水利“一張圖”解讀(修改版)[1]

1、解讀水利“一張圖”工程一、3S與水利11水利行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢隨著水利資源信息化工作的深入以及國家“一張圖”工作的推進(jìn)，水利資源基礎(chǔ)信息數(shù)字化程度日益提高，水利資源管理部門和社會各領(lǐng)域?qū)λA(chǔ)信息的需求也越來越大，對數(shù)據(jù)共享和信息服務(wù)的要求與日俱增。對于各級資源管理部門來說，怎樣集成應(yīng)用分散、獨(dú)立的水利資源信息，使其更好的為水利資源管理決策服務(wù)，并提供網(wǎng)絡(luò)化的社會服務(wù)，是目前迫切需要解決的問題。建設(shè)統(tǒng)一的水利資源交換體系是確保信息系統(tǒng)建設(shè)整體一致性的有效途徑。開展這項(xiàng)工作，將其列為信息化建設(shè)的重點(diǎn)工作來進(jìn)行，這樣才能有效的配合水利資源電子政務(wù)建設(shè)，避免重復(fù)建設(shè)、各自為戰(zhàn)的現(xiàn)象出現(xiàn)；才能確保國

2、家、省、市、縣四級水利資源部門之間，以及水利資源部門內(nèi)部之間實(shí)現(xiàn)信息的有效共享?！爸腔鄣厍颉钡奶岢?，加快了“智慧水利”的發(fā)展。水利行業(yè)依托強(qiáng)大的信息化應(yīng)用軟件平臺開發(fā)和IT系統(tǒng)集成能力，利用電信政務(wù)光網(wǎng)和3G無線網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合在云計(jì)算、高清視頻會議、GPS衛(wèi)星定位、GIS、視頻監(jiān)控、衛(wèi)星通信、物聯(lián)網(wǎng)RFID等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，從“水政務(wù)、水業(yè)務(wù)、水服務(wù)”三個方面，構(gòu)建“五張網(wǎng)、一個平臺”即：水利政務(wù)網(wǎng)、防汛應(yīng)急指揮網(wǎng)、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)、重點(diǎn)區(qū)域視頻監(jiān)控網(wǎng)、水利信息發(fā)布網(wǎng)及水利信息化平臺的“智能水利”?！爸悄芩睂⑦M(jìn)一步提高防汛減災(zāi)、水資源優(yōu)化配置、水利工程建設(shè)管理、水土保持、水質(zhì)監(jiān)測、農(nóng)村水利水電和

3、水利政務(wù)等水利業(yè)務(wù)中信息技術(shù)應(yīng)用的整體水平，帶動水利現(xiàn)代化。1.23S技術(shù)在水利行業(yè)的應(yīng)用3S是20世紀(jì)六七十年代逐漸發(fā)展起來的空間信息處理技術(shù)，作為重要自然資源的水資源，與地理位置有著必然的聯(lián)系，進(jìn)而與水資源有關(guān)的水利行業(yè)也與地理位置有著必然的聯(lián)系，而3S在水利基礎(chǔ)設(shè)施與水資源的信息化管理與監(jiān)測方面更具有不容忽視的重要作用。在水利信息化系統(tǒng)建設(shè)中，地理信息系統(tǒng)（GIS）是系統(tǒng)構(gòu)建的框架，是輔助決策的工具，是成果展示的平臺，遙感（RS）是實(shí)時監(jiān)控工具，借助GIS突出的可視化功能和強(qiáng)大的分析功能以及RS強(qiáng)大的實(shí)時監(jiān)測功能，不僅能夠從空間上、時間上實(shí)現(xiàn)對水利基礎(chǔ)設(shè)施與水資源的現(xiàn)狀與變化發(fā)展的徹底了

4、解，還可以實(shí)現(xiàn)對水利基礎(chǔ)設(shè)施和水資源的規(guī)范管理，便于各級水行政部門開展防汛指揮與決策、水情監(jiān)測與管理、水利基礎(chǔ)設(shè)施與水資源管理等多方面的工作，如在防洪減災(zāi)、水資源管理與監(jiān)測、水環(huán)境管理與監(jiān)測、旱情監(jiān)測、水土流失調(diào)查、河口、河道、湖泊和水庫泥沙淤積調(diào)查、大型水利水電工程建設(shè)和管理中GIS技術(shù)起著不可忽視的作用；大型跨流域引水（例如南水北調(diào)）工程的選線和大型水利工程的選址以及環(huán)境效益評估是遙感和GIS技術(shù)在水利水電領(lǐng)域中發(fā)揮作用的重要方面。GIS是水利水電工程選址、規(guī)劃乃至設(shè)計(jì)、施工管理中十分重要的分析工具，例如移民安置地環(huán)境容量調(diào)查、調(diào)水工程選線及環(huán)境影響評價、梯級開發(fā)的淹沒調(diào)查、水庫高水位運(yùn)行

5、的淹沒調(diào)查、大中型水利工程的環(huán)境影響評價、防洪規(guī)劃、大型水利水電工程抗震安全、河道管理、大型水利水電工程物料貯運(yùn)管理、蓄滯洪區(qū)規(guī)劃與建設(shè)等等。遙感技術(shù)可以快速、經(jīng)濟(jì)和客觀地為大型水利水電工程選址提供所需要的地理、地質(zhì)、環(huán)境以及人文等各類信息，從而提高工作的效率和質(zhì)量。在進(jìn)行的南水北調(diào)西線研究中，遙感技術(shù)在青藏高原發(fā)揮了不可替代的重要作用，尤其是用干涉雷達(dá)（1NSAR）或立體像對確定高程更是引起了廣泛的關(guān)注。1.33S技術(shù)在水利行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢3S技術(shù)的發(fā)展與計(jì)算機(jī)硬件、軟件、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)字?jǐn)z影與自動成像等技術(shù)的發(fā)展是緊密相關(guān)的。3S技術(shù)在水利行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展，不僅僅

6、取決于3S技術(shù)的發(fā)展，更取決于水利行業(yè)信息化的進(jìn)程。要在水利行業(yè)更好地應(yīng)用和發(fā)展3S技術(shù)，必須在進(jìn)一步加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的基礎(chǔ)上，大力開展基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，尤其是富有水利行業(yè)特色的數(shù)據(jù)庫，如蓄滯洪區(qū)空間展布式社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)庫、雨情和水情數(shù)據(jù)庫、水旱災(zāi)情數(shù)據(jù)庫等等。3S在水利行業(yè)應(yīng)用的發(fā)展趨勢主要有：遙感數(shù)據(jù)源方面朝著高空間分辨率、高光譜分辨率和新型雷達(dá)遙感的方向發(fā)展；定量遙感是當(dāng)前國內(nèi)外遙感應(yīng)用的發(fā)展方向，也是水利遙感的發(fā)展趨勢；遙感在水利中的應(yīng)用將會越來越深入，如降雨的定量遙感、土壤含水量定量遙感、蒸散發(fā)遙感、水質(zhì)遙感監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境遙感等。GIS技術(shù)在水利行業(yè)的發(fā)展必須結(jié)合水利應(yīng)用，如大規(guī)模、

7、遠(yuǎn)程的會商系統(tǒng)用到了WebGIS；組件式GIS（ComGIS）使軟件的可配置性、可擴(kuò)展性和開放性更強(qiáng)，使用更靈活，更便于二次開發(fā)，特別有利于水利應(yīng)用系統(tǒng)集成和拓展；三維GIS和四維GIS系統(tǒng)為各種水利信息提供了更為直觀的表現(xiàn)方式，如在調(diào)水線路沿線貫穿飛行、城市及蓄滯洪區(qū)洪水演進(jìn)、水利工程布置、大壩及堤防等工情信息的表達(dá)、水流流動的三維表現(xiàn)、庫區(qū)的描述、宏觀地形地貌表現(xiàn)、通視性分析等等方面使用得特別多；VR-GIS技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與GIS技術(shù)的結(jié)合，應(yīng)用VR-GIS技術(shù)進(jìn)行水利工程模擬，例如對河流地貌過程、三角洲演化過程、湖泊與沼澤演化過程、調(diào)水工程、水資源調(diào)控、河道整治、大型水利工程的環(huán)境評

8、價、水質(zhì)污染過程、洪澇災(zāi)害的發(fā)生與救助、防洪規(guī)劃、河口與港口整治、垮壩潰堤、水土保持效果、大型水利水電工程規(guī)劃進(jìn)行模擬等。二、MapGISK9水利“一張圖”解讀2009年10月21日，中地?cái)?shù)碼集團(tuán)自主研發(fā)的新一代面向網(wǎng)絡(luò)超大型分布地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件開發(fā)平臺MapGISK9發(fā)布會在北京釣魚臺國賓館召開，該平臺將3S技術(shù)有機(jī)融為一體，提供海量空間數(shù)據(jù)管理和專業(yè)制圖解決方案。在具體的應(yīng)用領(lǐng)域，MapGISK9對功能資源進(jìn)一步細(xì)分，由服務(wù)器開發(fā)平臺（DCServer）、遙感處理開發(fā)平臺（RSP）、三維GIS開發(fā)平臺（TDE）、互聯(lián)網(wǎng)GIS開發(fā)平臺（IGServer）、嵌入式GIS開發(fā)平臺（EMS）五

9、大開發(fā)平臺組成。MapGISK9水利“一張圖”結(jié)合水利行業(yè)應(yīng)用及發(fā)展趨勢，以滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和水利資源管理的需要為宗旨，在現(xiàn)代信息技術(shù)的支持下，建立完整的水利資源信息庫（包括歷史資料信息），建立完善的水利資源各項(xiàng)業(yè)務(wù)信息化管理功能體系，實(shí)現(xiàn)水利資源管理業(yè)務(wù)信息的采集、處理、分析、查詢、統(tǒng)計(jì)、輸出的信息化，其中包括水利現(xiàn)狀調(diào)查信息、水利資源管理數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)的入庫與更新，審批過程數(shù)據(jù)的自動入庫，數(shù)據(jù)的維護(hù)，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和空間參考信息轉(zhuǎn)換，方便快捷靈活的地理信息圖形和屬性數(shù)據(jù)的交互查詢，各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表的自動生成以及多種格式的專題圖制作與輸出，地理信息的空間分析和相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析,實(shí)現(xiàn)水環(huán)境動態(tài)監(jiān)測和領(lǐng)導(dǎo)

10、輔助決策等功能，為建立國家水利信息平臺、推進(jìn)水利信息化和現(xiàn)代化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為編制水利發(fā)展空間規(guī)劃、加強(qiáng)水資源綜合管理、提高水利情勢分析評估、仿真推演、監(jiān)控預(yù)警等能力提供堅(jiān)實(shí)可靠的支撐和保障。2.1MapGISK9水利“一張圖”總體架構(gòu)MapGISK9水利“一張圖”主要包含六個部分：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、空間數(shù)據(jù)中心管理平臺、數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)挖掘支持系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)?？傮w架構(gòu)如圖1所示：數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)發(fā)布數(shù)據(jù)庫空間數(shù)據(jù)中心管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘支持系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)數(shù)據(jù)生成數(shù)據(jù)維護(hù)主題分析、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)*題基據(jù)數(shù)據(jù)目錄服務(wù)（元數(shù)據(jù)管理、引擎）網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施（機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲系統(tǒng)、備份設(shè)施、安

11、全支撐）圖i“一張圖”總體架構(gòu)圖1）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)接入、本級核心網(wǎng)絡(luò)管理功能。數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議數(shù)據(jù)交換管理系統(tǒng)交換服務(wù)傳輸軟件交換數(shù)據(jù)庫2）數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和文件管理系統(tǒng)，提供對各類數(shù)據(jù)的存貯、備份、恢復(fù)、遷移等基礎(chǔ)功能。3）空間數(shù)據(jù)中心管理平臺提供數(shù)據(jù)的檢查、整合、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)的更新維護(hù)、數(shù)據(jù)清理等功能。4）數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)目錄、數(shù)據(jù)服務(wù)目錄、元數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)搜索引擎、數(shù)據(jù)加工、服務(wù)計(jì)費(fèi)等功能。5）數(shù)據(jù)挖掘支持系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的主題分析、主題統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)挖掘、輸出，決策服務(wù)等功能。6）數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)傳輸方面的功能。2.2功能設(shè)計(jì)水利

12、“一張圖”管理系統(tǒng)，如圖2所示，依托MapGISK9基礎(chǔ)GIS平臺構(gòu)建多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、管理、分析及維護(hù)的核心功能倉庫，運(yùn)用數(shù)據(jù)中心集成開發(fā)平臺自定義搭建可視化的數(shù)據(jù)組織、視圖加載、界面設(shè)計(jì)和后臺更新維護(hù)，并運(yùn)用IGServer向外發(fā)布一張圖成果。系統(tǒng)探索并實(shí)現(xiàn)了一張圖數(shù)據(jù)資源與日常管理應(yīng)用相結(jié)合的模式和方法，提供可供推廣的數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)、軟件規(guī)范和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)了便捷、規(guī)范的水利綜合電子監(jiān)管，和科學(xué)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析決策支持。圖2水利“一張圖”管理系統(tǒng)系統(tǒng)功能基于數(shù)據(jù)中心集成開發(fā)平臺構(gòu)建系統(tǒng)框架，支持自定義表單、工作流搭建式WEB界面開發(fā)，能很方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展。根據(jù)建設(shè)目標(biāo)，“

13、一張圖”管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)（C/S）包含：數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)編輯與處理、圖形查詢分析、成果輸出、綜合統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)更新管理、數(shù)據(jù)維護(hù)等功能模塊。WEB發(fā)布子系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)發(fā)布、業(yè)務(wù)審批決策支持、輸出上報(bào)等三個模塊?？傮w功能模塊圖如圖3所示:數(shù)據(jù)編輯與處理功能模塊查詢檢索功能模塊理子系統(tǒng)成果輸出功能模塊綜合統(tǒng)計(jì)功能模塊數(shù)據(jù)交換功能模塊數(shù)捋更新管理功能模塊城發(fā)布"水利水電建設(shè)、規(guī)如水資源調(diào)度+JIBIMIAL*AL十1數(shù)據(jù)爲(wèi)庫功能模塊數(shù)據(jù)管理功能模塊JWEB、發(fā)布*子系統(tǒng)屮數(shù)據(jù)庫后臺維護(hù)模塊b基礎(chǔ)存儲水：文基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫4.水利空間數(shù)據(jù)庫水資源數(shù)據(jù)庫12個縣級數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)存儲環(huán)

14、境IPSAN存儲架構(gòu)）圖3水利“一張圖”總體功能模塊2.3數(shù)據(jù)交換平臺數(shù)據(jù)交換體系主要由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)倉庫以及信息安全體系三部分組成。這三部分一起構(gòu)成了水利資源應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施條件，為水利資源政務(wù)管理和信息服務(wù)系統(tǒng)提供硬件載體、數(shù)據(jù)存貯、數(shù)據(jù)交換、管理利用基礎(chǔ)以及信息安全保障。2.4數(shù)據(jù)庫總體架構(gòu)“一張圖”系統(tǒng)的建設(shè)必將為水利部門電子政務(wù)系統(tǒng)服務(wù)，政務(wù)系統(tǒng)含政務(wù)辦公和政務(wù)公開系統(tǒng)，分別在內(nèi)網(wǎng)和因特網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用。因此，從數(shù)據(jù)庫安全和數(shù)據(jù)庫管理一致性等原則出發(fā)，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫可以劃分為內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫和外網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分別包括水利業(yè)務(wù)信息庫和基礎(chǔ)地理信息庫兩個部分。其中水利業(yè)務(wù)信息庫的

15、內(nèi)容有業(yè)務(wù)辦理過程中產(chǎn)生的信息如審批內(nèi)容、督辦信息、項(xiàng)目辦理意見以及相關(guān)表格屬性等，另外還包括相關(guān)業(yè)務(wù)審批的辦事指南、辦理細(xì)則以及相關(guān)的政策、法規(guī)和各級政府部門的文件；基礎(chǔ)信息庫又稱為GIS數(shù)據(jù)庫，主要包括基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫和專題數(shù)據(jù)庫等地理信息。系統(tǒng)中的外網(wǎng)數(shù)據(jù)庫、內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫是相互緊密聯(lián)系、密不可分的，需要及時保證兩個數(shù)據(jù)庫之間的同步和數(shù)據(jù)一致性。2.5網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)水利網(wǎng)絡(luò)體系主要由內(nèi)網(wǎng)、水利信息網(wǎng)和外網(wǎng)三部分組成，如圖4所示。0000<LLu00000000B/S遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)Mid00000000C/S0&諮Q圖4水利信息化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)三、中地?cái)?shù)碼“智慧水利”助力水利行業(yè)發(fā)展近十年來3S在水利行業(yè)中有了更廣和更深入的應(yīng)用，已替代了許多傳統(tǒng)的手段。作為一種先進(jìn)的技術(shù)和有效的工具，遙感和CIS技術(shù)已被越來越多的水利工作者所了