水电站边坡智能爆破设计与管控系统研究

水利工程爆破施工具有周期长、规模大的特点,传统爆破设计与施工管控方式难以满足当前水利工程的建设和发展要求,研究建立平台化、网络化、智能化的爆破设计与管控系统具有重大的工程意义。基于BIM、WebGIS和已开发的爆破设计软件,利用Angular框架和SpringBoot框架,采用前、后端分离式方法开发了智能爆破设计与管控系统,系统由智能爆破设计模块、三维可视化模块、数字化爆破管控模块以及智能安全评价及预测预警模块四个功能模块组成,实现了智能爆破设计与全流程爆破审核功能一体化,能够根据现场实际施工情况,采用模型参数化动态联合裁剪方法,选取开挖轮廓线上的控制点进行智能爆破设计,生成爆破设计方案,并将设计方案上传审查,有效地促进了爆破全流程的标准化、信息化、数字化管理,加强设计、施工、监理等单位的实时交互办公。该系统在叶巴滩水电站边坡爆破开挖工程的应用结果表明,系统能有效进行爆破设计,并提高管控效率,可为水电站边坡爆破设计开挖施工提供技术支持。

可编辑三维场景的动态3D Tiles构建方法

可编辑的大型三维WebGIS具有一定的应用场景需求,常见的3DTiles数据格式局限于静态场景渲染,在编辑的三维场景中,需要构建动态的3D Tile文件格式和多细节层次(level of detail,Lo D)渲染方法。本文从动态空间索引和多细节层次技术两方面研究Web在线编辑大型三维场景的构建方法,将动态松散八叉树和半边折叠LoD构建算法应用于3D Tiles构建流程中,实现支持可编辑场景的3D Tiles构建与更新。结果表明:(1)松散八叉树索引在计算量上能够实现动态更新的目标,且在视锥体剔除上有着良好的精度;(2)基于半边折叠法进行准实时LoD的构建,能够满足动态场景下实时计算LoD的需求;(3)所构建的3D Tiles场景,配合Three.js等成熟框架并应用WebWorker等技术,能够顺利完成3DTiles的高效调度和渲染。研究成果对城市三维模型在线编辑、动态地理三维场景的加载渲染等相关研究和应用具有一定的参考价值。

水利信息管理平台设计与实现

随着信息化的发展,在面对海量信息管理方面,传统管理方式和手段已无法胜任。本文以启东市为例,采用HTML5+GIS构建了水利信息管理平台,通过平台对多源数据进行综合管理、分析,快速、全面地掌握水利设施的分布情况、运行状态,使水利管理人员能够更加方便地对各种水利设施空间信息进行可视化管理,并结合水利管理业务和技术应用需要,为水利管理决策分析提供科学依据。

基于GPU并行计算和WebGIS的潖江蓄滞洪区洪水预报系统研究

洪水预报所采用的数值模拟涉及大量计算,模拟的结果需经多种专用软件处理后才能展示给用户,操作繁琐,无法满足蓄滞洪区防洪调度及应急抢险处置中迅速做出响应的需求。该文提出了基于GPU并行计算和WebGIS的洪水预报系统,旨在提高洪水计算的效率,延长预见期,并实现洪水演进的可视化。该系统基于最新的GPU加速的计算方法,利用GPU强大的浮点数运算能大幅提高洪水计算的效率,结合WebGIS技术,将水文-洪水演进模型的计算结果与水利底图无缝连接,以图表、图像和动画等形式直观展示洪水演变过程,使决策人员能直观地掌握蓄滞洪区洪水的演变过程,可为潖江蓄滞洪区的调度运用和防洪抢险提供帮助。

安徽省关闭煤矿资源调查及其综合利用研究

【目的】在煤炭资源持续高强度开发与能源供给侧结构性改革的背景下,安徽省关闭了一批资源枯竭、产能落后的煤矿,而关闭煤矿仍赋存有地下空间、遗煤、瓦斯、矿井水、土地与基础设施设备等资源,开展关闭煤矿资源再利用具有现实的工程价值和经济效益。【方法】统计自2013年以来安徽省59座关闭煤矿基础信息和再利用现状,分析关闭煤矿分布特征、遗留资源与再利用潜力;构建安徽省关闭煤矿数据库与WebGIS云平台,实现关闭煤矿信息查询分析与可视化;以潘一矿与石台煤矿为例,分别介绍遗留瓦斯抽采与半地下抽水蓄能的关闭煤矿再利用方案。【结果和结论】结果表明:安徽省关闭煤矿主要集中分布在两淮矿区,部分关闭煤矿关闭时间较短、遗留资源丰富、产权隶属清晰,再利用潜力较大;潘一关闭煤矿综合使用封闭墙压管抽采、原抽采钻孔抽采和地面钻井抽采的立体化遗留瓦斯抽采技术,实施关闭煤矿采空区“排水-抽采-利用”的一体化工程,3年内累计抽采瓦斯量4 840万m^(3)、发电8 590万kW·h、直接经济效益5 120万元,同时保障了相邻矿井的安全生产;石台关闭煤矿拟建设半地下抽水蓄能电站,地下空间可提供有效库容30万m^(3)、装机容量35 MW。案例分析表明安徽省部分关闭煤矿资源再利用在技术经济上具有合理性,但仍需开展进一步深入研究。

基于要素稠度的电子海图矢量瓦片组合构建方法

为进一步提升基于WebGIS技术的电子海图在前端的加载效率,对海图矢量瓦片的划分方法进行深入研究。在考虑要素空间分布稠度的基础上,提出一种海图瓦片的组合格网划分方法。在四叉树划分过程中引入矢量瓦片数据阈值将其改造成非平衡四叉树,作为瓦片划分的第1阶段,在瓦片划分至单瓦片最大数据量小于数据阈值后,通过融合变异系数的二叉树对瓦片进行第2阶段的划分。将组合格网法、原始均匀格网法和改进均匀格网法生成的矢量瓦片数据与试验结果进行对比。研究结果表明,在瓦片第3~第9层级范围内,相对于2种均匀格网法,基于要素稠度的组合格网法生成的矢量瓦片在同一层级的标准差更小,矢量要素在瓦片上的分布更加均衡,在同一视窗范围内,组合格网法生成的瓦片加载时间更短。

基于WebGIS的天然气管网路由系统研究

随着天然气需求的不断增加,天然气集输管网建设正呈现网络化趋势。然而,天然气管网路由的经济效益分析仍较低,且可视化展示效果不佳。针对上述问题,基于WebGIS构建了天然气管网路由系统,实现了天然气管网路由的拓扑绘制、分析和评价。其中,拓扑绘制模块实现了在Web下绘制Svg格式的天然气集输站点和天然气集输管网图层,并实现了管网和站点的数据管理和其他交互功能。分析和评价模块则采用了A*算法和辅助网络算法的融合,提出了A*-Net算法,实现了最优路由查询、评价方案的生成和可视化。该系统的拓扑绘制和最优路由搭建模型可应用于其他有关拓扑分析的实际问题,而分析和评价模块的应用可以有效帮助相关部门在建设路由时降低成本。

基于非负矩阵分解的中红外地表特性光谱重建方法

在中红外遥感领域,高光谱地表反射率/发射率等地表特性具有极高的应用价值和应用需求,但利用卫星遥感手段难以获取吸收波段的高光谱地表反射/发射特性,且通过光谱重建获取全波段的地表特性方法仍存在很多问题。为解决中红外全波段地表特性光谱重建所面临的难题,基于约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University,JHU)地物波谱库和中分辨率成像光谱仪(MODIS)短波红外和中红外地表多光谱卫星产品,提出了一种利用非负矩阵分解(NMF)重建高光谱地表反射率的方法,对2.5~5.0μm中红外光谱范围内的地表反射/发射率进行光谱重建,重建后的光谱分辨率可达10 nm。首先基于JHU地物波谱库选取4种典型地物类型(土壤、植被、人造材料和岩石),建立地物光谱库样本信息,再利用MODIS传感器光谱响应函数,根据等效计算公式将2.0~5.0μm波段范围反射率结果重采样到10 nm光谱间隔、共301个波段,得到JHU地表反射率光谱数据集。对光谱数据集进行非负矩阵分解处理,提取4条端元向量光谱曲线,结合MODIS短波红外和中红外4个波段(2.13、3.75、3.96和4.05μm)的全球月均地表反射率/发射率产品,可计算每个像元对应的权重系数向量,从而进行任意波段的光谱重建,得到全球范围内陆地5 km×5 km分辨率的月均地表反射率重建结果。同时为综合评价该光谱重建方法,从光谱数据集中提取MODIS短波红外和中红外4个波段(2.13、3.75、3.96和4.05μm)的子数据集,计算对应的权重系数向量,进行2.0~5.0μm光谱范围内的全波段的反射率光谱重建。重建结果对应的平均绝对误差优于0.01,平均相对误差优于10%,在只有MODIS卫星4个波段数据可用的低秩病态的情况下,可较好地满足光谱重建的精度要求。并且为满足重建结果可视化需求,基于网络地理信息系统(WebGIS)技术,利用Cesium框架,采用浏览器/服务器架构,搭建了二三维一体化可视化系统,将卫星底图、地形数据与光谱重建结果等集成展示,从而进行直观的多因素分析,为卫星产品的展示与验证提供支撑。

基于GIS+BIM的山区铁路施工进度管理系统研究

针对传统山区铁路施工进度采用电子表格管理所导致的标准化低、直观化差等问题,设计基于GIS+BIM的铁路施工进度管理系统。通过设计图形化的进度数据采集方式,为不同施工单位进度填报提供了统一的数据入口;对进度数据进行统计分析,融合工程进度计划数据,动态展示工程进展与计划情况,驱动工点BIM模型在三维场景中展示三维进度。应用表明,该系统能够提高进度数据的统一性和进度展示的直观性,为铁路施工管理数字化提供支撑。

基于3D WebGIS的水利信息管理平台设计——以小清河淄博段为例

面对现代水利管理缺乏真实三维模型细节展示、三维模型加载缓慢和传统巡检方式缺乏历史追溯性等问题,以小清河淄博段为例,基于3D WebGIS、数据库和Cesium框架,采用JavaScript编程语言进行二次开发,探索构建一套包含三维数据可视化、空间分析、数据管理、智能巡检、风险管理等功能模块的三维可视化水利信息管理平台。实际应用表明:平台具有较好的实用性和有效性,实现水文、气象、地形地貌和水利工程等数据的可视化和交互,为水利行业的决策者、管理者提供管理和决策支持。

TPACK框架下GeoScene Online与地理教学融合的实践

技术革新影响学科教学方式选择,TPACK模式为解决当下学科教学应用新技术“两张皮”问题提供了新思路。本文从科勒和米什拉的理论出发,尝试将GeoScene Online平台与地理课堂教学融合,提出循序渐进、跨学科、基于真实情境和交互式的融合原则,进而在TPACK模式下将GeoScene Online功能特点与高中地理必修内容进行融合分析,构建以PCK、TCK、TPK三条子路径为导向的GeoScene Online与地理教学融合模式,并以“耕地”为主题进行案例实践探索。

基于WebGIS的油气勘探开发数据集成检索方法

数据集成检索是油气勘探开发数据信息化的重要手段,然而现行方法检索效果并不理想,且查准率也低。提出了基于WebGIS技术的油气勘探开发数据集成检索方法,采用网络爬虫技术采集油气勘探开发数据,通过转换及标准化处理数据格式,建立数据索引,采用对数据语义特征提取和分析的方法,检索到与检索语义相似的油气勘探开发数据。实验证明:新的数据集成检索方法折扣累计收益值在9以上,查准率在95%以上,在油气勘探开发数据基础检索方面具有良好的应用前景。

森林火灾应急救援情景演化Web三维模拟——以四川省西昌市泸山“3.30”森林火灾为例

目前大多数森林火灾信息系统局限于对林火要素的单一模拟,对森林火灾应急响应情景演化过程进行综合性表达的系统较少。本文构建基于知识元和元胞自动机的多要素、多事件情景演化模型,采用Cesium创建森林火灾应急救援情景演化模拟的三维地理信息系统;通过四川省泸山“3.30”森林火灾的实际应用案例验证了可行性和有效性。结果表明:系统模型能够较准确地模拟林火扩散范围;系统模拟1 h林火扩散并可视化所需时间约为10s,手动修正火灾扩散范围更新速度快于5s/次;系统可以清晰地模拟森林火灾中火焰扩散、地面扑火、隔离带开辟、飞机扑火等过程中各要素的动态变化。研究成果可为森林火灾灭火救援工作提供决策支持,有助于提高森林火灾应急救援能力,减少火灾对环境和经济造成的损失。

从“寻找图书馆”到“漫游图书馆”:图书馆文旅地图构建

文旅融合背景下,图书馆成为旅游目的地,对图书馆服务提出了新要求。文旅地图是技术赋能文旅的重要方式,是图书馆提升服务水平的重要手段。文章在调研分析现有文旅地图和图书馆导览地图的基础上,提出一种构建图书馆文旅地图的模型。该模型以WebGIS技术为基础,融合数字人文资源、纸本资源、网络资源等在内的多源异构数据,将图书馆各类信息呈现在地图网站上,针对特定游客群体展示特定功能。文章选择上海市的图书馆开展实证研究,实现了沪上图书馆漫游地图网站。结果显示,图书馆文旅地图构建模型在数据呈现方式、数据融合深度、功能设计方面具备优势,能帮助图书馆提升服务水平,增强游客、读者的文旅体验。

田块尺度水稻农情遥感监测平台设计与试验

为解决我国水稻种植过程中由于药肥施用不当和缺乏系统化管理所导致的单产低、农业面源污染严重等问题,并针对现有农情系统数据源单一的现状,以多源数据的协同监测为核心,基于WebGIS和Ant Design搭建前端框架,整合多源时空地理数据和分布式数据存储方法,采用Python、HTML、Javascript+CSS、ArcGIS Server、Mapbox Studio以及PostgreSQL等技术,构建一个前后端分离(F/B Separation)、云端实时更新的田块尺度水稻农情监测平台,以实现水稻生长参数反演、产量预估、田块参数查询、时空数据可视化与统计分析等功能。以江西兴桥镇与井冈山国家农业科技园为试验区,应用该系统的案例分析表明2022年兴桥镇水稻田块分布破碎,且镇内东北区域水稻产量高于西南,水稻田产量介于6750~8250 kg/hm^(2);同时发现试验区内田块水稻的长势与历史药肥施用量存在明显关联,药肥施用策略显著影响田块水稻长势。综上,本平台在多源数据协同作用下,能较好地满足大区域下田块水稻监测所要求的准确性、全面性,并在一定程度上实现水稻长势与产量的归因分析,可作为实现田块尺度水稻农情多源精细监测的有效示例。

基于地图API的城市地质调查信息平台

城市地质调查信息的有效处理是地质调查工作的重要环节。文章基于WebGIS技术,借助地图API,结合Vue前端框架搭建了一款轻量级的城市地质调查信息平台,实现了地质数据的有效管理,提高了平台信息的交互效果,在保证数据信息安全性的同时,满足了用户的功能需求,为城市地质调查工作信息化建设提供了一定参考。

基于WebGIS的绿地资源信息化系统设计与实现

基于WebGIS技术、数据库技术构建B/S架构的绿地资源信息化系统,旨在解决传统绿地资源信息数据管理方式可视化效果差、缺乏空间管理和数据不集中以及共享性差等问题。该系统以国土变更调查数据为基础,对乌鲁木齐市近十年绿地资源数据进行分析和整合,建立了乌鲁木齐市绿地资源基础地理信息数据库,实现了自然资源管理新形势下的绿地数据共享和研究区绿地资源数据的集中管理。采用前后端分离开发,实现高内聚低耦合,增强系统的可维护性并综合考虑系统的安全性和数据访问机制,设计和实现了数据信息化、数据查询、统计分析、指标趋势分析、辅助审核和权限管理等功能。最终通过实际数据验证,较好地实现了系统的多项功能。系统不仅为绿地资源的研究提供了便捷的信息获取途径,同时在推进乌鲁木齐市绿地合理开发利用和绿地管理水平提升方面发挥了重要作用。此外,该系统的开发也为其他城市和地区的国土资源信息化建设提供了实际的技术参考。

二三维一体化的自然灾害综合风险数据管理系统设计与实现

探讨基于B/S(浏览器和服务器)结构的济南市自然灾害综合风险数据管理系统的总体设计,数据库设计和服务器端、浏览器端功能设计与实现。重点分析二三维一体化的灾害信息可视化表达、基于地理信息数据的空间化分析运算、异构多源数据的一体化管理与多级共享等关键技术,为城市自然灾害风险防控管理和应急救援提供技术支撑。

基于BDS的田野文物信息化系统设计与应用

针对河南省田野文物保护信息化程度低、保护难度大等现状,设计了一种集移动端和Web管理端为一体的田野文物保护信息化服务系统。系统依托北斗位置服务、WebGIS、高精度定位便携设备等技术,采用MD5和儒略日结合的加密登录方法,保证系统安全性;具有精准定位、多源数据融合、动态可视化等功能,通过高精度定位便携设备,利用HNCORS获取差分数据进行定位解算,从而获得高精度位置信息。该系统已成功应用于河南省田野文物信息化工作中,有效解决了田野文物信息化程度低问题,为切实做好文物保护工作,提供了基础性的技术支撑。

基于WebGIS的大数据图形渲染技术

随着大气科学相关技术的高速发展,基于软件图形显示功能的更高展示要求在气象行业中被不断提出。人们在持续追求更加逼真视觉上的渲染效果:一方面保证稳定高效地渲染海量数据,另一方面,同时保证高质量图像文件的生成。为此,提出了一种针对海量气象数据的快速显示方案。通过有效压缩传输数据,并利用GPU显卡资源进行数据的渲染和数据的时间插值,能够有效提高数据显示渲染和交互的效率。实践应用表明,该方案能够较好地解决海量数据快速显示的问题,在针对气象大数据进行实时渲染动画播放之时,其播放展示速度可以高达30帧+(每秒),能够较好地满足实际业务需求。