩安全監(jiān)控理論建立一套基于GIS平臺(tái)的大壩安全監(jiān)控系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)大壩安全監(jiān)控的實(shí)時(shí)分析、可視化顯示和輔助評(píng)價(jià)等功能,從而為大壩安全監(jiān)控管理、綜合評(píng)價(jià)和輔助決策提供可靠依據(jù)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用ArcGIS Engine和Visual C#程序相結(jié)合的開(kāi)發(fā)手段,參考國(guó)內(nèi)外大壩安全監(jiān)測(cè)和管理的經(jīng)驗(yàn),結(jié)合大壩安全監(jiān)控的理論知識(shí),確定該系統(tǒng)研制開(kāi)發(fā)的總體目標(biāo)為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、空間數(shù)據(jù)管理、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析處理、分析結(jié)果的可視化顯示以及輔助決策等功能,實(shí)現(xiàn)大壩安全監(jiān)控的信息化、可視化和系統(tǒng)化。系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

基于GIS平臺(tái)的大壩安全監(jiān)控系統(tǒng)主要由4個(gè)模塊組成:①系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊。該模塊主要對(duì)流域的地理信息數(shù)據(jù)、大壩安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等進(jìn)行組織和管理;②監(jiān)測(cè)分析方法庫(kù)模塊。該模塊主要包括統(tǒng)計(jì)模型和仿生算法模型,并提供其他算法模型的程序輸入接口以擴(kuò)充監(jiān)測(cè)分析的方法庫(kù);③安全監(jiān)測(cè)分析模塊。該模塊主要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合監(jiān)測(cè)分析方法庫(kù)中的方法進(jìn)行分析;④系統(tǒng)輸出模塊。該模塊主要基于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)和安全監(jiān)測(cè)分析的結(jié)果對(duì)相應(yīng)的分析成果進(jìn)行可視化顯示、圖表顯示以及數(shù)據(jù)文件輸出等。

該系統(tǒng)的主要功能有:①可視化顯示及查詢功能。在系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)以二維和三維的形式顯示和查詢壩區(qū)地形地質(zhì)信息、壩體結(jié)構(gòu)信息、監(jiān)測(cè)儀器信息以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的極值查詢、條件查詢、繪圖分析等。②數(shù)據(jù)編輯功能。包括對(duì)壩區(qū)地形地質(zhì)、水文水資源信息和監(jiān)測(cè)儀器等數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯,對(duì)人工、自動(dòng)采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和校正。③監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析功能。通過(guò)指定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析模型或外部算法模型接口,對(duì)指定區(qū)域時(shí)間段的監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析比較。④輸出功能。根據(jù)用戶要求可輸出指定范圍內(nèi)多種類型的數(shù)據(jù)(包括GIS數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析成果數(shù)據(jù)等),可以數(shù)據(jù)文件形式輸出,也可以圖表形式輸出,還可以直接輸出到外部設(shè)備,如打印機(jī)等。

2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)和管理的數(shù)據(jù)種類較多、數(shù)據(jù)量大、關(guān)系比較復(fù)雜,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)組織的好壞將直接影響數(shù)據(jù)查詢、檢索方式、訪問(wèn)速度和效率以及數(shù)據(jù)的可靠性。因此,合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用具有非常重要的作用[3]。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)兩部分。

該系統(tǒng)采用ArcGIS的GeoDatabase數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及柵格數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理,通過(guò)ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎將海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在SQL Server等大型商用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中[4],這樣不僅可以提高空間數(shù)據(jù)的訪問(wèn)速度,而且還保證了數(shù)據(jù)的安全性、可靠性和管理的高效性。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括大壩壩體空間結(jié)構(gòu)信息、壩區(qū)地形地質(zhì)數(shù)據(jù)、水文水資源信息以及監(jiān)測(cè)儀器空間信息等,它是一個(gè)空間數(shù)據(jù)庫(kù),主要存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)早期通常都采用文件方式存儲(chǔ),存在數(shù)據(jù)管理安全性較差、效率低以及數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)有限等缺點(diǎn)[5]。針對(duì)上述數(shù)據(jù)管理方式的缺陷,采用了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的手段來(lái)管理地理空間數(shù)據(jù),這種數(shù)據(jù)管理方式與傳統(tǒng)的文件式數(shù)據(jù)管理方式相比,雖然提高了數(shù)據(jù)的安全性、增加了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量,但由于空間數(shù)據(jù)具有空間連續(xù)性及很強(qiáng)的空間相關(guān)性等特點(diǎn),仍存在數(shù)據(jù)管理和維護(hù)困難、數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度慢、多用戶數(shù)據(jù)并發(fā)共享沖突等問(wèn)題。以空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎(SDE)作為中間橋梁連接GIS應(yīng)用程序和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的ArcSDE,較好地解決了空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理的問(wèn)題[6],特別是在海量數(shù)據(jù)管理中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括大壩內(nèi)各種監(jiān)測(cè)儀器所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。按監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,可以分為氣溫水位監(jiān)測(cè)、垂線監(jiān)測(cè)、水準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、滲流滲壓監(jiān)測(cè)、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)等。大壩內(nèi)的監(jiān)測(cè)儀器除了具有空間和屬性信息外,還具有時(shí)間信息。在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的監(jiān)測(cè)儀器只具有空間和屬性信息,通過(guò)監(jiān)測(cè)儀器的ID號(hào)連接監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中相同ID號(hào)監(jiān)測(cè)儀器所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù),即可形成監(jiān)測(cè)儀器的時(shí)空特性,如圖2所示。所以,由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)組成的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)也是一個(gè)時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù),用于描述某一時(shí)刻監(jiān)測(cè)儀器的空間狀態(tài)。

此外,為了便于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理,系統(tǒng)提供了將常用數(shù)據(jù)文件(如Excel表格、文本文件)導(dǎo)入到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)的接口。

2.2 空間數(shù)據(jù)的表達(dá)

圖2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)間的關(guān)系

空間數(shù)據(jù)主要包括工程所在區(qū)域的行政區(qū)域圖、道路圖、水系圖、壩區(qū)地形、壩體結(jié)構(gòu)、監(jiān)測(cè)儀器等。根據(jù)空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的類型,可將數(shù)據(jù)分為柵格數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)。地形信息可以用不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)或柵格數(shù)據(jù)形式來(lái)表示,在該系統(tǒng)中主要通過(guò)CAD等高線生成TIN來(lái)表示數(shù)字高程模型(DEM)。由于GIS中簡(jiǎn)單的矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只包括點(diǎn)、線和多邊形,不包括體對(duì)象,所以在該系統(tǒng)中采用空間面片來(lái)表示各個(gè)壩段的表面。該系統(tǒng)中基礎(chǔ)地理信息表達(dá)的數(shù)據(jù)類型以及其包括的屬性字段如表1所示。

表1 地理信息的數(shù)據(jù)表達(dá)類型及主要屬性字段

2.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析模型

2.3.1 物理推斷分析

對(duì)于不同的監(jiān)測(cè)量,根據(jù)壩工理論及力學(xué)知識(shí),利用原型監(jiān)測(cè)資料,通過(guò)物理推斷來(lái)建立效應(yīng)量和影響量之間的關(guān)系式[7]。如混凝土壩體的水平位移主要受水壓力、揚(yáng)壓力、泥沙壓力、溫度以及時(shí)效因素等影響[8],即有

式中:δH為水壓分量;δT為溫度分量;δθ為時(shí)效分量。

2.3.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)模型

統(tǒng)計(jì)學(xué)模型具有建模簡(jiǎn)單、使用方便、收斂速度快等特點(diǎn),是大壩原型觀測(cè)資料分析的常用方法。但其擬合精度與選取的因變量密切相關(guān),應(yīng)盡量選取對(duì)因變量影響顯著的因子。如混凝土壩體的水平位移主要由水壓分量、溫度分量和時(shí)效分量等組成。如水壓分量主要與壩前水位有關(guān),可表示為[8]

式中:H為水頭;a1,a2,a3為系數(shù)。

溫度分量由壩體和地基的變溫引起,在只有氣溫資料的情況下,可以采用多種諧波組合,即

時(shí)效分量是由混凝土和基巖的徐變、塑性變形以及基巖地質(zhì)構(gòu)造的壓縮變形等因素引起,它的變化規(guī)律為初期急劇,后期漸趨穩(wěn)定。時(shí)效分量的數(shù)學(xué)模型主要有:①σθ=c1θ;②δθ=c2lnθ;③δθ=c2/θ;④δθ=c2θ12。其中 θ為時(shí)間,以月為單位,自水庫(kù)蓄水開(kāi)始計(jì)算;c1,c2為系數(shù)。

當(dāng)觀測(cè)資料不包括荷載發(fā)生的極值或觀測(cè)資料系列較短時(shí),統(tǒng)計(jì)學(xué)模型將很難用于監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)。

2.3.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型具有較好的非線性映射能力。由于大壩受環(huán)境和荷載等作用非常復(fù)雜,影響因素諸多,內(nèi)在因素有地質(zhì)條件高度非線性、筑壩材料各向異性等;外在因素有水荷載、降雨量非恒定性等,這些內(nèi)外因素相互耦合作用使得效應(yīng)量與因變量之間的關(guān)系表現(xiàn)出極強(qiáng)的非線性特征。根據(jù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自組織、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的非線性映射能力[9],對(duì)大壩觀測(cè)數(shù)據(jù)建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,可得到較高的擬合精度和預(yù)測(cè)精度。目前神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的種類主要有感知器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)、反饋網(wǎng)絡(luò)等。其中BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是基于誤差反向傳播算法的多層前向網(wǎng)絡(luò),也是一種目前應(yīng)用非常廣泛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。在大壩安全監(jiān)測(cè)分析中可采用3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),即輸入層、中間層和輸出層,其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

輸入層節(jié)點(diǎn)數(shù)與因變量數(shù)目有關(guān),輸出層節(jié)點(diǎn)數(shù)與影響的效應(yīng)量數(shù)目有關(guān)。選擇合適的因變量、隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)、層間傳遞函數(shù)和學(xué)習(xí)函數(shù)等可以提高網(wǎng)絡(luò)的收斂速度和擬合精度。但采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行監(jiān)測(cè)資料分析時(shí)需要大量的數(shù)據(jù)樣本,此外,該算法容易陷入局部極值而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練失敗。

圖3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3 工程應(yīng)用

3.1 隔河巖大壩工程概況

隔河巖水利樞紐工程位于湖北省長(zhǎng)陽(yáng)縣城西9km處,由重力拱壩、垂直升船機(jī)、電站廠房、引水隧洞、高邊坡及副壩等建筑物構(gòu)成,控制流域面積14430km2,具有發(fā)電、防洪、航運(yùn)與旅游等綜合效益[10]。大壩為“上重下拱”的重力拱壩,上游壩面采用鉛直圓弧面,下游壩坡的下部拱壩為中間大半徑、兩側(cè)小半徑的變截面三圓心單曲重力拱壩。大壩全長(zhǎng)653.15m,自右向左共分為30個(gè)壩段,最大壩高為151m,壩頂高程為206.00m,壩頂寬為8m,正常蓄水位高程為200.00m,總庫(kù)容為34億m3。

1998年8月我國(guó)長(zhǎng)江流域遭受特大洪水,為與長(zhǎng)江洪水錯(cuò)峰,隔河巖水庫(kù)庫(kù)水位最高達(dá)到203.94m高程,超過(guò)正常蓄水位(200.00m)近4m[11]。隔河巖大壩為確保長(zhǎng)江下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全起到了重要的作用,而且其壩型獨(dú)特,因此研究其壩體安全監(jiān)測(cè)情況具有十分重要的意義。

3.2 可視化顯示與查詢

該系統(tǒng)以ArcGIS Engine為GIS開(kāi)發(fā)平臺(tái),使用MapControl,SceneControl和TOCControl等控件來(lái)實(shí)現(xiàn)壩區(qū)二維地理信息系統(tǒng)和三維地理信息系統(tǒng)。

在二維地理信息系統(tǒng)中,通過(guò)ToolbarControl控件提供的地圖瀏覽工具可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加載和地圖放大、縮小、平移以及數(shù)據(jù)查詢等功能。此外,通過(guò)程序開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器的空間位置查詢、屬性信息查詢、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢以及測(cè)量距離、面積和繪制剖面圖等功能。

三維地理信息系統(tǒng)中除了具有基本的三維場(chǎng)景瀏覽功能外,還具有監(jiān)測(cè)儀器、壩段以及壩段剖面等的三維查詢功能,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了生成等高線、輸出三維場(chǎng)景動(dòng)畫(huà)等功能。通過(guò)點(diǎn)擊壩段或輸入壩段值即可查詢?cè)搲味蔚膶傩孕畔?同時(shí)顯示該壩段的剖面圖以及該壩段中的監(jiān)測(cè)儀器。點(diǎn)擊剖面圖中的監(jiān)測(cè)儀器點(diǎn)號(hào)即可查詢?cè)搩x器所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù),如圖4所示。

圖4 三維地理信息系統(tǒng)

3.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

該系統(tǒng)主要提供2類數(shù)學(xué)模型對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè),即統(tǒng)計(jì)學(xué)模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。其中,統(tǒng)計(jì)學(xué)模型包括逐步回歸模型和多元線性回歸模型。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型主要采用3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,通過(guò)導(dǎo)入外部的數(shù)據(jù)樣本或直接從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)中提取相關(guān)因子、設(shè)置神經(jīng)元數(shù)目和傳遞函數(shù)、設(shè)置訓(xùn)練函數(shù)及目標(biāo)、設(shè)置學(xué)習(xí)函數(shù)及學(xué)習(xí)速率,即可建立1個(gè)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

通過(guò)對(duì)隔河巖大壩拱冠梁壩頂處的垂線監(jiān)測(cè)儀器PL15801在2006年內(nèi)所監(jiān)測(cè)的資料進(jìn)行分析,分別采用逐步回歸模型和3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行分析預(yù)測(cè),2種模型分析比較的結(jié)果如圖5所示。

圖5 2種模型分析結(jié)果比較

通過(guò)對(duì)上面2種模型分析的結(jié)果進(jìn)行比較可知,采用3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型比逐步回歸模型具有更高的擬合和預(yù)測(cè)精度,能夠很好地逼近原函數(shù)曲線,達(dá)到滿意的擬合和預(yù)測(cè)效果。

4 結(jié) 語(yǔ)

利用GIS平臺(tái)強(qiáng)大的空間分析、空間數(shù)據(jù)管理能力和可視化技術(shù)等優(yōu)勢(shì),結(jié)合大壩安全監(jiān)控理論知識(shí),建立一套集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)查詢、分析、可視化于一體的系統(tǒng),對(duì)提高大壩安全監(jiān)控管理和大壩安全評(píng)價(jià)都具有重要的意義。筆者對(duì)此作了嘗試,得出以下結(jié)論:①通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)資料的實(shí)時(shí)查詢、分析和預(yù)測(cè),為大壩安全決策評(píng)價(jià)提供了重要的依據(jù);②通過(guò)與GIS平臺(tái)結(jié)合的方式,實(shí)現(xiàn)了大壩、監(jiān)測(cè)儀器等空間信息的可視化顯示和查詢等功能,為大壩安全運(yùn)行管理提供了一個(gè)直觀、方便的平臺(tái);③為了適應(yīng)不斷發(fā)展的大壩安全監(jiān)控理論和新的監(jiān)測(cè)分析方法,系統(tǒng)提供了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接口和算法模型接口,具有很好的通用性和擴(kuò)展性。

:

[1]吳中如,顧沖時(shí).大壩安全綜合評(píng)價(jià)專家系統(tǒng)[M].北京:北京科學(xué)技術(shù)出版社,1997.

[2]顧沖時(shí),蘇懷智,趙二峰.大壩安全監(jiān)控及反饋分析系統(tǒng)[J].中國(guó)水利,2008(20):37-40.

[3]黃杏元,馬勁松,湯勤.地理信息系統(tǒng)概論[M].北京:高等教育出版社,2001.

[4]黨安榮,賈海峰,易善楨,等.ArcGIS 8 Desktop地理信息系統(tǒng)應(yīng)用指南[M].北京:清華大學(xué)出版社,2003.

[5]熊麗華,楊峰.基于ArcSDE的空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用,2004,24(3):90-91,96.

[6]王天化,李瑞有,周武,等.基于GIS技術(shù)的水庫(kù)大壩安全應(yīng)急管理系統(tǒng)構(gòu)架[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2009,26(增刊):130-133.

[7]陳紅,顧沖時(shí).古田溪二級(jí)大壩水平位移監(jiān)控模型的研究[J].水電能源科學(xué),2003,21(2):13-15.

[8]吳中如.水工建筑物安全監(jiān)控理論及其應(yīng)用[M].北京:高等教育出版社,2003.

[9]李孝安,張曉紅.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與神經(jīng)計(jì)算機(jī)導(dǎo)論[M].西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,1995.

[10]徐衛(wèi)超,田斌,鄧?guó)P銘.清江隔河巖水利樞紐壩體內(nèi)部監(jiān)測(cè)研究[J].三峽大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2002,24(1):56-59.

[11]劉寧,萬(wàn)學(xué)軍.隔河巖上重下斜封拱式重力拱壩設(shè)計(jì)研究[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2003,31(2):166-167.