GIS技術(shù)在河道整治工程管理中的應(yīng)用

李魯峰 馮養(yǎng)慶 楊祺

摘要：近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的提高，傳統(tǒng)的河道整治工程管理方式已經(jīng)越來(lái)越不能滿足人們的需求。利用GIS技術(shù)進(jìn)行河道整治工程管理是近年來(lái)新興的一種方式，本文主要介紹GIS技術(shù)在河道整治工程管理中的應(yīng)用情況，具有較大的實(shí)踐價(jià)值。

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；河道整治工程管理；應(yīng)用

一、前言

GIS是建立在地理、圖形、計(jì)算機(jī)等科學(xué)上的一門新的科學(xué)。在河道整治工程管理中使用GIS技術(shù)，可以將原場(chǎng)景通過(guò)三維立體圖形展現(xiàn)出來(lái)，能夠清晰、直觀、準(zhǔn)確的反應(yīng)當(dāng)?shù)氐牡匦螤顩r?？梢哉f(shuō)，GIS技術(shù)將來(lái)的發(fā)展空間是巨大的。

二、河道地理信息管理系統(tǒng)需求分析

1、河道整治工程管理的目標(biāo)在分析了汾河河道信息現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，首先提出河道地理信息的分類建庫(kù)，將數(shù)字化地圖按其特性建立滿足用戶和地理信息系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)庫(kù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理和查詢檢索功能，然后利用開發(fā)平臺(tái)及高級(jí)編程環(huán)境，通過(guò)空間分析計(jì)算。建立滿足用戶需求和設(shè)計(jì)要求的智能化信息系統(tǒng)，為河道現(xiàn)代化管理及其它水利工程規(guī)劃部門的決策提供可靠依據(jù)。

2、河道整治工程管理的內(nèi)容流域內(nèi)所有河流的自然屬性信息圖庫(kù)。包括等高點(diǎn)、等高線、村鎮(zhèn)、公路、鐵路、標(biāo)志性建筑物、市縣范圍、流域范圍等；水環(huán)境信息庫(kù)包括支流、引排水口、泵站、臨時(shí)取水口、排污口等：水利工程信息庫(kù)包括河道大型點(diǎn)工程、線工程（堤防、防護(hù)林）等；流域管理信息庫(kù)包括水利管理機(jī)構(gòu)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)、水文站等。

3、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建立科學(xué)性和實(shí)用性的信息管理系統(tǒng)的關(guān)鍵是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者對(duì)用戶需求的了解程度。對(duì)河道地理信息管理系統(tǒng)有以下幾個(gè)方面的需求：

（1）建立基于GIS管理的不同時(shí)期河道地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）數(shù)據(jù)庫(kù)管理（包括歷史、現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的輸入及信息檢索查詢）。

（3）數(shù)據(jù)分析計(jì)算（包括空間分析、圖形分析、統(tǒng)計(jì)分析等）。

（4）地理信息查詢（包括時(shí)空變化信息、地理數(shù)據(jù)信息等）。

（5）圖表輸出。

三、基于GIS 的河道監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)

1、GIS是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成的，通過(guò)利用數(shù)據(jù)的空間屬性，實(shí)現(xiàn)了圖形與數(shù)據(jù)的結(jié)合。它通過(guò)可視化平臺(tái)多維地顯示數(shù)據(jù)，揭示數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)和隱藏在數(shù)據(jù)背后的信息。水利信息量大繁雜，既有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，又有歷史數(shù)據(jù)；既有環(huán)境數(shù)據(jù)，又有經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)；既有矢量數(shù)據(jù)，又有柵格數(shù)據(jù)，這些信息中80%以上與空間信息相關(guān)。

2、該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是通過(guò)建立一個(gè)基于GIS、動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)和模擬軟件技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)，以系統(tǒng)界面和網(wǎng)頁(yè)的形式向用戶提供關(guān)于區(qū)域內(nèi)水資源、水利工程的所有詳細(xì)內(nèi)容。用戶除了可以在系統(tǒng)界面內(nèi)瀏覽傳統(tǒng)意義上的規(guī)劃文字信息和圖片信息外，最重要的功能就是利用GIS 在客戶端實(shí)現(xiàn)智能化、遠(yuǎn)程化的查詢檢索。

（1）架設(shè)基于Internet 的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)淮河流域各類水利工程的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和區(qū)域的一體化管理。

（2）建設(shè)實(shí)時(shí)管理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，利用現(xiàn)代信息傳輸技術(shù)與各級(jí)水文站的遙測(cè)數(shù)據(jù)、水庫(kù)的實(shí)時(shí)庫(kù)容和水位數(shù)據(jù)相連，在信息中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、匯總、整編和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理。

（3）構(gòu)建智能決策支持平臺(tái)，基于歷史信息數(shù)據(jù)庫(kù)，提取雨水情、河道水情、大壩庫(kù)容與水位數(shù)據(jù)，結(jié)合流域模型，通過(guò)電子計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析、數(shù)值模擬、圖象顯示和實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)。

（4）構(gòu)筑高效的公眾信息發(fā)布平臺(tái)，通過(guò)Internet 實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)基礎(chǔ)地理、水文信息的高速可視化和水利管理工作動(dòng)態(tài)的網(wǎng)上發(fā)布與瀏覽。

（5）Oracl 空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，主要功能是存儲(chǔ)和管理海量的地理信息數(shù)據(jù)。采用高性能的服務(wù)器和Oracle9數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，負(fù)責(zé)響應(yīng)客戶端的數(shù)據(jù)渲染和查詢請(qǐng)求，從數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索、存取海量數(shù)據(jù)。與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)直接連接，根據(jù)當(dāng)前客戶端和服務(wù)器的CPU 使用情況，自動(dòng)分配計(jì)算任務(wù)，能大大降低整個(gè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)器的依賴，有效提高系統(tǒng)整體性能。

3、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能。該系統(tǒng)基于河道整治工程管理的需要并結(jié)合淮河水資源特點(diǎn)，主要由工程管理、河道整治工程管理、防汛調(diào)度、水資源管理、工程檢測(cè)、河床演變、GPS 導(dǎo)航、河道三維、法律法規(guī)等部分組成，充分利用現(xiàn)有資源、信息、技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水資源、水利工程各類數(shù)據(jù)查詢、存儲(chǔ)、分析，水情模擬，地形地貌模擬，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等多種功能。

四、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1、用戶登錄

系統(tǒng)采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶配置對(duì)使用者進(jìn)行管理和權(quán)限設(shè)定。用戶要使用系統(tǒng)必須先通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的身份驗(yàn)證，并確定權(quán)限后才能進(jìn)入系統(tǒng)界面。根據(jù)權(quán)限不同系統(tǒng)的部分菜單操作功能會(huì)變灰，表示用戶不具有這項(xiàng)功能的權(quán)限。管理員具有設(shè)定用戶和權(quán)限的功能，可在系統(tǒng)中直接配置，亦可通過(guò)sQL管理。

2、地圖操作

功能分為：

基礎(chǔ)功能——包括放大、縮小、移動(dòng)、漫游、還原、居中。

圖層功能——圖層顯示選擇、視野范圍、地理位置。

選擇功能——點(diǎn)選擇、線選擇、面選擇、信息顯示。

查詢功能——圖層信息的查詢、定位、統(tǒng)計(jì)分析。

編輯功能——污染源數(shù)據(jù)的增加、刪除、定位。

計(jì)算功能——直線距離計(jì)算、面積計(jì)算。

系統(tǒng)采用DELPHI與MAPX集成的方式，將電子地圖與程序結(jié)合起來(lái)。實(shí)現(xiàn)電子地圖的圖層控制、移動(dòng)、放大、縮小、漫游等基本功能，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)選擇、線選擇、面選擇功能，對(duì)所選區(qū)域的屬性數(shù)據(jù)顯示、距離計(jì)算和地理位置顯示。同時(shí)，用戶可對(duì)指定的圖層信息進(jìn)行查詢并定位，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)—用戶和用戶—系統(tǒng)的雙向交流。

3、數(shù)據(jù)查詢

數(shù)據(jù)查詢分為空間數(shù)據(jù)查詢和屬性數(shù)據(jù)查詢?？臻g數(shù)據(jù)查詢是指通過(guò)用戶對(duì)電子地圖中的對(duì)象選擇，在其屬性頁(yè)中顯示其空間數(shù)據(jù)屬性。屬性數(shù)據(jù)查詢是指基于數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)查詢，用戶可在專門的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢界面中通過(guò)條件設(shè)定對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，亦可通過(guò)電子地圖中的對(duì)象選擇，利用空間數(shù)據(jù)庫(kù)與屬性數(shù)據(jù)庫(kù)的m連接關(guān)系，將兩者數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)合，在屬性頁(yè)中顯示。

4、空間分析

對(duì)電子地圖的點(diǎn)、線、面、緩沖區(qū)等的交互查詢，可進(jìn)行單一對(duì)象的查詢和多重對(duì)象的查詢，進(jìn)行疊加分析和緩沖區(qū)分析。對(duì)查詢集進(jìn)行空間對(duì)象統(tǒng)計(jì)和地理分析，并對(duì)相關(guān)屬性統(tǒng)計(jì)分析和瀏覽。結(jié)果在地圖中顯示。

5、系統(tǒng)幫助

幫助文件采用正瀏覽器顯示的方式，與操作系統(tǒng)的分格一致，便于用戶使用和操作。

6、數(shù)據(jù)輸出

數(shù)據(jù)輸出有2種方式：屏幕輸出和打印輸出。屏幕輸出主要是地圖的顯示、查詢結(jié)果的顯示等。打印輸出主要是對(duì)查詢結(jié)果的打印和電子地圖的輸出。

7、系統(tǒng)擴(kuò)展功能

（1）手機(jī)短消息發(fā)布系統(tǒng)

為了滿足管理的需要，可以增加手機(jī)短消息發(fā)布系統(tǒng)。目前，與防汛相關(guān)的行政領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)人員一般都配置了手機(jī)。汛情短消息發(fā)布系統(tǒng)就是在汛期，通過(guò)短信方式將各個(gè)測(cè)站的水情雨情數(shù)據(jù)和其他與防汛相關(guān)的數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送到手機(jī)上，同時(shí)提供在線查詢和數(shù)據(jù)群發(fā)功能。

（2）數(shù)學(xué)模型

結(jié)合浙江省河道的具體情況，在防汛過(guò)程中或者在水環(huán)境治理工程措施或管理措施方案比較過(guò)程中，選擇合適的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，收集必需的計(jì)算數(shù)值，可以獲得相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，該結(jié)果可用于對(duì)河道現(xiàn)狀的評(píng)價(jià)。分析河道整治中的關(guān)鍵因素，便于整治者對(duì)整治過(guò)程中的關(guān)鍵因素的掌握，有效地實(shí)施整治工作。

五、結(jié)束語(yǔ)

河道整治工程管理是一項(xiàng)復(fù)雜繁瑣的工程，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，GIS技術(shù)也在不斷的發(fā)展中，利用GIS技術(shù)進(jìn)行河道整治工程管理，是新形勢(shì)下對(duì)河道整治工程管理工作提出的新要求。只有不斷學(xué)習(xí)，不斷改革自身技術(shù)，才能真正的進(jìn)行好河道整治工程管理工作。相信在未來(lái)的不久，GIS技術(shù)一定可以在河道整治工程管理領(lǐng)域大放異彩。

參考文獻(xiàn)：

[1]王海軍，詹長(zhǎng)根，張玉梅 組件式GIS技術(shù)在河道信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版）2004（1）：59—62.

[2]肖樂(lè)斌，鐘耳順，劉紀(jì)遠(yuǎn)，等 GIS概念數(shù)據(jù)模型的研究[J]武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版）2001（5）：387—392.

[3]梁紅蓮，劉登忠 GIS應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)探討[J]物探化探計(jì)算技術(shù) 2001（1）：68—73.

[4]Dejm，Sundae，Tom Woodhead.SQL Sever 2000高級(jí)編程技術(shù)[M]北京：清華大學(xué)出版社 2002年

作者簡(jiǎn)介：

李魯峰（1977.06），男，山東鄄城人，本科，畢業(yè)于河海大學(xué)，從事黃河水利工程管理。