对蜜蜂的赞美之意:宁夏三维电子江河系统成果概述-专题研究

黄河在宁夏境内全长397km，为南北流向，从低纬度地区流向高纬度地区。特殊的气候和自然地理特性决定了黄河宁夏段凌汛期具有“封河期先下后上，开河期先上后下”的特征，每年都造成程度不同的凌汛灾害。随着河床的不断淤积抬高，黄河洪水和凌汛造成的损失将愈来愈大。

为此，宁夏自治区防汛办与中国水科院联合开发建设了“宁夏三维电子江河系统”。

1.主要内容及功能

利用三维地理信息系统、遥感、海量数据管理、虚拟现实、网络通讯和高性能计算机技术等现代高新信息技术，采用高精度DEM地形数据、遥感影像和矢量数据，建立宁夏全区1：5万比例尺和黄河宁夏段1：1万比例尺两种范围、不同比例尺的三维场景建设，建立了基础地理信息数据库和防洪工程数据库等专业数据库，开发冰凌管理系统，建立了多个接口和人性化的操作界面。系统具备灵活性、开放性、实用性、先进性、可靠性、高效性、可维护性等七大特征。可实现在三维场景中直观地展现全区地形、地貌、水系、河流、防洪工程等信息，对海量信息的管理、查询、二三维平台的无缝切换、冰凌信息展示与管理等诸多功能，为宁夏数字水利建设乃至数字宁夏建设搭建基础平台，为防洪减灾决策提供直观准确的技术支持。

2.关键技术及创新点

2.1海量数据处理技术 

采用Oracle数据库管理系统对海量数据进行存储和管理；同时，采用ArcSDE空间数据引擎技术，建立金字塔和空间数据索引，实现了海量空间数据的高效存储和检索

2.2三维场景展示技术

首次利用1：5万比例尺地形数据、15m分辨率和5.8m分辨率的遥感数据建立了宁夏三维电子沙盘场景；利用1：1万比例尺的地形数据与2.5m分辨率的遥感数据，建立了黄河宁夏段三维电子沙盘场景。可以从流域全景开始，层层推进，逐级展示；也可以从局部区域开始，在不同级别之间进行切换。可以根据不同的视野范围、不同比例尺的三维场景，展示不同的信息及内容，对不同场景功能之间进行快速切换。

2.3影像处理技术

应用格式转换、色彩调整、多种滤波处理、多种图像逻辑处理、图像批处理等图像处理技术，对图像进行了诸如滤波、增强、光学特征调整以及逻辑运算等处理。使用了多种不同来源、不同分辨率的遥感影像，并对其进行了纠正、配准。通过影像融合技术对不同分辨率遥感影像进行了处理。

2.4虚拟现实技术 

一是建立防洪工程三维数字模型，并叠放在三维场景中，逼真展示防洪工程布局和结构以及周围地形地貌，给人以身临其境的感觉；二是对冰坝生成模拟仿真，在三维场景中形象展示冰坝形态。

2.5三维模型动态生成技术 

首次利用历史或实时冰凌监测数据在三维场景中实现了封河范围的模拟和冰坝模型的动态生成，实时凌汛信息的展示、查询和管理。

2.6二三维无缝集成技术 

可实现二维GIS平台与三维GIS平台的良好转换。

2.7专用数据库技术 

对多种类、大量的数据分别建立了专用数据库，并进行了合理规划部署。通过数据抓取服务和数据适配器来访问外部数据库，并将需要的数据复制到专用数据库中，避免了对外部系统过分的依赖和耦合而导致的系统升级、移植、转换困难等问题。系统具备了空间数据与属性数据关联、维护和更新的功能。

2.8系统集成技术

系统以ArcGlobe、0racle、SDE、VB等许多软件为基础进行开发集成了一个统一的应用平台。

该系统开发了灵活方便的系统操作界面。建立了开放式的三维空间数字平台，能够与其他系统进行良好衔接，具有灵活的扩展功能。

3.重要作用

该系统能够真实展示三维电子空间场景，是实际地形、地貌的数字实现，拥有真实的三维空间数字信息，能够全面展示各类空间信息及其属性信息，具备强大的二次开发功能和广泛的适用性，真正实现了信息化技术从二维平面展示平台到三维空间立体展示平台的质的飞跃，代表了宁夏信息化建设的潮流和趋势，对宁夏水利信息化带动水利现代化具有里程碑的意义。系统建成后，在黄河大柳树水利枢纽项目规划中首次应用了该沙盘模型，场景逼真，应用效果明显，得到了自治区领导和部、委有关领导的好评。

此项研究成果可以有效提高宁夏回族自治区防汛指挥系统的实用化水平，增强自治区政府的应急反应能力与风险管理水平，充分发挥防洪工程体系的综合减灾效益，从而最大限度地减轻洪涝灾害可能造成的损失，保障人民生命财产安全。

4.前景展望

宁夏三维电子沙盘系统是具有一定自主知识产权的系统软件，为宁夏回族自治区提供一个可直接应用的三维数字化软件系统，系统的建成与完善为宁夏水利信息化建设和数字宁夏建设搭建了三维基础平台，可以广泛服务于水利发展规划、国土资源整治规划、城市发展规划、区域经济发展规划、国民经济发展甚至军事信息展示等领域，应用前景十分广阔。

作为全国首次建设完成的宁夏三维电子江河系统，是前沿信息技术在水利行业的应用，为全国各省、市基于三维平台的信息化建设起到示范作用，具有重要的应用价值和推广前景。

5.鉴定和获奖情况

2006年12月10日，受宁夏科技厅委托，宁夏科技成果管理中心组织国内外有关专家进行了科技成果鉴定。与会专家给予了很高的评价，认为项目选题科学合理，目标明确，技术路线正确。系统的建成与完善为宁夏水利信息化建设和数字宁夏建设提供了三维基础平台。可以广泛服务于国土资源规划、城市发展规划、区域发展规划、国民经济发展甚至军事信息展示等领域。项目成果社会效益明显，应用前景十分广阔。成果总体达到国内领先水平。

2007年1月3日，该项目通过了自治区水利厅组织的成果评审，被评为2006年宁夏水利科技进步一等奖。

2007年3月26日，通过自治区科学技术奖励委员会组织的科技成果评审，被评2006年宁夏回族自治区科学技术进步一等奖。