BIM+GIS实现雅砻江流域水电全生命周期数字化管理

本文刊登于2018年8月第58期《超图通讯》

雅砻江流域是我国十三大水电能源基地之一，装机规模3000万千瓦，相当于1.5个三峡电站。雅砻江流域水电开发有限公司负责全流域水电开发和运营管理，是实施流域梯级统筹开发最典型的代表。目前，雅砻江流域已建成拥有世界最高大坝的锦屏一级水电站，拥有世界最大规模水工隧洞群的锦屏二级水电站等五座下游梯级电站，并在同步推进中游梯级电站建设。

流域水能资源开发是一项复杂的系统工程，涉及的管理面广，内容繁多，需结合先进技术手段进行管理信息化创新。国家“十二五”科技支撑计划中提出解决“数字流域”关键技术，着力于实现水利水电行业信息化、数字化、智慧化，对流域内水能开发涉及的自然环境、工程设备、生产管理等实现全流域、全业务、全层级数据一体化集成管理。

雅砻江流域水电开发有限公司联合中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司、北京超图软件股份有限公司、天津大学共同开展雅砻江流域数字化平台建设及示范应用，基于地理信息系统（GIS）、建筑信息模型（BIM）及其他前沿信息采集技术手段，及时获取流域气象/径流等自然环境过程、工程设备设施运行过程、社会经济及生产管理过程等的数据，实现全流域、全业务、全层级数据一体化集成管理，强化业务管控，并在三维地理信息平台上实现流域环境及数据资源的可视化集成展现与会商决策。

流域水电全生命周期数字管理平台架构

基础设施平台是流域水电全生命周期数字管理平台实施和运行的重要基础。通过云平台技术、计算资源虚拟化技术及集群技术等，建设完整的数字管理平台基础设施体系。流域水电全生命周期管理数据中心是全流域、全业务、全层级数据资源的集成、共享和交互的核心枢纽。在此基础上，平台实现业务一体化应用系统建设，完善各业务领域的数字化管理与数据应用，最终通过全面系统集成、三维可视化技术，实现综合展示和决策会商。

平台架构示意图

基于物联网的流域水电全生命周期信息获取技术体系

通过研究利用卫星、航测、卫星定位、无线通信、智能传感器、射频识别等智能采集技术，探索构建一套完整的流域水电全生命周期信息获取技术体系，实现流域水电工程全生命周期信息采集的实时性、准确性和高效性。该技术体系涵盖流域空间地理信息获取技术、流域自然环境信息获取技术、流域水电工程规划设计信息获取技术、流域水电工程施工管理信息获取技术，以及流域水电工程运行维护信息获取技术等。

该技术体系完成了雅砻江流域地形、影像等高精度空间地理信息数据采集、工程设计信息采集、建设过程管控数据、流域自然环境、水库和电站运行信息的全面采集。

三维GIS与BIM模型的高效融合与应用

项目研发的BIM模型压缩技术与轻量化技术、海量三维地理信息与精细化BIM模型的高效融合技术，可实现对水电站设计BIM模型的优化，以便更好与三维GIS平台融合和展示，实现TB量级的地理信息数据和精细至设备零部件的BIM模型高效融合，三维浏览响应时间短、浏览帧率高。

两河口枢纽工程设计模型

锦屏一级机电56万个三维模型对象

高精度流域DEM数据和影像数据（TB级数据量）

设计模型和地形数据在平面坐标系和地球坐标系之间的转换，可实现模型和地形精确匹配，满足水电企业建设、运营、管理对数据的精度需求。

模型和地形数据的精确匹配效果

服务于雅砻江流域水电全生命周期管理

雅砻江流域水电全生命周期数字管理平台整体技术已经过两年以上实施应用，关键支撑技术已经过3年以上较大规模的实施应用。在雅砻江流域水电全生命周期管理中，特别是围绕两河口等水电工程建设和锦屏一级等梯级水电站运行管理，开展了相关的工程数字化设计、工程建设管理、电力生产管理、梯级优化调度、大坝安全管理、征地移民管理和环保水保管理等数字管理平台系统建设，实现了雅砻江流域水电管理从传统模式向信息化、数字化、智能化方向转变，有效地提升电站建设和生产管控能力，提高生产效率，降低了设计成本、建设成本和经营管理成本，为电站安全稳定运行、梯级水库优化调度和工程建设目标管控提供了数字化支撑。同时，将各个水电站按照流域一体化模式搭建管理平台，为各水电站信息化的建设节省了大量重复投资和建设周期，带来了良好的经济效益。目前项目研发成果已经在雅砻江集控中心等多个部门部署应用，受到了用户的一致好评。

大坝安全监测信息查询

流域水电全生命周期数字管理平台首次提出流域水电项目全生命周期、全空间尺度、全业务信息数据模型的构建和统一编码方法，以及相应的云平台架构、资源集成和技术标准；装载了流域水电工程管理的信息获取技术框架，建设了雅砻江流域水电全生命周期管理数据中心，实现了流域和工程海量、多源、多维度信息全面采集、传输、集中存储和共享应用；同时，自主建设了海量三维地理信息3D-GIS与建筑信息模型（BIM）的高效融合技术，形成了一套多层次、跨系统、面向流域水电建设和运行管理的应用与分析技术，建立了雅砻江流域三维可视化集成展现与会商平台。

流域水电全生命周期数字管理平台的建设结合了雅砻江公司流域综合管理、工程规划设计、工程建设实施和电站运行管理等流域水电全生命周期管理的实际需求，实现了流域水电管理从传统模式向信息化、数字化、智能化、三维可视化方向转变，提升了水电企业多维度管理水平及决策指挥水平，为后续类似项目提供了宝贵的经验，对促进水电企业信息化建设和水电产业发展提供了成功案例和有力支撑，推动三维地理信息系统、云计算、物联网、大数据、计算机虚拟仿真等高新技术在水电行业的应用和发展，先后获得水利发电科学技术奖一等奖、地理信息科学技术奖一等奖。

作者 | 环境业务中心 易鹏 黄世彤 周健

责编 | 王静静

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