小浪底西霞院水庫庫區(qū)地圖信息系統(tǒng)研究

趙韋琛 張新建 魏艷萍

摘要：本文介紹了以小浪底、西霞院水庫庫區(qū)建設(shè)管理圖件、圖冊(cè)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以GIS為系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，建立“基于小浪底、西霞院水庫庫區(qū)地圖信息系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)和系統(tǒng)的功能組成，提出在開發(fā)“基于小浪底、西霞院水庫庫區(qū)地圖信息系統(tǒng)”的一些思路、方法和應(yīng)用架構(gòu)，并就系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則提出了相應(yīng)要求。

關(guān)鍵詞：地圖信息系統(tǒng) 圖件 圖冊(cè) GIS 應(yīng)用架構(gòu)

中圖分類號(hào)： P208 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1引言

隨著水利信息化建設(shè)和地理信息系統(tǒng)（GIS）的發(fā)展，水利建設(shè)過程中產(chǎn)生的傳統(tǒng)硬介質(zhì)圖件、圖冊(cè)保存使用不便的缺點(diǎn)逐漸暴露出來,在許多水利部門卻依然存在大量歷史紙圖,這些圖件、圖冊(cè)數(shù)量大、種類多、精度低、現(xiàn)勢(shì)性差、更新速度慢。

水庫建設(shè)管理圖件、圖冊(cè)包括水庫規(guī)劃圖、施工圖、水庫基礎(chǔ)設(shè)施配套圖及批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)變更圖件、圖冊(cè)原件。完整的、真實(shí)的水庫工程圖件、圖冊(cè)資料是水庫工程實(shí)體質(zhì)量的見證，是水庫基礎(chǔ)設(shè)施管理、使用、改建和擴(kuò)建的依據(jù)，是水庫建設(shè)檔案的重要組成部分。過去對(duì)于水庫建設(shè)過程中所產(chǎn)生的圖件、圖冊(cè)資料管理一般采用手工編制與歸檔整理方式，手段落后，更新困難，查閱非常不便，不能滿足水庫設(shè)施高頻率、快節(jié)奏的建設(shè)需要。為加強(qiáng)水庫工程資料數(shù)字化和規(guī)范化管理，提高水庫工程管理水平，設(shè)計(jì)和建立基于GIS的水庫庫區(qū)圖件、圖冊(cè)管理信息系統(tǒng)勢(shì)在必行。

本研究從水庫管理單位的實(shí)際要求出發(fā),利用數(shù)據(jù)庫、GIS、網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)的技術(shù)手段，將和水庫有關(guān)的各種圖件、圖冊(cè)進(jìn)行掃描，形成圖像文件，并對(duì)圖像文件進(jìn)行合理的分類組織。開發(fā)設(shè)計(jì)的圖件、圖冊(cè)管理信息系統(tǒng),能有效解決了圖件、圖冊(cè)的存儲(chǔ)、管理和應(yīng)用等諸多問題。

2系統(tǒng)研究現(xiàn)狀及任務(wù)

地圖信息系統(tǒng)是一種研究系統(tǒng)，目前還處于探索階段。國(guó)內(nèi)不同行業(yè)的地圖信息系統(tǒng)因目標(biāo)使用對(duì)象不同而研究方向不同，地圖信息壓縮存儲(chǔ)查詢方法及地圖模型也不盡相同。

本研究項(xiàng)目任務(wù)是針對(duì)小浪底、西霞院庫區(qū)不同時(shí)期、不同專題、不同類別的地圖使用情況，研究水利工程地圖信息的獲取、傳遞、轉(zhuǎn)換、貯存和分析利用，測(cè)定水利工程地圖信息量的方法，研究地圖信息轉(zhuǎn)換和貯存管理方法，開發(fā)各種分析計(jì)算、綜合對(duì)比、評(píng)價(jià)軟件等，建立多種地圖模型，應(yīng)用和發(fā)展各種分析評(píng)價(jià)方法，以及開發(fā)相應(yīng)的軟件管理系統(tǒng)。

3系統(tǒng)建設(shè)主要工作

1、地圖分類統(tǒng)計(jì)

對(duì)各時(shí)期、各類型的地圖分門別類進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，建立地圖分類統(tǒng)計(jì)圖表。

2、地圖掃描矢量化

對(duì)紙質(zhì)地圖用工程專用掃描儀掃描并矢量化，建立柵格地圖。

3、地圖拼接

確定地圖坐標(biāo)基準(zhǔn)，對(duì)地圖進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)校正，建立各類地圖要素間拼接關(guān)系，對(duì)不同專題地圖的相同要素進(jìn)行拼接。

4、地圖疊加

建立各類地圖的不同要素間的疊加，尤其是對(duì)不同的專題地圖進(jìn)行疊加分析。

5、建立地圖數(shù)據(jù)庫

建立符合地理信息系統(tǒng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的具有動(dòng)態(tài)屬性的“小浪底、西霞院水庫庫區(qū)地圖數(shù)據(jù)庫”。

在“小浪底、西霞院水庫庫區(qū)地圖數(shù)據(jù)庫”基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并開發(fā)“小浪底、西霞院水庫庫區(qū)地圖信息系統(tǒng)”，系統(tǒng)包括水庫地形地貌圖模塊、行政區(qū)域圖模塊、重要建筑物圖模塊、滑坡塌岸圖模塊等。

4系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

“小浪底、西霞院水庫庫區(qū)地圖圖件、圖冊(cè)管理信息系統(tǒng)”開發(fā)的目標(biāo)主要有以下四個(gè)方面。

4.1統(tǒng)一規(guī)范管理

對(duì)小浪底、西霞院水庫建設(shè)管理局在日常工作及科研工作中產(chǎn)生的庫區(qū)各類地圖圖件、圖冊(cè)進(jìn)行統(tǒng)一、規(guī)范的管理。從而使小浪底、西霞院水庫建設(shè)管理局工作人員在其日常工作或科研工作中快捷、方便地檢索、查閱所需地圖圖件、圖冊(cè)。并對(duì)最新產(chǎn)生的圖件、圖冊(cè)快速入庫更新，使決策人員能夠以最快的速度了解水庫庫區(qū)地形地貌的變化、滑坡塌陷區(qū)域最新情況等。

4.2多媒體動(dòng)態(tài)演示

將庫區(qū)管理現(xiàn)狀專題圖、庫區(qū)專項(xiàng)設(shè)施專題圖、視頻文件（AVI）、移民安置規(guī)劃專題圖等多種數(shù)據(jù)利用多媒體制作工具制作成多媒體演示匯報(bào)系統(tǒng)，聲、像、圖、文生動(dòng)具體。同時(shí)提供提供自動(dòng)播放功能，提供人工控制播放功能：播放，停止，跳轉(zhuǎn)等。為工程設(shè)計(jì)的評(píng)審會(huì)或?qū)ｎ}匯報(bào)會(huì)議提供現(xiàn)代化的專業(yè)素材，并能向領(lǐng)導(dǎo)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)演示。

4.3快速輔助決策

本系統(tǒng)還有一個(gè)非常重要的目的就是對(duì)突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害（比如滑坡、塌陷等）的快速輔助決策功能，系統(tǒng)可以展示事故發(fā)生點(diǎn)周邊地形地貌環(huán)境情況來輔助決策，并生成地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域的最新地圖，在緊急事故發(fā)生后記錄并展示事故地點(diǎn)和事故的詳細(xì)信息，并能對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4.4輔助規(guī)劃功能

輔助規(guī)劃是在建立水庫庫區(qū)圖件、圖冊(cè)管理信息系統(tǒng)的另一目的，通過實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)、專業(yè)地圖數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的管理和共享的同時(shí)，使專業(yè)圖形數(shù)據(jù)與地形圖數(shù)據(jù)結(jié)合，從而為規(guī)劃設(shè)計(jì)提供較為貼近現(xiàn)狀的圖形數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀屬性數(shù)據(jù)，并與水庫相關(guān)數(shù)據(jù)庫建立數(shù)據(jù)接口，獲取地面工程動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。使地圖圖件、圖冊(cè)管理信息系統(tǒng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)得到應(yīng)用推廣，實(shí)現(xiàn)庫區(qū)工程電子化資料快速更新，提高規(guī)劃設(shè)計(jì)準(zhǔn)確率，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃圖紙的電子存檔。

5用戶情況及采用的軟硬件

系統(tǒng)的使用人員是小浪底、西霞院水庫建設(shè)管理局的領(lǐng)導(dǎo)、科研人員、工作人員及與水庫建設(shè)管理局工作有聯(lián)系的其他人員或領(lǐng)導(dǎo)。系統(tǒng)的使用人員一般應(yīng)能較熟練操作計(jì)算機(jī)，使用瀏覽器。

系統(tǒng)的維護(hù)人員是小浪底、西霞院水庫建設(shè)管理局的專業(yè)技術(shù)人員。系統(tǒng)的維護(hù)人員應(yīng)能熟練操作計(jì)算機(jī)，并對(duì)計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)有一定的了解，熟悉GIS數(shù)據(jù)庫操作。

系統(tǒng)開發(fā)使用的軟件主要有：Oracle、ArcGIS server 、ArcGIS配套軟件等。

數(shù)據(jù)處理使用的硬件主要有：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、圖形工作站、大幅掃描儀、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)等。

6系統(tǒng)主要功能及實(shí)現(xiàn)

依據(jù)《小浪底、西霞院水庫庫區(qū)地圖信息系統(tǒng)研究》的要求，“小浪底、西霞院水庫庫區(qū)地圖圖件、圖冊(cè)管理信息系統(tǒng)”應(yīng)具有“地圖上傳功能”、“地圖檢索功能”、“地圖瀏覽功能”、“地圖下載功能” 、“地圖編輯功能”、“地圖疊加功能”、“地圖統(tǒng)計(jì)分析功能”、“地圖輸出打印功能”、“地圖的放大、縮小、鷹眼、區(qū)域選擇、移動(dòng)、目標(biāo)檢索、圖層上移、圖層下移功能”和“系統(tǒng)管理功能”等基本功能。

系統(tǒng)功能可以采用B/S體系結(jié)構(gòu)和C/S體系結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。

7系統(tǒng)建設(shè)步驟

共分為四步：

（1）設(shè)計(jì)并建立“小浪底、西霞院水庫庫區(qū)地圖圖件、圖冊(cè)管理數(shù)據(jù)庫”；

（2）在“小浪底、西霞院水庫庫區(qū)地圖圖件、圖冊(cè)管理數(shù)據(jù)庫” 基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并開發(fā)“小浪底、西霞院水庫庫區(qū)地圖圖件、圖冊(cè)管理信息系統(tǒng)”。

（3）對(duì)所有未數(shù)字化的圖件圖冊(cè)進(jìn)行圖像掃描，并對(duì)掃描后的圖件分門別類，建立起合理的組織結(jié)構(gòu)，在小浪底、西霞院水庫建設(shè)管理局對(duì)地圖進(jìn)行分類整理的基礎(chǔ)上，協(xié)助小浪底、西霞院水庫建設(shè)管理局進(jìn)行相關(guān)地圖入庫的工作。

（4）最后對(duì)小浪底、西霞院水庫建設(shè)管理局指定人員進(jìn)行“小浪底、西霞院水庫地圖圖件、圖冊(cè)管理信息系統(tǒng)”的維護(hù)及應(yīng)用培訓(xùn)。

8系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）客戶層：包括3級(jí)用戶（一般用戶、管理用戶、核心用戶）。

（2）應(yīng)用層：在ARCGIS平臺(tái)上進(jìn)行的圖件、圖冊(cè)相關(guān)的二次開發(fā)。

（3）數(shù)據(jù)層：通過空間數(shù)據(jù)引擎ARCSDE與數(shù)據(jù)庫相連。

9結(jié)束語

本文介紹了水庫庫區(qū)地圖信息系統(tǒng),以及該系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方法. 水庫的科學(xué)管理對(duì)水庫的安全和效益的發(fā)揮至關(guān)重要,開發(fā)這個(gè)系統(tǒng),節(jié)省了水庫管理中需消耗的大量的人力、物力、財(cái)力,實(shí)現(xiàn)了水庫管理的信息化。該系統(tǒng)的不斷完善和應(yīng)用，將大大提高了工作效率，為水庫日常管理工作提供了統(tǒng)一的模式和規(guī)范化的操作流程，實(shí)現(xiàn)了水庫管理信息化規(guī)劃設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化。

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作者簡(jiǎn)介：趙韋琛，男，1983年11月出生，河南鄭州人。本科學(xué)歷，現(xiàn)供職于黃河水文勘察測(cè)繪局，主要研究方向工程測(cè)量、GIS、3S技術(shù)等。