基于WEBGIS的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)研究

摘 要：隨著信息科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息全球化的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，也必將成為未來(lái)社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)。水利信息化的實(shí)現(xiàn)則是水利現(xiàn)代化發(fā)展的基礎(chǔ)以及重要的標(biāo)志。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，WEB GIS技術(shù)也逐漸變得成熟，并且獲得了非常廣泛的引用。利用互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在應(yīng)用非常廣泛的WEB上發(fā)布空間數(shù)據(jù)也必將成為未來(lái)GIS技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前WEB GIS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為水利信息現(xiàn)代化實(shí)現(xiàn)的核心技術(shù)。本文便是在WEB GIS技術(shù)的基礎(chǔ)上搭建了小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)，在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了對(duì)雨、水、災(zāi)情的實(shí)時(shí)調(diào)度以及管理，此外還具備了降雨量分析、空間數(shù)據(jù)查詢、決策支持等諸多功能。

關(guān)鍵詞：WEB GIS；互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)；水利；防洪；Arc GIS

水利行業(yè)是一個(gè)對(duì)信息要求非常敏感的行業(yè)，國(guó)家正在逐步的投入大量的人力以及財(cái)力用于水利全面信息化技術(shù)的發(fā)展[1]，水利信息化技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)發(fā)展成為現(xiàn)代水利化發(fā)展的重要標(biāo)志以及前提。水利信息化系統(tǒng)的建設(shè)已經(jīng)被列入“十五”期間重點(diǎn)的信息業(yè)務(wù)系統(tǒng)之一。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于Internet技術(shù)而應(yīng)用于GIS所開(kāi)發(fā)的WEBGIS產(chǎn)物的出現(xiàn)為水利信息化管理系統(tǒng)的建設(shè)提供了強(qiáng)大的技術(shù)保障，并瞬間在水利相關(guān)系統(tǒng)的建設(shè)中獲得了廣泛的應(yīng)用，目前關(guān)于WEB GIS技術(shù)在水利信息管理系統(tǒng)中應(yīng)用的研究方法非常多，大多數(shù)根據(jù)水利行業(yè)的業(yè)務(wù)需求將眾多重點(diǎn)影響數(shù)據(jù)采集并傳遞到遠(yuǎn)程調(diào)度控制中心[2]，但是就目前水利行業(yè)的業(yè)務(wù)需求而言，大部分的研究方法都將重點(diǎn)放在了相關(guān)數(shù)據(jù)的采集以及數(shù)據(jù)傳遞到遠(yuǎn)程調(diào)度控制中心方面，而數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)信息并不相同，因此需要嚴(yán)格結(jié)合實(shí)際的理論知識(shí)以及實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，只有扎實(shí)的理論知識(shí)以及嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)培訓(xùn)才能積累更多的技術(shù)知識(shí)，才能為系統(tǒng)的搭建提供足夠的技術(shù)儲(chǔ)備以及支持。

1 WEBGIS簡(jiǎn)介

快速崛起的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)在世界范圍內(nèi)得到了飛速的發(fā)展，WWW（World Wide Web，萬(wàn)維網(wǎng)）經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)成為目前最為高效的、穩(wěn)定的、信息網(wǎng)絡(luò)共享渠道，萬(wàn)維網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了全球信息化大爆炸，正在不斷的深入到世界的每個(gè)角落、每戶家庭，通過(guò)萬(wàn)維網(wǎng)的媒介使得整個(gè)世界變成了一個(gè)信息無(wú)縫暢通的村落。

互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)滲透到各行各業(yè)，并在各行各業(yè)中扮演著非常重要的角色。伴隨著快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Internet）以及人們對(duì)于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或Geo-Information system，GIS）的迫切需求，為了能夠方便客戶快速的瀏覽空間數(shù)據(jù)、查詢空間數(shù)據(jù)以及分析空間數(shù)據(jù)，基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的WEB必將成為空間數(shù)據(jù)發(fā)布或者出版的最佳媒介，這也必將成為未來(lái)地理信息系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)，所以，一種新的技術(shù)便應(yīng)運(yùn)而生-網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)（WEB GIS），Web GIS是完全建立在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在GIS上成功應(yīng)用的產(chǎn)物[7]，因此，完全具備互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一切特征，并且在萬(wàn)維網(wǎng)的功能上得到了大幅的擴(kuò)展，已經(jīng)真正發(fā)展成為全球信息網(wǎng)絡(luò)的重要成員之一。無(wú)論從WWW的那個(gè)節(jié)點(diǎn)，互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)用戶便可以通過(guò)瀏覽器等工具瀏覽、查詢以及分析WEBGIS站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)，進(jìn)而制作出精美的專題圖、得到精準(zhǔn)的分析數(shù)據(jù)等。進(jìn)而使得GIS逐漸的走進(jìn)千家萬(wàn)戶。WEBGIS作為一個(gè)嶄新的技術(shù)領(lǐng)域，主要存在下面幾點(diǎn)特征：

（1）借助互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，使得全球化的客戶端/服務(wù)器只要能夠連上互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的用戶均可以享受各種GIS服務(wù)，GIS數(shù)據(jù)還可以實(shí)現(xiàn)全球大范圍內(nèi)的更新；

（2）信息化技術(shù)的急速發(fā)展，使得WEBGIS真正意義上實(shí)現(xiàn)了民眾化，越來(lái)越多的人們正在接受GIS提供的各種服務(wù)。市面上的所有瀏覽器都支持WEB GIS數(shù)據(jù)的瀏覽、查詢，這對(duì)于GIS的發(fā)展以及推廣起到了巨大的推動(dòng)作用，解決了傳統(tǒng)的GIS成本高、技術(shù)難度大等弊端；

（3）WEBGIS具備優(yōu)秀的可擴(kuò)展性，這種特征使得WEB GIS能夠非常友好的與其余的基于WEB的信息服務(wù)無(wú)縫集成，使得GIS的應(yīng)用變得更加的豐富多彩、靈活多變；

（4）具備非常優(yōu)秀的跨平臺(tái)特性，基于WEB技術(shù)的WEB GIS可以在Windows、UNIX、Linux等操作系統(tǒng)上同用一個(gè)版本。

2 研究目的與意義

基于WEB GIS的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)的研究能夠充分的將學(xué)校的教育工作與實(shí)際的應(yīng)用工作結(jié)合起來(lái)，能夠有效的實(shí)現(xiàn)學(xué)生到社會(huì)工作者的一個(gè)過(guò)渡階段的培訓(xùn)過(guò)程。

通過(guò)基于WEB GIS的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用能夠幫助水利專業(yè)的學(xué)生明確該專業(yè)的具體的學(xué)習(xí)領(lǐng)域以及行動(dòng)領(lǐng)域。管理信息系統(tǒng)是一種信息度極高的集成系統(tǒng)，涉及到水利工程一系列措施，系統(tǒng)研發(fā)的基礎(chǔ)便是現(xiàn)階段比較成熟的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、地理信息科學(xué)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等[3]，通過(guò)技術(shù)的無(wú)縫整合能夠?qū)崿F(xiàn)各種水利信息的智能采集、綜合分析、實(shí)時(shí)傳輸以及智能計(jì)算等，能夠?qū)⒄_的數(shù)據(jù)及時(shí)的傳遞到水利指揮調(diào)度中心，通過(guò)友好界面的方式呈現(xiàn)給使用者。

基于WEB GIS的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)的涉及與研究是教師以及學(xué)生較早的接觸到水利工作的直接途徑，通過(guò)管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)能夠幫助學(xué)生順利理清楚那些信息是必須的，那些信息能夠?qū)χ笓]調(diào)度起到支撐的作用[4]，并且能夠培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的收集能夠迅速的做出正確反應(yīng)的能力，及時(shí)的防止水利危害的現(xiàn)象。

此外，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中針對(duì)學(xué)生開(kāi)展相互學(xué)習(xí)相互合作的開(kāi)發(fā)模式，以團(tuán)隊(duì)精神完成基于WEBGIS的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)的研究工作，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生自主開(kāi)發(fā)以及團(tuán)隊(duì)合作的能力，在提升學(xué)生技術(shù)水平的同時(shí)提升學(xué)生自身的職業(yè)技能以及團(tuán)隊(duì)合作精神，無(wú)論對(duì)于學(xué)校，還是對(duì)于教師以及學(xué)生而言，基于WEB GIS的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)都具備非常重要的意義。endprint

3 理論價(jià)值和實(shí)踐價(jià)值

基于WEB GIS的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)研究以水利專業(yè)的崗位職能能力培養(yǎng)作為目標(biāo)位導(dǎo)向，通過(guò)WEBGIS技術(shù)的特點(diǎn)、理論知識(shí)與實(shí)際工作的有效結(jié)合，以及計(jì)算機(jī)軟件編程技術(shù)以及水利專業(yè)職能需求，為高校學(xué)生搭建一個(gè)學(xué)校到實(shí)際工作過(guò)渡的一個(gè)橋梁。WEB GIS的出現(xiàn)為水利專業(yè)管理信息系統(tǒng)的建設(shè)提供了保障，其全球化的c/s應(yīng)用、良好的擴(kuò)展性能以及跨平臺(tái)等一系列特性為管理系統(tǒng)的建設(shè)高效應(yīng)用提供了足夠的技術(shù)支持[5]。

基于WEB GIS的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)研究關(guān)注學(xué)生職業(yè)能力的發(fā)展和提升。以專門設(shè)計(jì)的管理信息系統(tǒng)完成理論知識(shí)和技能的培養(yǎng)，將學(xué)術(shù)教育的內(nèi)容與形式轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)教育的內(nèi)容與形式[6]，將單一的知識(shí)傳授變?yōu)槁殬I(yè)能力的提升，使學(xué)生提前“上崗”。

基于WEB GIS的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)研究?jī)H僅圍繞高職教育“教育性”與“職業(yè)性”并重的核心價(jià)值，以高職學(xué)生為主體開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)管理信息系統(tǒng)軟件，使學(xué)生在校內(nèi)能夠充分認(rèn)識(shí)職業(yè)崗位的特點(diǎn)和要求，更有效地提升技術(shù)運(yùn)用、團(tuán)隊(duì)意識(shí)、目標(biāo)規(guī)劃等重要的職業(yè)發(fā)展能力，促進(jìn)高職學(xué)生全面發(fā)展和持續(xù)發(fā)展。

4 防洪仿真管理系統(tǒng)研究

4.1 防洪仿真管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)建設(shè)的主要目標(biāo)是借助強(qiáng)大的、穩(wěn)定的WEBGIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)防洪空間數(shù)據(jù)的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)查詢、瀏覽以及分析等。小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)是采用經(jīng)典的B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務(wù)器模式）結(jié)構(gòu)開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)，所有的用戶只要使用能夠訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備便可以在瀏覽器中訪問(wèn)空間數(shù)據(jù)，此外，該系統(tǒng)還必須能夠?qū)⒂脩羲枰臄?shù)據(jù)與空間地理地圖直觀的關(guān)聯(lián)起來(lái)，而且能夠?qū)⑾嚓P(guān)數(shù)據(jù)信息在地理圖形上實(shí)時(shí)的展現(xiàn)出來(lái)，為用戶查詢以及分析相關(guān)的地理數(shù)據(jù)提供必要的信息服務(wù)支持。此外，一些存在某種規(guī)律的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系能夠借助圖形或者表格的形式展現(xiàn)給廣大用戶。

小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)建設(shè)的主要目標(biāo)具體包括以下三個(gè)：

（1）小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)的建設(shè)必須緊密的結(jié)合具體的水利工程，必須建立在WEBGIS技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)，系統(tǒng)必須能夠通過(guò)瀏覽器完成相關(guān)數(shù)據(jù)的地理圖形編輯、瀏覽、查詢、分析以及統(tǒng)計(jì)等功能，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

（2）種類繁多的海量數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一存儲(chǔ)。

（3）小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要業(yè)務(wù)具體包括以下幾個(gè)：輸入錄入功能、數(shù)據(jù)輸出功能、數(shù)據(jù)管理功能、雨量分析、三維模擬等功能。

4.2 GIS模塊內(nèi)容詳細(xì)設(shè)計(jì)

GIS是本文設(shè)計(jì)的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)的核心模塊，設(shè)計(jì)的主要功能如下：（1）基本操作：實(shí)現(xiàn)GIS相關(guān)的基礎(chǔ)功能部分，主要包括地圖縮小、放大、精確定位、查詢內(nèi)容高亮顯示等；（2）圖層控制：主要實(shí)現(xiàn)各個(gè)圖層的顯示與隱藏等功能；（3）查詢：查詢地圖上空間數(shù)據(jù)的基本信息，能夠?qū)崟r(shí)查詢、歷史查詢以及信息數(shù)據(jù)分析等；（4）信息標(biāo)注：具體包括雨量信息以及水情信息的標(biāo)注。根據(jù)用戶的具體查詢條件將檢索出的數(shù)據(jù)信息在地圖上標(biāo)注出來(lái)，與此同時(shí)，還能夠根據(jù)預(yù)警警戒線對(duì)于超出的區(qū)域進(jìn)行報(bào)警；（5）雨量等值線繪制、雨量分布圖以及降雨面積統(tǒng)計(jì)等。根據(jù)查詢時(shí)間范圍將該時(shí)間段內(nèi)的雨量值繪制成圖或者線的形式，直觀的反應(yīng)給用戶，并且可以實(shí)現(xiàn)等值線的在線編輯、繪制等功能；（6）地圖數(shù)據(jù)信息的輸出、打印等功能：將地圖數(shù)據(jù)以圖片形式進(jìn)行保存、輸出以及打印。

4.3 防洪仿真管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)信息的采集，技術(shù)基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及GIS技術(shù)，而核心的數(shù)據(jù)資源則是水利數(shù)據(jù)，系統(tǒng)建設(shè)的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)小型水庫(kù)的防洪調(diào)度工作，進(jìn)而形成空間信息數(shù)據(jù)資源共享的防洪調(diào)度系統(tǒng)總體架構(gòu)，為提升我國(guó)的防洪工作效率提供一定的技術(shù)支持。小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)搭建的前期要進(jìn)行足夠的市場(chǎng)調(diào)研以及數(shù)據(jù)采集，接下來(lái)需要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)所需要的數(shù)據(jù)要素進(jìn)行取舍、編碼、分類和歸類等操作[8]，然后將采集歸類之后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，在存儲(chǔ)之前需要針對(duì)采集到的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出合理的數(shù)據(jù)表空間，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)好之后才能將數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)到對(duì)應(yīng)的表中。所有的數(shù)據(jù)整理好之后，接下來(lái)需要進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的應(yīng)用接口以便能夠快速的響應(yīng)用戶對(duì)于數(shù)據(jù)信息資源的請(qǐng)求，用戶請(qǐng)求得到的數(shù)據(jù)通過(guò)WEB端輸出，滿足用戶的不同需求。此外，小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)還必須建立相應(yīng)的評(píng)估模型，評(píng)估模型建立的最終目標(biāo)是通過(guò)該模型能夠?qū)?shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速評(píng)估，并且能夠提供一定的評(píng)估方法或者措施，比如防洪抗災(zāi)輔助模型、災(zāi)害損失評(píng)估模型等，一系列的評(píng)估模型便組成了系統(tǒng)的模型庫(kù)，模型庫(kù)在與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)合便構(gòu)成了小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)的主體。

小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)的建設(shè)擬采用Arc GIS Server 10、Arc SDE 10、Arc GIS Engine 10以及Sql Server 2008數(shù)據(jù)庫(kù)等結(jié)合的綜合技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其中系統(tǒng)所需要的空間地理數(shù)據(jù)則保存在Arc SDE的空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，系統(tǒng)通過(guò) Arc GIS server搭建地圖服務(wù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)地圖的讀取以及管理操作。本課題研究的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本課題研究的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)之所以采用Arc GIS產(chǎn)品，其最主要的原因是Arc GIS在水利的智能信息化的建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用。Arc GIS Server是目前功能最為全面的基于B/S架構(gòu)的WEB GIS產(chǎn)品，借助Arc GIS Server便可以實(shí)現(xiàn)防洪管理系統(tǒng)中所必需的海量空間地理信息數(shù)據(jù)的以及對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、管理、分析以及統(tǒng)計(jì)都功能。小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候采用多層架構(gòu)，主要包括客戶端、服務(wù)器端以及數(shù)據(jù)段三個(gè)層次，每個(gè)層之間相互依賴，形成一套整體的管理系統(tǒng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于WEBGIS的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)研究，通過(guò)以水利專業(yè)實(shí)際工作過(guò)程為導(dǎo)向的模式來(lái)展開(kāi)教育，將學(xué)術(shù)教育的內(nèi)容與形式轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)教育的內(nèi)容與形式，能有效地提升WEB GIS的技術(shù)運(yùn)用、團(tuán)隊(duì)意識(shí)、目標(biāo)規(guī)劃等重要的職業(yè)發(fā)展能力。

除此之外， 基于WEBGIS的小型水庫(kù)防洪仿真管理信息系統(tǒng)研究，充分體現(xiàn)學(xué)習(xí)的社會(huì)性、發(fā)展性、終身性。隨著學(xué)習(xí)地點(diǎn)逐步推向工作崗位，針對(duì)不同工作過(guò)程適時(shí)更新的崗位要求，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)如何獲得新的職業(yè)能力的經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會(huì)將學(xué)習(xí)與信息管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用緊密的結(jié)合起來(lái)，這也是過(guò)程導(dǎo)向教育的重要組成部分，是作為直接指導(dǎo)就業(yè)過(guò)程創(chuàng)新性學(xué)習(xí)的方法、路徑。

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作者簡(jiǎn)介：劉光金（1973，7-），男，職稱：講師，學(xué)歷：本科，主要研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用。endprint