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成果简介:（技术特点、主要进展、应用状况、投资规模、效益预期和合作方式等）虽然大连市引水工程已进行多年，但针对大伙房水库输水（三期）及大连市配套工程所需的必要信息及管理仍是一项空白，因此，该项目的实施将为大伙房输水应急入连工程提供必要的信息数据，同时可填补引水工程该项空白。本项目从当前大伙房输水应急入连工程建设的实际出发，考虑大连市未来整体发展对水引水的需要，利用多年来大连市引水工程建设情况数据资料，采用全球定位系统（GPS)、地理信息系统(GIS)等先进技术手段进行引水工程信息采集和处理。研究内容主要从理论和应用两方面进行。1.理论研究理论方面的研究主要是建立引水工程信息GIS数据模型。GIS数据模型的设计采用面向对象的数据模式，基本思路是将现实世界的事物抽象为具有属性的操作对象，利用面向对象的GIS技术来研究引水工程相关信息，建立描述地理信息实体的数据模型。GIS的本质是对客观地理世界的近似模拟，其理想状态应该是尽可能准确地反映地理世界，同时做到数据量小，又便于人们从中获取需要的信息和规律，这就需要准确地理解地理空间，完全以面向对象方式组织GIS的数据模型。引水工程在地理空间上是一个目标组合排列集，进一步研究发现，在这些目标排列中有些可看成点现象，如水井，包括普通水井、机电井等，我们可以用点来表示，称为点状对象；有些目标由于它们与线很相似，如河流、水渠、引水管线等，我们可以用线来表示，称为线状对象；有些目标由于它们与面现象很相似，如水库、湖泊等，我们可以用面来表示，称为面状对象。每个目标或者说对象都具有位置、属性和时间信息，以及与其它对象的拓扑关系、语义关系等。基于这一认识，引水工程信息GIS数据模型完全以面向对象的方式组织。根据水源分布对象的形状特点，同时为了方便计算机实现与管理，将水源工程的地理空间目标抽象分解为点状、线状和面状三种基本对象，并选择它们的数字特征加以分析处理。如图1。 数据采集 几何信息 点状图层 点状对象集 属性信息 显示属性 几何信息 线状图层 数据库` 线状对象集 属性信息 显示属性 几何信息 面状图层 面状对象集 ， 属性信息 显示属性 注 记 专题地图 图1 引水工程GIS数据模型及流程在整个数据模型中，引水工程地理空间被表达为一个具有相互关系的对象集。每个对象集又包含若干个具有相互关系的对象，每个对象不仅具有自己的几何信息、属性信息和时间信息，而且与其它对象之间具有拓扑关系和语义关系。所有这些信息在数据模型中都处于同等地位，其中起连接作用的是对象本身。此外，通过上面三种基本对象可派生出许多复杂对象。可分为复杂型对象和组合型对象。由多个同样类型的对象合并成为一个复杂对象，它包括：（1）复杂点，即点群，是由诸多个点状对象构成的集合，整个集合是一个对象，如聚集在一起的多个 水井等；（2）复杂线，即线群，由多个线状对象构成的集合，整个集合是一个对象，如一线状水系、一径流网络等；（3）复杂面，既面群，由多个面状对象构成的集合，整个集合是一个对象，如一湖泊群等。组合型对象是由多个不同类型对象合并而成，即点、线、面共存的复杂对象，其种类包括：点与线组合、点与面组合、线与面组合及点、线、面同时存在的组合。引水工程信息GIS数据采集按空间实体的性质抽象归属为点状、线状、面状方式采集，通过底图手工录入或从别的数据格式导入，然后进行数据的规范化、标准化处理，转化为直观的特征数码，称为点状数据、线状数据和面状数据，并按一定规则组织起来。由对象表示的点状数据用单一的坐标（X，Y）表示；线状数据用一组有序的坐标（X1，Y1；X2，Y2；┄；XN，Yn）表示；面状数据则由一组表示曲线的（Xi，Yi）坐标依顺时针方向采集，首尾两对坐标（X1，Y1），（XN，YN）必须重合。在数据采集时应澄清一个定义上的疑惑，对引水工程分布的诸多信息，什么时候看成点状数据，什么时候看成线状数据，什么时候看成面状数据，这当中不存在硬性规定，虽然更为合乎逻辑的选择是比较明显的，但有时在一些不明确的情况下，数据必须被任意处理成属于点、线或面，根据面对的对象及实际问题而定。2.项目实施 项目实施重点研究大伙房输水（三期）——大连市应急调水配套工程输水管线盖州至碧流河段，全线长约40公里的带状地形、地貌、居民地、植被、水系、交通等输水工程建设的信息采集与管理，计划指标是建立管线1：2000带状地形图，线路左右两侧各100米为范围；并建立引水工程分布数字专题图，实现引水工程建设信息化管理。项目实施过程中执行以下技术标准、规范及要求：（1）《工程测量规范》（GB50026-93）；（2）《水利水电工程测量规范》（规划设计阶段SL 197-97）；（3）《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》（GB/T7929-1995）；（4）《国家三、四等水准测量规范》（1991年发布，1992年实施的GB12898-91）；（5）《中华人民共和国测绘成果管理规定》（国务院令32号）。项目实施过程中的仪器设备：GPS接收机3台（ZHD5800G）、全站仪3台（Topcon、Nicon）、水准仪3台（N2、NA2、TOPCON-101C），以上仪器均经过辽宁省测绘仪器计量站检定合格。坐标系统采用1954年北京坐标系。首级平面控制采用E级GPS网测定控制点，每点观测时间为45分钟，由于测区面积较大，任务要求紧，因此用GPS静态测量法尽可能联测测区内及测区附近的国家Ⅰ等、Ⅱ等大地点和军控点，然后选取一部分做为已知点分别进行平差计算，以检验另一部分点的可靠性。然后GPS静态测量点做为GPS动态测量的基线边，在此基础上再布设图根点采用GPS –RTK法测定。起算数据采用国家Ⅰ等、Ⅱ等大地点和军控点成果。高程系统采用1985年黄海高程系。高程控制：不低于Ⅳ等水准精度要求，在首级控制的基础上再布设Ⅴ等附合路线（采用光电测距三角高程法施测）。起算数据采用国家Ⅰ、Ⅱ等水准点成果。3.项目完成情况及取得的成绩（1）建立引水工程GIS信息数据模型。（2）大连市引水工程输水管线盖州——碧流河1：2000带状数字地形图的信息采集与管理，包括地形图、居民地、植被、水系、交通、行政区界以及输水工程涉及到的相应平面、高程控制点等信息采集与管理。该成果已部分应用于引水工程实践中。（3）发表研究论文三篇①《Urban Water Project Digital Model Design》(城市水源工程数据模型设计)ISTP，Proceedings of The 1st International Conference on Sustainable Construction &Risk Management June, 12-14,2010 ISBN:978-1-926642-03-1ISBN:978-1-926642-03-1②《The study on Size effect of fracture toughness of test of undisturbed frozen soils based on Gray theory》, 978-4244-9438-5/11/$***@2011 IEEE,3725-3728③《模糊模式识别理论在资源枯竭型城市可持续发展评价中的应用》, 辽宁工程技术大学学报,***，478-481页，第28卷 第3（*** ***）（3）出版教材①《测量员》，华中科技大学出版社， ***②《测量考试题库》，华中科技大学出版社，***③《毕业就当测量员》，中国电力出版社，***（4）建立教学网页：见***(5)指导研究生：2人