基于GIS平臺(tái)水資源管理信息系統(tǒng)分析

趙明鈺

（河北省承德水文水資源勘測(cè)局，河北 承德 067000）

基于GIS平臺(tái)水資源管理信息系統(tǒng)分析

趙明鈺

（河北省承德水文水資源勘測(cè)局，河北 承德 067000）

以河北省承德市水資源管理信息系統(tǒng)需求為例，建設(shè)以地理信息系統(tǒng)（GIS）為基礎(chǔ)的服務(wù)平臺(tái)管理信息系統(tǒng)，通過對(duì)系統(tǒng)功能的描述，提供了水資源監(jiān)控與管理系統(tǒng)中的技術(shù)工具和信息處理思路，對(duì)不足之處提出見解。

GIS平臺(tái)；一張圖；水資源；系統(tǒng)開發(fā)

在國(guó)內(nèi)，大量學(xué)者對(duì)地理信息系統(tǒng)（GIS）方面進(jìn)行科學(xué)研究［1-2］，并且獲得顯著成就，主要是要利用GIS對(duì)水利信息進(jìn)行查詢、檢索及可視化顯示；隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷加強(qiáng)，GIS應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，包括防洪、抗旱、水資源、水環(huán)境等水利領(lǐng)域，尤其是各個(gè)領(lǐng)域管理系統(tǒng)的開發(fā)。比如，段躍蘭等［3］人通過大量信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)開發(fā)了黑龍江省城市水資源管理信息系統(tǒng)；康寧等［4］人將GIS空間分析與三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用在淮河流域的防洪減災(zāi)系統(tǒng)中進(jìn)行模擬、分析與預(yù)演；崔曉偉等［5］以三峽庫區(qū)為例，運(yùn)用GIS與遙感技術(shù)，采用景觀格局的先進(jìn)方法進(jìn)行格局化研究，并提供了科學(xué)的依據(jù)；閆駿霞等［4］將GIS組件技術(shù)運(yùn)用在城市水資源管理決策支持系統(tǒng)中，并考慮與其他工具軟件功能實(shí)現(xiàn)有效集成。根據(jù)GIS技術(shù)的發(fā)展階段來分析，計(jì)算機(jī)技術(shù)踴躍發(fā)展，帶動(dòng)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用層次逐漸加深，也成為水利部門進(jìn)行信息化建設(shè)的重要工具。

1 研究?jī)?nèi)容

選取河北省承德市作為水資源管理信息系統(tǒng)研究的區(qū)域，通過建立GIS服務(wù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，運(yùn)用到城市水資源管理信息系統(tǒng)的研究開發(fā)中，對(duì)城市水資源的信息化管理充分展現(xiàn)數(shù)字化、智能化、信息化，直到實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化過程的思路研究。

研究的主要內(nèi)容從GIS平臺(tái)的功能構(gòu)建，在以GIS平臺(tái)為基礎(chǔ)的水資源管理系統(tǒng)中，提出存在不足和需要改進(jìn)的方面。

2 WebGIS服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，Internet已經(jīng)成為GIS新的系統(tǒng)發(fā)布平臺(tái)?；贕IS二次開發(fā)接口基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)，支持顯示高分辨率的數(shù)字地圖，并提供靈活的業(yè)務(wù)應(yīng)用配置功能，同時(shí)對(duì)外提供豐富的應(yīng)用接口供業(yè)務(wù)系統(tǒng)調(diào)用。

平臺(tái)具體功能具有：①平臺(tái)具備漫游、縮放，圖元點(diǎn)的選取，圖元矩形、圓形、多邊形選擇，距離測(cè)量，面積測(cè)量，鷹眼圖，屬性數(shù)據(jù)查找圖元，圓餅圖/直方圖專題圖顯示，比例尺顯示和圖例顯示等GIS功能；②平臺(tái)支持動(dòng)態(tài)圖層的生成，并可根據(jù)設(shè)置條件動(dòng)態(tài)生成各種專題地圖；③矢量地圖支持SHP文件；④平臺(tái)支持BMP、GIF、JPG、PNG、TIF多種圖片輸出功能和遙感影像圖加載顯示功能；⑤平臺(tái)支持電子地圖與遙感圖的互相切換顯示；⑥平臺(tái)支持等值線、等值面的計(jì)算分析功能；⑦平臺(tái)支持業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的疊加，動(dòng)畫展示。

2.1 統(tǒng)一地圖

GIS服務(wù)主要是為支撐各級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)GIS應(yīng)用功能軟件和應(yīng)用資源的建設(shè)，為水資源業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供GIS功能構(gòu)架、開發(fā)末班、數(shù)據(jù)資源的應(yīng)用配置體系等，在各級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)中形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和共享的GIS服務(wù)。

2.2 分析處理

GIS服務(wù)主要是為支撐各級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)GIS功能和應(yīng)用資源的建設(shè)，為水資源業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供GIS功能構(gòu)件、開發(fā)模板、數(shù)據(jù)資源的應(yīng)用配置體系等，在各級(jí)應(yīng)用系統(tǒng)中形成統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)和共享的GIS服務(wù)。

2.2.1 底圖服務(wù)

提供常用地圖服務(wù)和GIS客戶端組件，業(yè)務(wù)系統(tǒng)在自己的頁面中集成客戶端組件訪問地圖服務(wù)即可實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的GIS功能，包括地圖放大、縮小、平移、鷹眼導(dǎo)航、實(shí)體定位等功能。根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際需要可以提供行政區(qū)劃圖、水系圖、地形圖、重點(diǎn)城市行政區(qū)劃圖、重點(diǎn)城市水系圖、流域水系圖等。

2.2.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)標(biāo)注服務(wù)

在指定類型的測(cè)站分布圖上標(biāo)注指定的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，輸出地圖圖片或數(shù)據(jù)標(biāo)注的空間信息，業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以直接顯示圖片，也可以利用數(shù)據(jù)標(biāo)注空間信息在地圖服務(wù)中疊加顯示。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)標(biāo)注服務(wù)的標(biāo)注內(nèi)容如：實(shí)時(shí)雨量、實(shí)時(shí)水位流量、實(shí)時(shí)庫容、實(shí)時(shí)潮位、實(shí)時(shí)氣溫等。

2.2.3 水利工程信息標(biāo)注服務(wù)

在底圖上標(biāo)注指定類型水利工程的信息，如工程名稱、級(jí)別、特征值等。使用方式和“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)標(biāo)注服務(wù)”一致，業(yè)務(wù)系統(tǒng)可以直接顯示地圖圖片，也可以在地圖服務(wù)中疊加顯示標(biāo)注信息。

2.2.4 路徑分析服務(wù)

根據(jù)地圖中路徑圖層進(jìn)行路徑分析，如站網(wǎng)分布、搶先救災(zāi)物資分布、物資調(diào)度、線路優(yōu)化等。

2.2.5 周邊信息查詢服務(wù)

查詢指定位置的周邊信息，如行政區(qū)、水系、地、址、測(cè)站、工程、植被、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等信息，對(duì)于測(cè)站可以直接返回至實(shí)時(shí)信息。

2.3 空間數(shù)據(jù)

地理空間數(shù)據(jù)庫主要是解決信息的空間化問題?？臻g數(shù)據(jù)庫采用的以1∶25萬地理數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)底圖，從整體上主要可以分為兩大類：①空間基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，其中包括了行政區(qū)劃、居民點(diǎn)、水系、道路等信息；②水利專題地理數(shù)據(jù)庫，其中包括了水庫、水閘、水文控制站、堤防，蓄滯（行）洪區(qū)、圩垸、機(jī)電排灌站、跨河工程、治河工程、穿堤建筑物、險(xiǎn)點(diǎn)險(xiǎn)段、墑情監(jiān)測(cè)站、地下水監(jiān)測(cè)站、灌區(qū)等專題信息。

3 “一張圖”內(nèi)涵

水利“一張圖”的概念是指在基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上，建設(shè)公用的水利空間數(shù)據(jù)，另外疊加各種環(huán)保專題空間信息，并基于此建立數(shù)據(jù)的共享與更新。

“一張圖”應(yīng)用服務(wù)實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)信息（如水質(zhì)監(jiān)測(cè)信息、河流分布、圩區(qū)分布、地下水分布等）在一張圖可視化應(yīng)用服務(wù)，如圖1。在GIS展現(xiàn)平臺(tái)，用戶只需簡(jiǎn)單方便的選擇，將需要的各業(yè)務(wù)信息統(tǒng)一展現(xiàn)在“一張圖”上，全面了解各業(yè)務(wù)信息。

3.1 整合模式

“一張圖”模式的核心是數(shù)據(jù)整合、共享和數(shù)據(jù)的自適應(yīng)擴(kuò)展。數(shù)據(jù)整合是數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)。通過本次項(xiàng)目的建設(shè)，將目前分散于不同部門的水利數(shù)據(jù)整合到一個(gè)統(tǒng)一的水利信息化系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺(tái)中。

水利空間數(shù)據(jù)整合有兩種模式，一種是集中模式，另一種是分散模式。集中模式是將業(yè)務(wù)部門的專題空間數(shù)據(jù)整合到統(tǒng)一的水利信息化數(shù)據(jù)庫中，分散模式是在數(shù)據(jù)庫層暫時(shí)先不進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的整合，通過服務(wù)共享模式實(shí)現(xiàn)空間信息的整合，如圖2～圖3。

圖2 集中式水利空間信息整合

圖3 分散式水利空間信息共享

3.2 數(shù)據(jù)資源

在水利“一張圖”（包括矢量數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)）基礎(chǔ)上，從更新空間數(shù)據(jù)，完善“一張圖”（矢量地圖、遙感圖、航拍圖、地形圖和DEM高程數(shù)據(jù)）建設(shè)，以水利“一張圖”服務(wù)平臺(tái)為基礎(chǔ)，結(jié)合水利基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自然環(huán)境、水利工程、水雨情、水資源、水土保持、河道地形測(cè)量、遙感監(jiān)測(cè)及基礎(chǔ)地理等多源信息的空間聚合展示和不同時(shí)期/時(shí)相數(shù)據(jù)的對(duì)比展示。水利“一張圖”的建設(shè)任務(wù)包括現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)的完善擴(kuò)展、空間數(shù)據(jù)的更新維護(hù)和空間數(shù)據(jù)的共享服務(wù)。

3.2.1 空間數(shù)據(jù)完善擴(kuò)展

根據(jù)提供的基本地理空間數(shù)據(jù)，更新基本的地理空間信息；在水利“一張圖”基礎(chǔ)上，更新完善水利基礎(chǔ)空間信息；結(jié)合重點(diǎn)項(xiàng)目建設(shè)和業(yè)務(wù)工作開展，補(bǔ)充復(fù)核完善各類水利業(yè)務(wù)空間信息（防汛抗旱、水資源管理、農(nóng)村水利、水土保持、水利工程管理等）。對(duì)各類水利業(yè)務(wù)專題圖層所涉及的空間位置信息，把不同坐標(biāo)系和高程基準(zhǔn)的空間信息轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的坐標(biāo)系和高程基準(zhǔn)。

3.2.2 空間數(shù)據(jù)更新維護(hù)

依托水利“一張圖”服務(wù)平臺(tái)，建立分級(jí)審核發(fā)布機(jī)制，市級(jí)部門對(duì)管轄范圍內(nèi)的水利業(yè)務(wù)專題圖層數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定、復(fù)核與上報(bào)，省廳對(duì)各部門復(fù)核上報(bào)的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行審核確認(rèn)并發(fā)布。

3.2.3 空間數(shù)據(jù)共享服務(wù)

空間數(shù)據(jù)共享服務(wù)是在整合封裝“一張圖”基礎(chǔ)圖層服務(wù)接口基礎(chǔ)上，通過“一張圖”服務(wù)平臺(tái)對(duì)外進(jìn)行發(fā)布，為承德市水利部門提供統(tǒng)一的“一張圖”空間信息服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全市水利空間數(shù)據(jù)的一體化管理。

4 結(jié)語

以GIS技術(shù)為基礎(chǔ)平臺(tái)，構(gòu)建承德市水資源“一張圖”管理信息系統(tǒng)思路。GIS服務(wù)平臺(tái)功能的開發(fā)與水利“一張圖”服務(wù)進(jìn)行融合，對(duì)GIS服務(wù)平臺(tái)信息發(fā)布、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、圖層顯示、空間分析、空間數(shù)據(jù)等功能開發(fā)；水利“一張圖”服務(wù)中對(duì)整合模式的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)資源擴(kuò)展等研究思路的進(jìn)行總結(jié)設(shè)計(jì)，通過系統(tǒng)研究，對(duì)今后系統(tǒng)開發(fā)提供需求分析，為水利部門提供決策可靠依據(jù)，實(shí)現(xiàn)水資源管理高效便捷的建設(shè)目標(biāo)。

［1］劉海霞，張洪波．計(jì)算機(jī)技術(shù)與GIS發(fā)展趨勢(shì)［J］．中國(guó)科技信息，2005（16）：57-57．

［2］袁建平，方正，王暉．地理信息系統(tǒng)在城市水資源管理中的應(yīng)用［J］．中國(guó)給水排水，2005，21（11）：23-25．

［3］段躍蘭，許國(guó)仁，?？♀?GIS技術(shù)在黑龍江省城市水資源管理中的應(yīng)用［J］.中國(guó)給水排水，2013，29（2）：22-24.

［4］康寧，章珂，曹艷娟，等.基于VRGIS的防洪減災(zāi)多維虛擬仿真系統(tǒng)研究［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2011（9）：125-127.

［5］閆駿霞，叢方杰.基于組件式GIS的城市水資源管理決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)［J］.科技視界，2016（7）：295-296.

Discussion on water resources management information system based on GIS platform

ZHAO Ming-yu
（Hebei Chengde Hydrology and Water Resources Survey，Chengde 067000，China）

Taking the demand of water resources management information system of Chengde City in Hebei Province as an example，the management information system of"one map"of water resources is built based on geographic information system（GIS）.The description of the system function provides the technical tools and information processing analysis ideas，so as to further provide the opinions on the shortcomings and the need for improvement.

GIS platform；apicture；water resources；system development

TV222

B

1672-9900（2017）05-0036-03

2017-07-20

趙明鈺（1982-），男（漢族），河北淶水人，工程師，主要從事水文及水資源研究，（Tel）15010530985。

（責(zé)任編輯：王艷肖）