地下水資源信息管理系統(tǒng)的研究

任仲宇 程一平 高維春

(北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，北京 100124)

地下水是目前可利用淡水資源中的主要組成部分，也是部分灌溉用水、工業(yè)用水以及生活用水的主要來(lái)源。傳統(tǒng)地下水監(jiān)測(cè)對(duì)于小范圍內(nèi)的監(jiān)測(cè)比較適合，但是由于其缺少?gòu)V泛應(yīng)用性，系統(tǒng)性和代表性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大面積動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)。地下水信息管理系統(tǒng)［1］具有數(shù)據(jù)量大、實(shí)用性強(qiáng)、空間性、多目標(biāo)的特點(diǎn)。如何對(duì)地下水管理系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)，圖形數(shù)據(jù)以及屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，并進(jìn)行分析計(jì)算，達(dá)到管理決策的主動(dòng)性、科學(xué)性，合理規(guī)劃和利用有限的水資源，一直是地下水管理系統(tǒng)追求的目標(biāo)，建立這一系統(tǒng)是與實(shí)踐相結(jié)合的一次嘗試，立足現(xiàn)在，面向未來(lái)，對(duì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)有現(xiàn)實(shí)參考意義。

地下水資源管理信息管理系統(tǒng)是以地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)的，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、查詢、編輯、備份還原等功能。系統(tǒng)是以地區(qū)的自然環(huán)境為基本信息，利用其空間數(shù)據(jù)和地下水各屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合，為研究區(qū)域提供有力的信息支撐。

1 系統(tǒng)的構(gòu)造與特色

系統(tǒng)以Visual Basic為操作界面，GIS為背景圖層和作為空間數(shù)據(jù)庫(kù)，Access作為屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)程序語(yǔ)言將其組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。

其特色在于:

1)系統(tǒng)的實(shí)用性，易操作性，數(shù)據(jù)不斷的更新補(bǔ)充，系統(tǒng)數(shù)據(jù)更加的完整;

2)支持圖像屬性和數(shù)據(jù)屬性的雙向查詢;

3)功能組織結(jié)構(gòu)合理，層次清晰;

4)能夠?qū)Φ叵滤|(zhì)以及開(kāi)采量做出評(píng)價(jià)，對(duì)區(qū)域地下水的合理利用提供有力的信息支撐。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。

地下水資源管理信息管理系統(tǒng)是以地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)的，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存、查詢、編輯、備份還原等功能。系統(tǒng)是以地區(qū)的自然環(huán)境為基本信息，利用其空間數(shù)據(jù)和地下水各屬性數(shù)據(jù)相結(jié)合，為研究區(qū)域提供有力的信息支撐［2］。

系統(tǒng)的構(gòu)成方面，主要有三個(gè)部分:a.以VB語(yǔ)言編寫(xiě)的操作界面;b.以GIS圖作為背景圖層，Geobatabase作為各要素的空間數(shù)據(jù)庫(kù);c.Accsee數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存水質(zhì)水文等屬性數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的總體設(shè)計(jì)。

根據(jù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)管理的需求，系統(tǒng)選擇Access數(shù)據(jù)庫(kù)作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，本文遵循了以下原則:a.精簡(jiǎn)干練;b.數(shù)據(jù)獨(dú)立于應(yīng)用程序;c.便于統(tǒng)一管理［3］。在本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)分為兩部分，一個(gè)是空間數(shù)據(jù)庫(kù)，一個(gè)是屬性數(shù)據(jù)庫(kù)。

空間數(shù)據(jù)庫(kù)主要儲(chǔ)存的是地理信息系統(tǒng)中各圖層的空間矢量數(shù)據(jù)，它是將空間的對(duì)象抽象為點(diǎn)線面，在地理信息系統(tǒng)中分層展示出來(lái)，以矢量的形式儲(chǔ)存［3］。該系統(tǒng)中，空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分，一類是基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)，一類是專題地圖數(shù)據(jù)［4］。

基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)包括:研究區(qū)域的邊界區(qū)域，行政區(qū)的劃分，交通、地形建筑、居民分布等基礎(chǔ)區(qū)域。

專題地圖數(shù)據(jù)有污染源、監(jiān)測(cè)站、水位站、水系分布。

屬性數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)也有直接的聯(lián)系，它包括水文數(shù)據(jù)庫(kù)，水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，水量數(shù)據(jù)庫(kù)，水文數(shù)據(jù)庫(kù)中分為降雨量信息，蒸發(fā)量信息，水文監(jiān)測(cè)站信息，水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)包括污染源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，地下水水質(zhì)數(shù)據(jù)，水質(zhì)分析評(píng)價(jià)表，水質(zhì)監(jiān)測(cè)登記統(tǒng)計(jì)表。水量數(shù)據(jù)庫(kù)包括地下水水量信息，水位信息，用水量信息，預(yù)測(cè)信息。

3)系統(tǒng)的內(nèi)部關(guān)聯(lián)。

通過(guò)在Visual Basic6.0環(huán)境下嵌入 Map Objects組件［5］的研究，開(kāi)發(fā)了地下水信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)GIS的本系統(tǒng)基本功能，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式有文本數(shù)據(jù)，圖文數(shù)據(jù)，相片格式，為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)一儲(chǔ)存管理，各數(shù)據(jù)間通過(guò)ID(CODE)標(biāo)示建立聯(lián)系，通過(guò)如下代碼實(shí)現(xiàn):

strExpression= ″CODE= ″＆ lngCode

Set recs = frmMapDisp.MapDisp.Layers(strCurrentLayer-Name).SearchExpression(exPress)

數(shù)據(jù)在錄入編輯時(shí)，使錄入數(shù)據(jù)格式與數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng)格式保持一致，通過(guò)如下代碼與數(shù)據(jù)庫(kù)連接:

Set db=New Connection

db.CursorLocation=adUseClient

db.Open ″PROVIDER=Microsoft.Jet.OLEDB.4.0;Data Source='″＆ strDB ＆ ″';″

Set adoPrimaryRS=New Recordset

系統(tǒng)流程如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)流程圖

3 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)基于地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)地下水資源的科學(xué)化管理，高效存儲(chǔ)、輸入、輸出、查詢。操作界面如圖3所示，在開(kāi)發(fā)上遵循簡(jiǎn)易，高效，實(shí)用的原則。

圖3 系統(tǒng)操作界面圖

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能:

1)地圖的瀏覽導(dǎo)航。

實(shí)現(xiàn)研究區(qū)域基礎(chǔ)圖層和專題圖層的放大，縮小，漫游，鷹眼，區(qū)域選擇等功能。

2)數(shù)據(jù)的輸入，儲(chǔ)存，查詢。

用戶可以向基礎(chǔ)圖層添加各種輔助信息，對(duì)專題圖層添加、修改記錄數(shù)據(jù)。通過(guò)專題圖層和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)系統(tǒng)中的水文、水質(zhì)、水量等信息進(jìn)行按類別，按時(shí)間，按條件的雙向查詢。顯示出污染源、生活用水區(qū)、監(jiān)測(cè)站分布等區(qū)域。

3)對(duì)地下水水質(zhì)以及開(kāi)采量做出評(píng)價(jià)。

通過(guò)對(duì)水文、水量、水質(zhì)等數(shù)據(jù)的收集，系統(tǒng)還為對(duì)地下水水質(zhì)做出相應(yīng)的評(píng)價(jià)，對(duì)地下水可開(kāi)采量，補(bǔ)給量進(jìn)行合理的計(jì)算，為地下水的可持續(xù)發(fā)展提供決策性的服務(wù)［6］。

4 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)以先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，GIS技術(shù)為基礎(chǔ)平臺(tái)，以地下水資源管理為核心，通過(guò)GIS對(duì)數(shù)據(jù)的強(qiáng)大處理功能，使得數(shù)據(jù)的查詢結(jié)果都以可視化的形式展示出來(lái)，是一個(gè)集易操作性、實(shí)用性、可擴(kuò)展性于一體的管理系統(tǒng)。它不僅為水資源管理提供了一個(gè)良好的管理平臺(tái)，還為地下水的監(jiān)測(cè)、管理以及利用提供了科學(xué)的依據(jù)。但是應(yīng)該指出的是，要想利用 GIS建立更加完善的地下水資源管理系統(tǒng)，還應(yīng)該進(jìn)一步進(jìn)行水資源系統(tǒng)模型和決策方面的研究。

［1］ 楊 旭，黃家柱，陳鎖忠，等.組件式GIS在地下水資源管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用［J］.水文，2003(1):44-46.

［2］ 劉 靜.地下水信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.工程勘察，2009(12):70-73.

［3］ 袁笑一，汪曉軍，潘偉斌.GIS技術(shù)及其在地下水領(lǐng)域的應(yīng)用［J］.儀器儀表學(xué)報(bào)，2005，26(8):859-861.

［4］ 向速林，鄢貴權(quán)，尤本勝.基于GIS的地下水環(huán)境信息系統(tǒng)［J］.貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003(3):100-101.

［5］ 李勝樂(lè)，陸遠(yuǎn)忠，車 時(shí).MapInfo地理信息系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)實(shí)例［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004.

［6］ 左其亭，陳 曦.面向可持續(xù)發(fā)展的水資源規(guī)劃與管理［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2003.