CN111340394A - 流域梯级电站环境管理信息系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流域梯级电站环境管理信息系统，包括数据支撑层、中间服务层和用户访问层，其中，所述数据支撑层用于获取流域梯级电站环境的各种属性数据，并对所述属性数据进行管理、维护和更新；所述中间服务层基于所述数据支撑层的各种属性数据，对所述属性数据进行分析处理和评价模拟，并做出相应的预测或决策；所述用户访问层用于终端用户对所述中间服务层或所述数据支撑层的访问。本发明实现流域梯级电站环境信息的综合管理和运用，为各种风险预测和决策制定提供了可靠的依据。

Description

流域梯级电站环境管理信息系统

技术领域

本发明涉及水电工程环境保护技术领域，具体涉及一种流域梯级电站环境管理信息系统。

背景技术

随着信息化程度的提高，当前以科学的数学模型和决策分析为支撑的，海量的流域梯级电站环境安全、监测数据的管理要求更趋于高效化、网络化、集成性。流域梯级电站环境、安全监测信息管理系统，对于监视流域梯级电站环境安全、提高流域梯级电站安全运行的效率和质量至关重要。采用合理的体系结构、合适的开发平台、灵活的应用程序与数据库管理系统接口、正确的数据采集系统与信息管理系统接口，对于开发高效、稳定的流域梯级电站环境安全监测系统非常关键。流域环境管理综合信息系统是一个非常庞大的系统工程，涉及到自然、社会、经济、生态环境、计算机、通讯、信息技术、空间技术等诸多方面，因此，其基础层、专业层、综合层以及各层之间的子系统不可能一次性建设完成，而是一个根据实际情况动态不断改进和完善的系统。环境管理是流梯级电站环境保护工作有效实施的重要环节，是保证梯级电站各项环境保护措施的顺利实施，使梯级电站的兴建对环境的不利影响得以减免，维护流域生态环境稳定性，促进流域梯级电站建设区域的经济社会与生态环境相互协调的良性发展的重要保证。近年来，随着流域性突发事件的频发，流域环境安全为社会各方密切关注。水电资源采用梯级开发的方式，对流域梯级水电站的调度与管理、流域水电工程统筹安全管理提出了更高的要求。

我国水电历经百年发展，已初步形成金沙江、长江、雅砻江、大渡河、乌江、黄河、南盘江-红水河、澜沧江、雅鲁藏布江等流域的水电开发已形成流域梯级水电站群，流域环境安全日渐为社会所瞩目。为及时掌握大坝安全状况，消除安全隐患，降低安全风险与可能的灾害损失，越来越多的水电站建立了大坝安全监测信息管理系统，保证本系统内的监测数据能准确的反映出大坝运行的性状变化。当前流域梯级水电开发对流域经济资源结构、生态系统的冲突与平衡；社会结构的解题与重构都将产生重大影响，这种影响较单个工程而言，具体系统性、累积性、潜在性等显著特征，因此影响也更加复杂和深远。目前，各大流域内梯级水电站的环境安全与应急信息化建设水平参差不齐，流域水电开发的环境保护工作各自为政，缺乏统筹规划和协调，且部分环保措施重复建设，各梯级水电站信息平台之间的信息传递、共享存在一定困难。各大流域尚无统一的安全与应急管理平台，给流域水电站的协调管理、协同应对各类突发风险造成一定约束。伴随水电站大坝数量的增加和规模的增大，水电站大坝给社会公共安全带来的风险系数也越来越大。因此建设流域梯级水电站环境安全与应急信息平台成为迫切需要。

目前，各大流域内梯级水电站的环境安全与应急信息化建设水平参差不齐，流域水电开发的环境保护工作各自为政，缺乏统筹规划和协调，且部分环保措施重复建设，各梯级水电站信息平台之间的信息传递、共享存在一定困难。各大流域尚无统一的安全与应急管理平台，给流域水电站的协调管理、协同应对各类突发风险造成一定约束。

发明内容

本发明针对流域梯级电站的各种数据资源相对独立，未能有效融合，没有进行统一管理，给流域水电站的协调管理、协同应对各类突发风险造成一定约束的问题，目的在于提供一种投资成本低，系统可靠性高，具有开放性、兼容性好，能够确保流域生态环境质量和生态系统功能稳定性的流域梯级电站环境管理信息系统，以解决流域环境管理系统性调度不足的问题。

本发明可以通过下述技术方案实现：

一种流域梯级电站环境管理信息系统，采用面向服务SOA架构，包括：数据支撑层、中间服务层和带有移动终端的用户访问层，所述数据支撑层包括矢量数据库、栅格数据库和业务数据库，所述中间服务层包括web服务器、服务发布GIS服务器和多数据编辑服务器，所述多数据编辑服务器用于对矢量、栅格和模型的处理，所述中间服务层基于“3S”技术对整个流域梯级电站环境信息进行采集、存储、检索、处理、分析、评价、模拟、预测和决策，所述“3S”技术为地理信息系统GIS、遥感RS和全球定位系统GPS，根据面向环境管理信息业务领域的工作需要，所述数据支撑层通过数据采集获取流域梯级电站环境的专业属性数据、基础数据和安全应急综合管理数据，所述流域梯级电站环境的专业属性数据、基础数据和安全应急综合管理数据用于环境管理安全与应急信息平台运行，所述数据支撑层对所述流域梯级电站环境的专业属性数据、基础数据和安全应急综合管理数据进行管理、维护和更新，将所述流域梯级电站环境的专业属性数据、基础数据和安全应急综合管理数据定义为支撑层属性数据；所述中间服务层包括基础层、应用层和综合管理层，所述基础层为可视化基础信息平台，所述基础层对所述支撑层属性数据的查询、显示和输出，所述应用层包括多个专业应用子系统，所述专业应用子系统对所述支撑层属性数据的监测、调查、评价、分析和预测，所述应用层向所述基础层提供所述监测结果、调查结果、评价结果、分析结果和预测结果，所述综合管理层对所述多个专业应用子系统进行综合分析、评估，并做出相应的决策管理，所述综合管理层向所述基础层提供所述决策管理结果，所述中间服务层同时向所述数据支撑层和所述应用层提供信息浏览、查询、统计分析、系统管理维护数据服务，所述中间服务层用于建立数据采集与上报系统、风险源管理与预警系统、风险源安全专家评估系统、突发事件应急处理知识库系统和突发事件应急指挥系统，所述综合管理层采用面向对象的开发技术，筛选识别出水电规划环境影响因子，融合各种数据和分析结果，并以3D地理空间影像的方式实时地展现给所述用户访问层；所述用户访问层采用浏览器或服务器B/S模式，通过浏览器和网络对所述中间服务层或所述数据支撑层进行访问。

本发明采用面向服务SOA架构，将流域梯级电站环境管理信息系统划分为：数据支撑层、中间服务层和用户访问层，各层之间通过规定的协议进行数据通信。所述数据支撑层用于获取流域梯级电站环境的各种属性数据，并对所述属性数据进行管理、维护和更新；数据支撑层采集与流域梯级电站环境相关的所有信息数据，并进行初步的管理、维护和更新处理。所述中间服务层基于所述数据支撑层的各种属性数据，对所述属性数据进行分析处理和评价模拟，并做出相应的预测或决策；而中间服务层是本发明最核心的部分，通过多种软硬件对流域梯级电站环境相关的所有信息数据做进一步的处理，并根据使用需求，建立一系列的模型用于各类风险预测，同时为流域梯级电站管理提供适当的决策策略，对流域水电站的协调管理提供数据支撑。所述用户访问层用于终端用户对所述中间服务层或所述数据支撑层的访问。利用中间服务层隔离了用户访问层直接对数据支撑层数据的访问，保护了数据支撑层数据的安全；同时采用面向服务SOA架构的组件化方式构建，将信息数据处理过程放在中间服务层，当数据处理的规则发生变化后，用户访问层不做任何改动，就能立即适应，易于维护。

进一步的，所述中间服务层通过多个处理器和多个计算机系统，利用多种测量工具和地表分析工具，加载标准有线和无线的GIS层，将GIS层保存为标准文件格式；所述中间服务层采用标准COM界面将外网数据、本地数据和网络应用程序相连接，以组件化方式构建所述基础层、所述应用层和所述综合管理层，通过地理信息系统GIS平台采用Skyline三维软件创建一个交互式环境，创建三维背景，结合航片、卫星影像、地理地表信息、数字高程模型和矢量数据，创建三维地表数据集，合并不同分辨率和大小的数据，对源数据进行区域裁减，生成数据集和参考数据。

进一步的，所述专业应用子系统包括流域水环境管理子模块、流域水生生态环境管理子模块、流域陆生生态环境管理子模块、流域水库梯级联合调度子模块、流域环境监测管理子模块、流域山地灾害预警及防治子模块、流域移民安置环境管理子模块和流域水电站规划管理子模块。

进一步的，所述流域水环境管理子模块用于对流域水温的实时监测及评价、水质利用模型进行模拟及评价、水动力模型、气体过饱和监测及评价管理，并提出水环境保护、治理措施；所述流域水生生态环境管理子模块用于对浮游植物、浮游动物、底栖动物、鱼类、鱼类越冬场、鱼类产卵场和鱼类索饵场的调查、评价、分析、预测和保护措施；所述流域陆生生态环境管理子模块用于对陆生植物、陆生动物、生态敏感区、土地利用和景观格局的调查、评价、分析、预测和保护措施；所述流域水库梯级联合调度子模块用于对出入库水量管理、供水与灌溉水量管理、生态需水量模拟、其它用水量管理、发电用电量管理、防洪模拟、流域水库梯级联合高度模型和流域水库梯级调度管理；所述流域环境监测管理子模块用于对环境监测站点、设备、人员和监测数据的管理；所述流域山地灾害预警及防治子模块用于建立山地灾害降水监测站点，对降水进行实时监测和采集，对降水数据进行存储、处理、分析和管理，建立山地灾害预警模型，并利用山地灾害预警模型对流域山地灾害进行预警预报，制定流域山地灾害防治对策；所述流域移民安置环境管理子模块用于管理移民安置的基础信息、定量评价移民安置对生态环境造成的影响、移民安置环境容量评价和移民安置区土地承载力评价；所述流域水电站规划管理子模块用于对整个流域电站进行综合管理，采集和管理空间位置、规模、开发方式、水库淹没范围和减水河段长度，并构建整个流域各电站的虚拟现实环境；所述流域水电站规划管理子模块用于管理规划电站、已建电站、在建电站、未建电站和需要拆除的电站。

进一步的，所述中间服务层还包括：平台日常环境管理系统、流域环境风险源管理系统、流域环境应急资源管理系统、流域环境指挥调度系统和流域陆生生态环境影响评价管理系统，所述平台日常环境管理系统用于管理值班管理、事件接报管理、消息接收、信息发布和通讯录；所述流域环境风险源管理系统用于对流域内的风险源进行实时监控和动态管理，所述风险源包括地震、洪水、重大滑坡、泥石流和水电站重大安全隐患；所述流域环境应急资源管理系统用于实时管理流域的环境应急管理体系，所述环境应急管理体系包括应急队伍、应急物资、应急专家和应急资源；所述流域环境指挥调度系统用于处理接报事件，所述接报事件包括事件研判、启动预案、调度和事件续报；所述流域陆生生态环境影响评价管理系统包括：陆生植物单元、陆生动物单元、生态敏感区单元和土地利用及景观格局单元。

进一步的，所述陆生植物单元、所述陆生动物单元和所述生态敏感区单元均包括：基数据采集管理、评价指标模型的建立、评价及评价结果分析和保护措施及预测，所述土地利用及景观格局单元包括：基数据采集管理、景观指数模型的建立、景观格局分析和景观格局影响分析。

进一步的，所述可视化基础信息平台运用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、多媒体和网络技术，将流域的地理环境、地形地貌、基础设施、自然资源、人文景观、生态环境、人口分布、社会和经济状态进行数字化采集、存储和管理，所述可视化基础信息平台基于GIS，包括河流域基础信息和三维流域景观模型。

进一步的，所述可视化基础信息平台包括基础信息数据库、三维模型和管理分析平台，所述三维模型的数据来源于地形图生成的流域数字高程模型(DEM)，所述流域数字高程模型(DEM)通过Web服务和SOA技术进入系统。

进一步的，所述流域水电综合监测包括：水文泥沙监测、水温和生态流量监测、水电站运行调度监测、生态环境监测、库区移民和经济社会监测、地质灾害预警监测、泥石流监测和地震监测。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、投资成本低，本发明通过数据自动化采集、数据管理分析和配置管理，实现流域梯级电站环境安全管理管理功能，实现了低成本大效益的管理流域经济环境，实现了社会可持续发展，为保护和合理开发流域水电提供了科学合理的管理手段和技术方法。通过管理自动化，大幅提高了流域梯级电站环境安全管理的效率。通过流域环境管理信息网络的共享，统筹实施流域各梯级电站环保措施，确保流域生态环境质量和生态系统功能的稳定性，实现开发与保护并重，以电养水、人与自然和谐发展，达到可持续发展的资源利用目标。

2、系统可靠性高。利用中间服务层隔离了用户访问层直接对数据库的访问，保护了数据库系统和数据的安全；同时采用组件化方式构建，将业务逻辑放在中间服务层，当业务规则变化后，用户界面层不做任何改动，就能立即适应，易于维护。

3、具有开放性好、兼容性好。本发明采用既相对独立、又相辅相成的三个子系统，通过地理信息系统GIS平台采Skyline三维软件创建的一个交互式环境，基础层基于业务应用系统以专业数据应用层为基础，通过流域内部集成及流域外部集成，网络集成、数据集成、技术及应用集成，集成各个业务应用及其成果数据，从专业数据应用层获取数据，实现环境安全与应急信息平台的集成以及与其它业务平台、外部应用系统的集成，保障数据互联互通，建设数据采集和上报系统、风险源管理与预警系统、风险源安全专家评估系统、突发事件应急处理知识库系统、突发事件应急指挥系统和信息共享服务；综合管理层采用面向对象的开发技术，筛选和识别出本水电规划主要环境影响因子，遵循高内聚低耦合实现二维与三维从数据到功能的无缝融合，实时地将3D地理空间影像展现给用户层；用户访问层采用浏览器/服务器B/S模式，通过浏览器和网络实现系统的访问。可以从整体上、持续性跟踪监测流域环境变化趋势，流域水电开发与环境保护的关系，建立高效的流域环境管理机构，通过统筹、强化流域环境保护措施，协调上下游、干支流水电开发环境保护关系，实施环境保护对策措施；协调政府环境管理与各梯级电站工程环境管理间的关系，优化和促进流域的可持续发展，在做好生态保护的前提下积极发展水电。在建立高效流域综合环境管理机构的基础上，运用遥感、地理信息系统及计算机网络等先进技术，对流域自然资源、生态环境、社会环境和水土保持状况等各种信息进行数字化采集、存储、管理，构建全流域的环境空间信息数据库与属性信息数据库，同时对数据进行挖掘与利用，实现数据集中、功能集成、管理高效及和智能响应等功能。并将高级计算分析、三维GIS和辅助决策等智能评判，应用于流域的投产、在建和拟建水电工程中，实现对流域梯级水电科学统一调度和智慧有效管理，具有开放性好、兼容性好的特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明流域梯级电站环境管理系统示意图；

图2为本发明中间服务层结构图；

图3为可视化基础信息平台框架图。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示一种流域梯级电站环境管理信息系统，采用面向服务SOA架构，将流域梯级电站环境管理信息系统划分为：数据支撑层、中间服务层和用户访问层，各层之间通过规定的协议进行数据通信。其中，数据支撑层用于获取流域梯级电站环境的各种属性数据，并对属性数据进行管理、维护和更新。数据支撑层包含了矢量数据库、栅格数据库和业务数据库。数据支撑层面向环境管理信息业务领域的工作需要，通过数据采集获取本实施例系统运行需要的各类专业属性数据、基础数据、安全应急综合管理数据及其它数据。同时采集的数据进行数据管理、数据维护以及数据更新，实现业务应用的扩展性，再向中间服务层和用户访问层供信息浏览、查询、统计分析、系统管理维护数据服务。

中间服务层基于数据支撑层的各种属性数据，对属性数据进行分析处理和评价模拟，并做出相应的预测或决策；中间服务层包含了以地理信息系统GIS、遥感RS、全球定位系统GPS的“3S”技术为基础的，在计算机软件、硬件支持下，对整个流域梯级电站环境信息进行采集、存储、检索、处理、分析、评价、模拟、预测及决策的web服务器、服务发布GIS服务器和包含矢量、栅格、模型多数据编辑服务器的计算机系统。本实施例通过业务应用功能模块和数据中心数据资源的综合集成，建立面向流域梯级电站环境专业综合管理业务的软件和工具，并将业务逻辑放在中间服务层。中间服务层采用多处理器和多个电脑共同运转的能力来分担工作量，利用拥有的一系列测量和地表分析工具，加载标准在线和无线的GIS层6.将GIS层保存为标准文件格式，采用标准COM界面与外面本地和网络应用程序相连接，如图2所示，以组件化方式构建可视化基础信息平台的基础层、专业应用子系统的专业数据应用层、管理与决策子系统的综合管理层，在逻辑上三个子系统既相对独立、又相辅相成，通过地理信息系统GIS平台采用Skyline三维软件创建一个交互式环境，利用其中的编辑工具集合数据为地物的覆盖或附加创建三维背景，结合大量的航片、卫星影像、地理地表信息、数字高程模型、和矢量数据，简洁、快速地创建大量三维地表数据集，合并不同分辨率和大小的数据，对选择的源数据进行区域裁减生成数据集和参考数据，利用TerraBuilder允许用户层终端用户快速创建编辑和获得Skyline三维地表数据集，以及通过字节文件指示器，允许快速访问达到GB数据量文件的数据库；基础层基于业务应用系统以专业数据应用层为基础，通过流域内部集成及流域外部集成，网络集成、数据集成、技术及应用集成，集成各个业务应用及其成果数据，从专业数据应用层获取数据，实现环境安全与应急信息平台的集成以及与其它业务平台、外部应用系统的集成，保障数据互联互通，以及建设数据采集和上报系统、风险源管理与预警系统、风险源安全专家评估系统、突发事件应急处理知识库系统、突发事件应急指挥系统和信息共享服务传送给用户访问层；本实施例中间服务层采用面向对象的开发技术，筛选和识别出水电规划环境影响因子，遵循高内聚低耦合实现二维与三维从数据到功能的无缝融合，实时地将3D地理空间影像展现给用户层。

用户访问层用于终端用户对中间服务层或数据支撑层的访问。用户访问层采用浏览器/服务器B/S模式，通过浏览器和网络实现系统的访问。

本实施例面向安全与应急信息平台建设需求，构建统一的数据存储、管理、应用和服务平台，对所采集的数据进行数据管理、数据维护以及数据更新。其数据主要包括：基础数据、地质信息、气象信息、风险源信息、监测数据、可利用资源等数据信息。其中流域基础数据可包括以下四类数据：

流域基础数据：流域基础地理、水文气象、行政区划、城镇分布、公共道路交通、社会经济等数据。由于该类数据更新频率较低，可采用定期导入数据方式更新，部分内容可采用实时卫星地图查询。

流域水力资源数据：流域梯级水电站建设基本情况、水文站情况、水利设施等数据。

流域自然灾害事故数据：收录流域各类典型或重大自然灾害事故，描述事故类型、发生部位、灾害等级、事故原因、事故损失、处置措施、灾后恢复措施等，形成针对不同流域、不同地貌、不同灾害类型的事件库，为流域灾害管理提供参考资料。

法律法规及标准规范数据：收录与流域安全及应急管理相关的、现行有效的法律法规和标准规范。

流域风险源管理通过本实施例建立流域内崩塌、滑坡、泥石流、塌岸、地面沉陷等各类地质灾害风险源统计数据库，包括：风险源的类型、分布、风险等级、已采取的控制或者监测措施，定期更新风险源数据。还可对流域内自然灾害、工程风险等各类风险源进行日常监测。对流域风险源实行分类、分级预警，预警信息实时发布。指挥调度包括突发事件预判、应急启动、应急信息发布、应急资源调配、调度跟踪等。为实现上述安全与应急管理信息功能，本实施例中间服务层可设置以下系统：平台日常环境管理系统、流域环境风险源管理系统、流域环境应急资源管理系统、流域环境指挥调度系统。平台日常环境管理主要包括值班管理、事件接报管理、消息接收、信息发布、通讯录等功能。流域环境风险源管理系统对流域内的地震、洪水、重大滑坡和泥石流、水电站重大安全隐患等风险源进行实时监控、动态管理。流域环境应急资源管理系统对流域的环境应急管理体系、应急队伍、应急物资、应急专家等相关的应急资源进行实时管理。流域环境指挥调度系统可实现接报事件的整个处置过程，包含事件研判、启动预案、调度、事件续报等功能。

可视化基础信息平台是流域梯级电站环境综合管理信息系统工程建设的最底层，主要是综合运用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)及多媒体、网络等技术将流域的地理环境、地形地貌、基础设施、自然资源、人文景观、生态环境、人口分布、社会和经济状态等各种信息进行数字化采集、存储、管理，分别建立全流域各类信息的空间数据库以及与其相对应的属性数据库，构建一个基于GIS的，具有河流域基础信息和三维流域景观模型的可视化基础信息平台，在此平台上可实现各种信息的查询、显示、输出和河流域各类不同信息之间的共享和交流，并进行更深层次的信息融合、挖掘和综合，提供流域基础信息的社会化服务。如图3所示，可视化基础信息平台主要包括基础信息数据库、三维模型及其相应的管理与分析平台三个方面，其中，数据来源包括由地形图生成流域数字高程模型(DEM)，为了能清楚直观地表达流域的地形情况，流域数字高程模型(DEM)。流域水系、交通可以从地形图上矢量化。土地利用可以由高分辨率影像解译生成。流域土壤、植被、地质直接到相关部门购买。流域多时相高分辨率影像直接到相关公司或单位购买。流域土壤侵蚀可以通过有关模型模拟生成，也可以直接到相关部门购买。流域水文、气象、资源、经济、人口、电站规划等信息到相关部门获取。流域陆生、水生环境基础信息主要来自已有资料和实地调查、监测。

专业数据应用层是专业应用子系统工程建设的的专业应用层。专业数据应用层主要依托基础信息平台，建立河流域水环境影响及评价、水生生态环境影响及评价、陆生生态环境影响及评价、水库梯级联合调度、环境监测、山地灾害预警及预报、移民安置环境管理、水电站规划管理等具体实际应用问题的规则库和模型库，并开发出相应的信息管理及辅助决策系统，为流域水利水电事业的总体规划、设计、建设、服务和管理以及水土资源的合理开发、优化配置和有效利用，为做好流域水电建设和环境保护等提供现代化的管理工具。

专业应用子系统框架包括：流域水环境管理子模块、流域陆生生态环境管理子模块、流域水生生态环境管理子模块、流域水库梯级联合调度子模块、流域环境监测管理子模块、流域山地灾害预警及防治子模块、流域移民安置环境管理子模块和流域水电站规划管理子模块。

流域水环境管理子模块主要对河流域的水温进行实时监测及评价、水质利用模型进行模拟及评价、水动力模型、气体过饱和监测及评价管理等，然后在这些基础上提出水环境保护、治理措施。以水温实时监测及评价为例，实现过程包括：建立水温监测站点、利用水温监测仪器对水温进行实时监测、利用电信或无线网络把实时监测的水温数据传回河流域管理中心(正在筹备)、对传回的水温监测数据进行存储、处理、分析、管理、利用建立的适合河流域的水温评价模型对流域水温进行定量评价、评价结果及决策、措施。以水质模拟及评价为例，实现过程包括：水质模拟主要是对COD、BOD、氨氮、总磷、总氮等污染物利用模型进行模拟：①数据收集及模型参数的确定；②通过实际监测结果与模型模拟的结果进行对比分析，对模型进行修正、建立适合河流域的水质模拟模型；③对流域水质进行模拟；④对模拟结果进行定量评价；⑤评价结果及决策；⑥措施。

河流域水环境管理子模块包括：水温实时监测及评价单元、气体过饱和监测及评价单元、水质模拟及评价单元和水动力模型，其中，水温实时监测及评价单元利用水温监测站点管理数据、水温监测设备管理数据、评价结果及决策数据和水温监测数据管理数据构建水温评价模型；气体过饱和监测及评价单元利用气体过饱和监测站点管理数据、气体过饱和监测设备管理数据、气体过饱和监测数据管理数据构建气体过饱和评价模型和评价结果及决策。

流域水生生态环境影响评价管理系统的河流域水生生态环境影响评价主要包括：浮游植物、浮游动物、底栖动物、鱼类、鱼类“三场”等重要生境物种的调查、评价、分析、预测、保护措施等。实现过程主要包括：通过收集相关河流域水电开发前的水生生态环境基础资料，然后在这些基础资料的基础上，确定评价指标及建立模型对水电开发前的流域水生生态环境进行定量评价及分析；通过实地监测、调查因河流域水电开发对水生生态环境的影响，在此基础上复核调整评价指标及模型，对流域水生生态环境进行定量评价及分析、对水电开发前、后评价结果进行对比分析，分析水生生态环境的主要变化并提出流域水生生态环境保护措施，建立生态环境预测模型。以流域鱼类为例，实现过程包括：①收集河流域水电开发前的鱼类基础资料，主要包括种类、数量、时空分布、生态特性、适宜环境等基础数据；②确定评价指标及建立模型对河流域水电开发前的鱼类生态环境进行定量评价及分析；③实地调查、监测河流域水电开发后的鱼类基础资料，主要包括种类、数量、时空分布、生态特性、适宜环境等基础数据；④确定评价指标及建立模型对河流域水电开发后的鱼类生态环境进行定量评价及分析；⑤对上述评价结果进行对比分析，主要分析水电开发对流域鱼类生态环境有哪些影响；⑥提出流域鱼类生态环境保护措施；⑦在分析、评价、受到的影响、采取的措施及大量的数据基础上建立鱼类生态环境预测模型。

流域水生生态环境影响评价管理系统包括：浮游植物单元、浮游动物单元、底栖动物单元、鱼类、三场单元等重要生境物种单元，其中，浮游植物单元包含：基数据采集、管理的评价指标，模型的建立，评价及评价结果分析，保护措施预测；浮游动物单元包含：基数据采集、管理，评价指标、模型的建立，评价及评价结果分析，保护措施和预测；底栖动物单元包含基数据采集、管理，评价指标、模型的建立，评价及评价结果分析，保护措施和预测；底栖动物单元包含：基数据采集、管理，评价指标、模型的建立，评价及评价结果分析，保护施措和预测；鱼类、三场包含基数据采集、管理，评价指标、模型的建立建，评价及评价结果分析，保护施措和预测。

流域陆生生态环境影响评价境管理系统的流域陆生生态环境影响评价，主要包括陆生植物、陆生动物、生态敏感区、土地利用及景观格局调查、评价、分析、预测、保护措施等。实现过程主要包括：①河流域陆生生态环境影响评价主要通过收集相关河流域水电开发前的陆生生态环境基础资料，然后在这些基础资料的基础上，确定评价指标及建立模型对水电开发前的流域陆生生态环境进行定量评价及分析；②通过实地监测、调查河流域水电开发后的陆生生态环境数据，然后在这些实地监测、调查数据的基础上，确定评价指标及建立模型对水电开发后的流域陆生生态环境进行定量评价及分析；③对上述评价结果进行对比分析，主要分析水电开发对流域陆生生态环境的改变并提出流域陆生生态环境保护措施，在此基础上建立生态环境预测模型。以流域陆生植物评价为例，实现过程包括：①收集河流域水电开发前的陆生植物基础资料，主要包括种类、数量、时空分布、生态特性、适宜环境等基础数据；②确定评价指标及建立模型对河流域水电开发前的陆生植物生态环境进行定量评价及分析；③实地调查、监测河流域水电开发后的陆生植物基础资料，主要包括种类、数量、时空分布、生态特性、适宜环境等基础数据；④确定评价指标及建立模型对河流域水电开发后的陆生植物生态环境进行定量评价及分析；⑤对上述定量评价结果进行对比分析，主要分析水电开发对流域陆生植物生态环境的改变；⑥提出流域陆生植物生态环境保护措施；⑦在上述工作基础上，建立陆生植物生态环境预测模型，对河流域水电开发后的流域陆生植物生态环境进行预测。以土地利用及景观格局分析为例，实现过程包括：①河流域水电开发前的土地利用图可通过资料收集或国土局购买，水电开发后的土地利用图可通过高分辨率卫星影像数据解译或国土局购买(最好从国土局购买全国第二次土地利用调查图)；②利用各种景观指数模型对河流域水电开发前的景观格局进行分析；③利用各种景观指数模型对河流域水电开发后的景观格局进行分析；④对上述分析结果进行对比分析，主要分析水电开发对流域景观格局的影响。

流域陆生生态环境影响评价管理系统包括：陆生植物单元、陆生动物单元、生态敏感区单元和土地利用及景观格局单元，其中，陆生植物单元包含：基数据采集、管理，评价指标、模型的建立，评价及评价结果分析、保护措施和预测；陆生动物单元包含：基数据采集、管理，评价指标、模型的建立，评价及评价结果分析，保护措施和预测；生态敏感区单元包含；基数据采集、管理。评价指标、模型的建立，评价及评价结果分析，保护措施和预测；土地利用及景观格局单元包含：基数据采集、管理，景观指数模型的建立，景观格局分析，景观格局影响分析。由于河流域水电站建成后将形成很多水库，各水库必须通过联合调度才能满足发电的同时又不破坏生态环境，并满足全流域防洪等综合利用要求。特别是如果不能科学有效地对减水河段的生态需水量进行补给，将给流域环境造成极大的影响。因此，计划通过各水库的出库、入库水量，生态需水量、发电用水量，防洪要求，以及供水与灌溉等其它水资源利用量之间的耦合关系，建立流域水库梯级调度模型，利用建立的水库梯级联合调度模型对河流域的水库梯级调度进行模拟。

流域水库梯级联合调度系统包括出库、入库水量管理，供水与灌溉水量管理，生态需水量模拟，其它用水量管理，发电用水量管理，防洪模拟，流域水库梯级联合调度模型和。流域水库梯级调度管理。

流域环境监测管理系统包括环境监测站点管理单元，环境监测设备管理单元，环境监测人员管理单元，环境监测数据管理单元，主要对河流域的环境监测站点、设备、人员、监测数据进行管理。

流域山地灾害预警及防治系统主要对河流域尤其是对电站有潜在危险的山地灾害进行预警及防治。主要包括对山洪、泥石流、滑坡等山地灾害进行预警及防治。由于山洪、泥石流、滑坡等山地灾害大多与降水有关，且降水是诱发山地灾害的最重要的因子，把降水作为动态参数，其余的地形、地貌、植被、土壤、地质(来自基础信息平台)等因子一般在长时期内不会有太大的变化，作为固定参数。通过实时传回的降水数据利用山地灾害预警模型就能对山地灾害进行预警预报。山地灾害预警及防治实现过程：①建立山地灾害降水监测站点；②利用自动雨量计对降水进行实时监测；③利用电信或无线网络把实时监测的降水数据传回河流域管理中心(正在筹备)；④对传回的降水监测数据进行存储、处理、分析、管理；⑤利用建立的适合河流域的山地灾害预警模型对流域山地灾害进行预警预报；⑥流域山地灾害防治对策。河流域山地灾害预警及防治系统包括：降水监测站点管理单元、降水监测设备管理单元、监测数据管理单元、山地灾害预警模型和山地灾害防治单元。

河流域移民安置环境管理系统主要对移民安置的基础信息进行管理、定量评价移民安置对生态环境造成的影响、移民安置环境容量评价、移民安置区土地承载力评价等。移民安置基础信息管理主要是对移民安置区规模、空间位置、安置方式、移民数量及构成等进行管理，以便快捷地浏览、查询、分析移民安置区基础信息。移民安置区土地承载力评价首先通过对移民安置区的自然、社会、环境基础数据进行分析，其次构建评价指标体系，然后对移民安置区的土地承载力进行评价，最后是评价结果及决策方案。移民安置对生态环境造成的影响定量评价及环境容量评价过程与土地承载力评价过程基本一致。

河流域水电站规划管理系统是对整个流域规划电站、已建电站、在建电站、未建电站以及对流域生态环境影响较大需要拆除的电站进行综合管理。主要对各电站的空间位置、规模、开发方式、水库淹没范围、减水河段长度等进行信息采集、管理并在这些空间及属性信息的基础上构建各电站的虚拟现实环境。流域水电站管理系统框架基础数据采集单元、基础数据管理单元和虚拟现实构建单元。

本实施例的中间服务层是河流域环境综合管理信息系统工程建设的综合应用层。以基础信息平台为依托，通过对全流域的基础地理、自然资源以及社会和经济等各个领域的不同信息进行综合处理、分析和研究，并结合专业信息处理和专业分析成果，研究流域仿真、虚拟现实和决策分析等定量模型或综合评价，建立优化全流域整体规划、设计、建设、管理和服务等运行机制的计算机模型，为制定全流域整体发展战略、优化整体运行等宏观、全局性问题提供计算机辅助工具，直接服务于整个流域的综合规划、设计、建设和管理等。

河流域环境管理综合信息系统的综合应用层主要是全流域的生态系统健康评价管理系统。利用基础信息平台数据，专业系统分析、模拟等结果，建立河流域生态系统健康评价指标体系，结合少量辅助数据，提取各种指数及信息(比如土地利用/土地覆盖信息、小流域边界、生物多样性、自然格局指数、初级生产力、生态系统弹性度、人口压力指数、水土流失强度等信息)，揭示河流域生态系统健康状况的空间分布等规律，对评价结果进行分析及决策管理。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种流域梯级电站环境管理信息系统，采用面向服务SOA架构，包括：数据支撑层、中间服务层和带有移动终端的用户访问层，所述数据支撑层包括矢量数据库、栅格数据库和业务数据库，所述中间服务层包括web服务器、服务发布GIS服务器和多数据编辑服务器，所述多数据编辑服务器用于对矢量、栅格和模型的处理，所述中间服务层基于“3S”技术对整个流域梯级电站环境信息进行采集、存储、检索、处理、分析、评价、模拟、预测和决策，所述“3S”技术为地理信息系统GIS、遥感RS和全球定位系统GPS；

其特征在于，

根据面向环境管理信息业务领域的工作需要，所述数据支撑层通过数据采集获取流域梯级电站环境的专业属性数据、基础数据和安全应急综合管理数据，所述流域梯级电站环境的专业属性数据、基础数据和安全应急综合管理数据用于环境管理安全与应急信息平台运行，所述数据支撑层对所述流域梯级电站环境的专业属性数据、基础数据和安全应急综合管理数据进行管理、维护和更新，将所述流域梯级电站环境的专业属性数据、基础数据和安全应急综合管理数据定义为支撑层属性数据；

所述中间服务层包括基础层、应用层和综合管理层，所述基础层为可视化基础信息平台，所述基础层对所述支撑层属性数据的查询、显示和输出，所述应用层包括多个专业应用子系统，所述专业应用子系统对所述支撑层属性数据的监测、调查、评价、分析和预测，所述应用层向所述基础层提供所述监测结果、调查结果、评价结果、分析结果和预测结果，所述综合管理层对所述多个专业应用子系统进行综合分析、评估，并做出相应的决策管理，所述综合管理层向所述基础层提供所述决策管理结果，所述中间服务层同时向所述数据支撑层和所述应用层提供信息浏览、查询、统计分析、系统管理维护数据服务，所述中间服务层用于建立数据采集与上报系统、风险源管理与预警系统、风险源安全专家评估系统、突发事件应急处理知识库系统和突发事件应急指挥系统，所述综合管理层包括：水文泥沙监测、水温和生态流量监测、水电站运行调度监测、生态环境监测、库区移民和经济社会监测、地质灾害监测与预警、泥石流和地震，所述综合管理层采用面向对象的开发技术，用于制定流域环境综合监测规划，用于开展流域水电综合监测，所述综合管理层用于筛选识别出水电规划环境影响因子，融合各种数据和分析结果，并以3D地理空间影像的方式实时地展现给所述用户访问层；所述用户访问层采用浏览器或服务器B/S模式，通过浏览器和网络对所述中间服务层或所述数据支撑层进行访问。

2.根据权利要求1所述的流域梯级电站环境管理信息系统，其特征在于，所述中间服务层通过多个处理器和多个计算机系统，利用多种测量工具和地表分析工具，加载标准有线和无线的GIS层，将GIS层保存为标准文件格式；所述中间服务层采用标准COM界面将外网数据、本地数据和网络应用程序相连接，以组件化方式构建所述基础层、所述应用层和所述综合管理层，通过地理信息系统GIS平台采用Skyline三维软件创建一个交互式环境，创建三维背景，结合航片、卫星影像、地理地表信息、数字高程模型和矢量数据，创建三维地表数据集，合并不同分辨率和大小的数据，对源数据进行区域裁减，生成数据集和参考数据。

3.根据权利要求1所述的流域梯级电站环境管理信息系统，其特征在于，所述专业应用子系统包括流域水环境管理子模块、流域水生生态环境管理子模块、流域陆生生态环境管理子模块、流域水库梯级联合调度子模块、流域环境监测管理子模块、流域山地灾害预警及防治子模块、流域移民安置环境管理子模块和流域水电站规划管理子模块。

4.根据权利要求3所述的流域梯级电站环境管理信息系统，其特征在于，

所述流域水环境管理子模块用于对流域水温的实时监测及评价、水质利用模型进行模拟及评价、水动力模型、气体过饱和监测及评价管理，并提出水环境保护、治理措施；

所述流域水生生态环境管理子模块用于对浮游植物、浮游动物、底栖动物、鱼类、鱼类越冬场、鱼类产卵场和鱼类索饵场的调查、评价、分析、预测和保护措施；

所述流域陆生生态环境管理子模块用于对陆生植物、陆生动物、生态敏感区、土地利用和景观格局的调查、评价、分析、预测和保护措施；

所述流域水库梯级联合调度子模块用于对出入库水量管理、供水与灌溉水量管理、生态需水量模拟、其它用水量管理、发电用电量管理、防洪模拟、流域水库梯级联合高度模型和流域水库梯级调度管理；

所述流域环境监测管理子模块用于对环境监测站点、设备、人员和监测数据的管理；

所述流域山地灾害预警及防治子模块用于建立山地灾害降水监测站点，对降水进行实时监测和采集，对降水数据进行存储、处理、分析和管理，建立山地灾害预警模型，并利用山地灾害预警模型对流域山地灾害进行预警预报，制定流域山地灾害防治对策；

所述流域移民安置环境管理子模块用于管理移民安置的基础信息、定量评价移民安置对生态环境造成的影响、移民安置环境容量评价和移民安置区土地承载力评价；

所述流域水电站规划管理子模块用于对整个流域电站进行综合管理，采集和管理空间位置、规模、开发方式、水库淹没范围和减水河段长度，并构建整个流域各电站的虚拟现实环境；所述流域水电站规划管理子模块用于管理规划电站、已建电站、在建电站、未建电站和需要拆除的电站。

5.根据权利要求1所述的流域梯级电站环境管理信息系统，其特征在于，所述中间服务层还包括：平台日常环境管理系统、流域环境风险源管理系统、流域环境应急资源管理系统、流域环境指挥调度系统和流域陆生生态环境影响评价管理系统。

6.根据权利要求5所述的流域梯级电站环境管理信息系统，其特征在于，

所述平台日常环境管理系统用于管理值班管理、事件接报管理、消息接收、信息发布和通讯录；

所述流域环境风险源管理系统用于对流域内的风险源进行实时监控和动态管理，所述风险源包括地震、洪水、重大滑坡、泥石流和水电站重大安全隐患；

所述流域环境应急资源管理系统用于实时管理流域的环境应急管理体系，所述环境应急管理体系包括应急队伍、应急物资、应急专家和应急资源；

所述流域环境指挥调度系统用于处理接报事件，所述接报事件包括事件研判、启动预案、调度和事件续报；

所述流域陆生生态环境影响评价管理系统包括：陆生植物单元、陆生动物单元、生态敏感区单元和土地利用及景观格局单元。

7.根据权利要求6所述的流域梯级电站环境管理信息系统，其特征在于，

所述陆生植物单元、所述陆生动物单元和所述生态敏感区单元均包括：基数据采集管理、评价指标模型的建立、评价及评价结果分析和保护措施及预测，所述土地利用及景观格局单元包括：基数据采集管理、景观指数模型的建立、景观格局分析和景观格局影响分析。

8.根据权利要求1所述的流域梯级电站环境管理信息系统，其特征在于，所述可视化基础信息平台运用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、多媒体和网络技术，将流域的地理环境、地形地貌、基础设施、自然资源、人文景观、生态环境、人口分布、社会和经济状态进行数字化采集、存储和管理，所述可视化基础信息平台基于GIS，包括河流域基础信息和三维流域景观模型。

9.根据权利要求1所述的流域梯级电站环境管理信息系统，其特征在于，所述可视化基础信息平台包括基础信息数据库、三维模型和管理分析平台，所述三维模型的数据来源于地形图生成的流域数字高程模型(DEM)，所述流域数字高程模型(DEM)通过Web服务和SOA技术进入系统。

10.根据权利要求1所述的流域梯级电站环境管理信息系统，其特征在于，所述流域水电综合监测包括：水文泥沙监测、水温和生态流量监测、水电站运行调度监测、生态环境监测、库区移民和经济社会监测、地质灾害预警监测、泥石流监测和地震监测。

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