空間信息技術(shù)在水利信息管理中的應用

1、空間信息技術(shù)在水利信息管理中的應用1概要近年來，空間信息技術(shù)(主要包括GIS技術(shù)、遙感技術(shù)、GPS技術(shù)、空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)等)在理論探索和實際應用方面也取得了很大的進步和豐碩的成果。 隨著數(shù)字化時代的到來，空間信息技術(shù)在我國許多行業(yè)得到了廣泛應用。 由于有綜合分析管理各類空間分布信息的能力，一般水利設(shè)施與空間地區(qū)密切相關(guān)，空間信息技術(shù)非常適合水利部門信息化建設(shè)的要求。本文探索分析了空間信息技術(shù)與水利信息化建設(shè)的整合點，一盞茶理解水利部門的需要，探討空間信息技術(shù)的優(yōu)勢，將空間信息技術(shù)引用到水利信息化建設(shè)中，將水利設(shè)施、水資源、遙感數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)和水文觀測數(shù)據(jù)等多方面的信息有機整合到GIS平臺上，

2、 加上多方面的新型技術(shù)引進，形成一定徑套有效建設(shè)修訂的管理平臺建設(shè)為水利設(shè)施管理、日常水情監(jiān)測預報、洪水災害防御、損失評估、報警處理等方面提供詳細、快速的數(shù)據(jù)通訊端口，為各級引導者軍隊指揮提供形象、直觀、準確、有效的決策鼎力相助服務。2空間信息技術(shù)在水利中的應用2. 1大容量數(shù)據(jù)的管理大容量數(shù)據(jù)的管理是所有信息化工作的基礎(chǔ)，是任何信息管理系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。 水利情報系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)主要包括區(qū)域矢量地形圖、遙感影像數(shù)據(jù)、DEM數(shù)據(jù)、航空影像數(shù)據(jù)、水利設(shè)施屬性數(shù)據(jù)、文字、攝影圖片、網(wǎng)絡視頻等，數(shù)據(jù)總量達數(shù)百G B以上。 因此，數(shù)據(jù)管理需要以階層化的組織方式進行管理和存儲。 數(shù)據(jù)存儲主要涉及數(shù)據(jù)

3、庫管理技術(shù)和數(shù)據(jù)引擎技術(shù)。(1)數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)。 數(shù)據(jù)庫是數(shù)據(jù)存儲器的終端，是管理所有數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。 水利信息數(shù)據(jù)內(nèi)容廣泛、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)格式不同，需要一個統(tǒng)一、可效率管理的強大數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。 高效的硬件存儲功能和合理的數(shù)據(jù)存儲設(shè)置修訂側(cè)重于數(shù)據(jù)管理。 現(xiàn)在，數(shù)據(jù)庫管理裝置的硬件生產(chǎn)能力越來越成熟，能夠滿足大量數(shù)據(jù)的硬件存儲要求。 數(shù)據(jù)的分類層級管理是數(shù)據(jù)管理設(shè)定的改正的重點，在任何數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，邏輯性的層級設(shè)定改正仍然能夠決定其性能的好壞。(2)空間數(shù)據(jù)引擎技術(shù)(SDE )。 s patial data engine (SDE )是一種應用中間件技術(shù)，可在應用程序和關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間存儲

4、、管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫中復雜的空間地理數(shù)據(jù)，并支持空間關(guān)系運算和空間分析等地理信息系統(tǒng)功能。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫和應用程序之間的數(shù)據(jù)用戶可以透明地網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫空間地理數(shù)據(jù)，而無需考慮數(shù)據(jù)格式、位置、方法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等問題。 ArcSDE是ERSI公司發(fā)布的SDE產(chǎn)品，也是當前主流的空間數(shù)據(jù)引擎軟件。 ArcSDE采用開放的ClientP Server體系結(jié)構(gòu)，與客戶端建立TCPP IP連接，接受來自客戶端應用程序的數(shù)據(jù)請求。 通過在服務和客戶端之間采用異步緩沖反應歷程傳輸數(shù)據(jù)，提高了網(wǎng)絡傳輸效率，大大提高了大量數(shù)據(jù)調(diào)用和顯示的速度。2.2網(wǎng)頁WebGIS是當今GIS技術(shù)發(fā)展的主流，是基于網(wǎng)際網(wǎng)絡良好的連續(xù)性和人

5、機交互性將GIS服務通過網(wǎng)絡平臺傳遞給用戶的服務方式。 與傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的GIS相比，GIS具有平臺無關(guān)性、廣泛的網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫范圍、更簡單的操作、高效的計算負載平衡以及降低系統(tǒng)成本等優(yōu)點。 隨著Ajax (asynchronousjavascriptandxml )技術(shù)的引入，WebGIS的功能更強，因此，基于WebGIS的情報系統(tǒng)非常適合水利部門廣泛信息采編、審計平臺共享建立的需要。Ajax技術(shù)是結(jié)合了Java、XML和JavaScript的預計程儀編程技術(shù)。 通過使用客戶端腳本與網(wǎng)站服務器交換數(shù)據(jù)的Web應用軟件開發(fā)方式，可以建構(gòu)基于Java技術(shù)的Web應用程序，打破重新加載頁面的慣例， 通

6、過在不中斷人機交互過程的情況下重新加載網(wǎng)頁，引入了動態(tài)Ajax技術(shù)，WebGIS瀏覽器可以在沒有更新操作的Web2. 0時代網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫，從而實現(xiàn)更好的使用效果和更廣的應用范圍。2. 3空間分析技術(shù)空間分析是一種基于地理對象空間布局的地理數(shù)據(jù)分析技術(shù)，是GIS的核心和靈魂，也是GIS區(qū)別于一般情報系統(tǒng)、CAD或電子地理圖系統(tǒng)的主要標識牌之一。 空間分析結(jié)合空間數(shù)據(jù)的屬性信息，提供強大而豐富的空間數(shù)據(jù)查詢、空間量修正計算、緩沖分析、疊加分析、網(wǎng)絡分析、綜合修正分析等各種智能化的功能，為空間情報系統(tǒng)提供良好的技術(shù)保障。在水利應用中，空間分析技術(shù)是不可或缺的。 根據(jù)水文數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)等已有數(shù)據(jù)的薩

7、通訊端口，空間分析技術(shù)的使用將為水文預測、災害分析、損失評估等各個方面提供準確、科學、可靠的數(shù)據(jù)分析補正算，為決策決策分析、災害救援等工作提供最詳細的技術(shù)保障。2. 4三次元可視化三維可視化技術(shù)是通過DEM、DOM、三維模型等，在三維坐標系下再現(xiàn)數(shù)據(jù)，再現(xiàn)地形地物的技術(shù)。 三維可視化技術(shù)在GIS系統(tǒng)中，將DEM數(shù)據(jù)和DOM數(shù)據(jù)有機結(jié)合，將當前地理位置的三維場景反映到一盞茶上，為水利設(shè)施的建設(shè)、檢測、決策提供了良好的演示和決策鼎力相助平臺。3應用程序要求水利情報系統(tǒng)是水利信息查詢、監(jiān)測的有效手段，是提高水利業(yè)務的重要措施之一。 建設(shè)系統(tǒng)的目的是通過計算機和空間信息技術(shù)，為市級水利部門知情人員(決

8、策人、專業(yè)技術(shù)人員、一般查詢?nèi)思捌渌脩?提供水利信息管理，建設(shè)查詢更新、輔助決策的計算機應用系統(tǒng)平臺。 在多次調(diào)查分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合水利行業(yè)工作特征，對水利部門信息化系統(tǒng)的需求主要表現(xiàn)為以下幾個方面：(1)復蓋面廣，滿足轄區(qū)內(nèi)三防工作需要制作二次元與三次元地形電子地理圖的用戶，可以查看地形、查詢水利工程設(shè)施信息、定位掩蔽物等。(2)建構(gòu)完善的水利綜合信息數(shù)據(jù)庫，管理大量數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)的整理、分類、建設(shè)、分析為決策依據(jù)。(3)建構(gòu)洪澇仿真模型，預測和分析可能發(fā)生的洪水災害。(4)建立完整的計算機網(wǎng)絡應用，使水利部門和其他相關(guān)部門能夠通過計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和信息傳播。(5)具有良好可擴展性和開

9、放性的系統(tǒng)設(shè)置修訂可以滿足未來升級更新要求。4系統(tǒng)設(shè)定修訂4. 1系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)定修訂根據(jù)水利情報系統(tǒng)的需要和要求，系統(tǒng)設(shè)置修訂采用由客戶p服務器和瀏覽器p服務器模式相結(jié)合的B - CP S集成結(jié)構(gòu)(圖1 )，用戶可以根據(jù)工作需要以不同的方式網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫服務器數(shù)據(jù)例如，在條件惡劣的監(jiān)視站、堤壩或者終端工作場所，可以直接通過IE瀏覽器在網(wǎng)上取得關(guān)聯(lián)信息數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)操作。 不必通過客戶端軟件，各地水利樞紐可以通過客戶端軟件與服務網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫，獲得更先進的情報服務和數(shù)據(jù)分析功能。圖1水利情報系統(tǒng)的構(gòu)成相對于水利部門的管理模式，水利情報系統(tǒng)服務建設(shè)以市局為主，確立主要服務，各水利部建設(shè)應用備份服務。 應用備

10、份服務器通過政府網(wǎng)與市局服務器相連，始終更新應用備份本地區(qū)域內(nèi)的所有信息數(shù)據(jù)。 在日常業(yè)務中，客戶系統(tǒng)主要將市局服務器與終端網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫，使各區(qū)的備用服務器能夠在發(fā)生通訊事故或特殊狀況時提供網(wǎng)絡網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫，以備不時之需。4. 2系統(tǒng)功能的設(shè)定修訂與實現(xiàn)如圖2所示，系統(tǒng)的功能設(shè)置校正主要包括四個大部分：二次元信息管理模塊的三維顯示模塊、洪水分析模塊和權(quán)限管理模塊。 前兩部分主要是針對基本信息的管理查詢而創(chuàng)建的數(shù)據(jù)查詢、管理和效果演示模塊。洪水淹沒分析模塊是針對主要洪水災害，為引入空間分析技術(shù)而修訂的災害分析系統(tǒng)，權(quán)限管理模塊提供用于系統(tǒng)保密工作和用戶管理的權(quán)限圖2系統(tǒng)的功能構(gòu)成4. 2. 1二次元

11、情報系統(tǒng)二次元情報系統(tǒng)是根據(jù)BP S構(gòu)造被設(shè)定、并基于矢量地形圖、航空影像圖分層表現(xiàn)各種數(shù)據(jù)信息的分布的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。 二次元情報系統(tǒng)的建設(shè)是通過WebGIS技術(shù)在ArcServer9. 2開發(fā)組件的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。 利用先進的Ajax技術(shù)開發(fā)網(wǎng)絡服務平臺，使GIS網(wǎng)絡閱讀達到了不更新查詢顯示的效果。 主要功能修訂如下(1)閱讀地理圖。 在數(shù)據(jù)的二次元顯示條件下，系統(tǒng)用不同的顏色顯示各種比例尺的基礎(chǔ)地形圖，提供中心放大、中心縮小、邊框放大、邊框縮小、漫游、坐標定位、注釋定位、視圖信息幀號定位等GIS基本功能。 基本地理圖瀏覽功能為數(shù)據(jù)使用提供基本的數(shù)據(jù)管理服務。(2)詢問法到定位。 查詢定位

12、是指在數(shù)據(jù)的二次元顯示條件下，查詢系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的查詢條件，查找相應的結(jié)果列表，當用戶喀嚦聲某個結(jié)果時，系統(tǒng)自動定位于該工程設(shè)施所在的位置。(3)屬性查詢被更新。 屬性查詢提供所有水利設(shè)施的屬性信息查詢。 用戶在圖上喀嚦聲任意水利設(shè)施(入庫完畢)后，系統(tǒng)將根據(jù)其種類提供詳細的屬性信息數(shù)據(jù)。 屬性數(shù)據(jù)基于水利部提供的信息字段，有統(tǒng)一的格式要求。 此外，根據(jù)查詢的定位，可以在授權(quán)條件下修改和更新屬性字段，從而可以在網(wǎng)絡特定條件下修改和更新監(jiān)視數(shù)據(jù)，從而減少工作量。(4)路徑分析。 路徑分析是基于二維地形數(shù)據(jù)的空間分析。 系統(tǒng)可以根據(jù)用戶在地理圖上選擇的起點和終點化學基來知識分子二烯烴，根據(jù)地形狀

13、況來分析最短和最佳到達路徑。 該功能的使用為水利事業(yè)提供了智能二烯烴的數(shù)據(jù)升降丙二烯服務。(5)打印輸出。 為用戶提供地理圖的打印輸出和記錄通訊端口的打印輸出功能。4. 2. 2三次元情報系統(tǒng)三維地理信息系統(tǒng)主要基于CP structure來實現(xiàn)，利用Arc2G loble組件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的三維顯示功能。 該功能的開發(fā)、修訂是按照水利部門對三維效果顯示的要求設(shè)置的。 三維數(shù)據(jù)涉及DEM、DOM、水利主題數(shù)據(jù)等。 系統(tǒng)根據(jù)DEM與DOM聯(lián)合進行基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)的三維顯示，在三維顯示效果下加載水利主題數(shù)據(jù)，通過設(shè)定查詢和閱覽功能，可以為用戶提供全景三維的數(shù)據(jù)閱覽平臺。 其主要功能是：(1)閱讀地理圖。

14、在數(shù)據(jù)的三維顯示條件下，系統(tǒng)提供中心放大、中心縮小、邊框放大、邊框縮小、漫游、旋轉(zhuǎn)、模擬飛行等GIS基本功能。 在三維場景中進行自動飛行閱覽，可以更直觀、全面地顯示水利設(shè)施的狀況和地形。(2)三維查詢的定位。 查詢對齊是指在數(shù)據(jù)的三維顯示條件下，根據(jù)用戶輸入的查詢條件，搜索滿足條件的結(jié)果列表。 當使用者喀嚦聲結(jié)果時，系統(tǒng)會自動放置在物件所在的位置。 此外，由于基于三維數(shù)據(jù)的化學基，查詢功能還包括高程查詢和坐標查詢，使用戶可以隨時查詢?nèi)我馕恢玫母叱讨岛涂臻g坐標。4. 2. 3洪水淹沒分析子系統(tǒng)洪水淹沒分析系統(tǒng)的實現(xiàn)也是基于CP S結(jié)構(gòu)在ArcScene開發(fā)組件下進行開發(fā)的GIS分析模塊。 為了保

15、證系統(tǒng)的運行速度，洪水淹沒分析系統(tǒng)的運行方式主要針對每個堤壩分別設(shè)定了分析針織面料范圍。 根據(jù)淹沒模型的修正計算，系統(tǒng)能夠在洪水發(fā)生時自動生成目前聯(lián)系的防洪水位的淹沒范圍，修正淹沒區(qū)域內(nèi)的面積和水容量。 洪水淹沒系統(tǒng)通過三維示范效果的展示，表現(xiàn)了不同條件下的地區(qū)淹沒情況，提供了一定的數(shù)據(jù)修正和分析功能。 這項功能是水利情報系統(tǒng)的一個亮點，將智能分析功能引入傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)，使空間信息技術(shù)更有效地發(fā)揮實際工作的作用。(1)被水淹沒指示。 使用三維顯示窗口顯示三維圖像效果，輸入條件下顯示地區(qū)性洪水狀況，從各種視點顯示淹沒效果。 提供中心放大、中心縮小、邊框放大、邊框縮小、漫游等基本GIS閱覽功能

16、。(2)淹沒訂正算。 系統(tǒng)根據(jù)輸入的淹沒殘奧表，基于DEM數(shù)據(jù)，自動生成淹沒區(qū)，補正淹沒區(qū)內(nèi)的面積和水容量，詢問法淹沒區(qū)的坐標、高層等信息。(3)淹沒擬合。 在一定的約束條件下，淹沒水面高度與淹沒面積體積之間存在線形函數(shù)關(guān)系。 因此，系統(tǒng)采用多項式擬合技術(shù)擬合淹沒方程式，建立了關(guān)系曲線。 通過曲線擬合的結(jié)果，系統(tǒng)可以科學估計任何可能的淹沒高度下指定區(qū)域的淹沒面積和體積(包括主動淹沒和被動淹沒)，為防洪工作提供有效的數(shù)據(jù)參考。 為了保證數(shù)據(jù)的正確度和可信性，淹沒點已知數(shù)據(jù)從實測數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)中得到。(四)淹沒統(tǒng)訂。 對浸水時刻的各重要殘奧表的數(shù)值進行統(tǒng)一計算，進行統(tǒng)一解析補正算，為決策提供參考數(shù)

17、據(jù)。4. 2. 4系統(tǒng)權(quán)限權(quán)限的管理對每個信息管理系統(tǒng)都是必要的。 設(shè)置修訂和日程關(guān)系到系統(tǒng)的安全性和用戶的使用效果。 本系統(tǒng)的權(quán)限管理采用“用戶組-權(quán)限角色-權(quán)限粒子”級別3的組合管理方式。 如圖3所示，權(quán)限粒子是最基本的權(quán)限單位，每個權(quán)限粒子表示最基本的操作權(quán)限。 不同類型的網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫權(quán)限粒子的組合構(gòu)成不同的網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫權(quán)限角色，因此每個網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫權(quán)限角色具有不同的網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫權(quán)限。 最后，用戶管理員將不同的權(quán)限角色分配給不同的用戶組和用戶。 由于這種權(quán)限管理方式是分層組合管理，因此具有較高的靈活性、實用性、安全性。(一)權(quán)限的分配。 為用戶分配權(quán)限角色。(2)權(quán)限設(shè)定。 將權(quán)限角色設(shè)置為權(quán)限粒子以形成不同角色的權(quán)限范圍。圖3權(quán)限管理映像4. 3開發(fā)平臺