“天地圖”在水利工程規(guī)劃與管理信息化技術中的應用研究

李鵬學，于國斌

(1.涼州區(qū)水電勘測設計隊，甘肅 武威 733000；2.甘肅省基礎地理信息中心，甘肅 蘭州 730000)

隨著國家基礎地理信息公共服務平臺建設的快速推進，“天地圖”已成為各個行業(yè)信息化建設不可缺少的重要支撐平臺。水利行業(yè)對電子地圖有著天生的依存，而且隨著水利信息化的推進，這種依存度越發(fā)緊密。把“天地圖·甘肅”與水利行業(yè)的應用需求和業(yè)務特點相結合，研發(fā)的涼州區(qū)水利工程規(guī)劃與管理地理信息系統(tǒng)，在水利工程規(guī)劃、管理、監(jiān)測預報、應急救援等方面都取得了一定成果，基本解決了以往電子地圖在水利應急、工程規(guī)劃與管理等工作中的局限性、時效性和信息共享服務方面的制約問題。

1 “天地圖”服務資源

“天地圖·甘肅”是“天地圖”的甘肅省省級節(jié)點，是甘肅省區(qū)域內基礎地理信息資源最豐富、數(shù)據(jù)最權威的基礎地理信息公共服務平臺。在基礎數(shù)據(jù)方面，“天地圖”以矢量、影像、暈渲3種模式提供服務。提供的涼州區(qū)影像及矢量電子地圖瓦片詳細至18級，對應顯示比例尺約為1∶2000，地面分辨率約0.6m，可為水利專題系統(tǒng)提供中、大比例尺基礎空間數(shù)據(jù)。

在服務資源方面，“天地圖”開放地名地址查詢、網(wǎng)絡地理處理、路網(wǎng)分析等接口，可為水利專題系統(tǒng)提供相應的查詢、定位、分析等服務，輔助水利工程規(guī)劃與管理等工作。

在二次開發(fā)方面，利用“天地圖”Web API通過API和定制的前置服務，可以開發(fā)出具有豐富功能的服務于水利工程規(guī)劃與管理的WebGIS應用。

2 “天地圖”與水利業(yè)務系統(tǒng)的集成

2.1 “天地圖”與水利業(yè)務系統(tǒng)的集成方式

“天地圖”與水利業(yè)務應用系統(tǒng)的集成采用“服務調用+自建應用系統(tǒng)”的集成模式實現(xiàn)，即基于Internet的業(yè)務應用通過跨域訪問實現(xiàn)“天地圖”遠程服務資源與水利專題系統(tǒng)的集成，基于局域網(wǎng)的業(yè)務應用通過“天地圖”的前置服務模式實現(xiàn)對“天地圖”數(shù)據(jù)和服務的訪問。

2.2 數(shù)據(jù)庫的建立

2.2.1地理實體數(shù)據(jù)庫

地理實體數(shù)據(jù)是根據(jù)任務空間化掛接的需求，對基礎地理信息數(shù)據(jù)進行內容提取、分層細化、數(shù)據(jù)組織重構、分類代碼轉換、一致性處理、對象化處理等過程而形成的。

利用“GEOWAY FrameData公共地理框架數(shù)據(jù)加工軟件”，對主要數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)交換、方案加載與整理、構建拓撲、要素實體化、數(shù)據(jù)質檢、數(shù)據(jù)拼接、要素溶解、成果提交等一系列程序完成處理，實現(xiàn)基礎地理信息數(shù)據(jù)的實體化。涼州區(qū)水利工程規(guī)劃與管理地理信息系統(tǒng)地理實體數(shù)據(jù)建設采用1∶10000框架數(shù)據(jù)，加工涼州區(qū)全區(qū)域境界、水系、道路等數(shù)據(jù)，如圖1所示。

圖1 地理實體數(shù)據(jù)處理流程

2.2.2水利工程專題數(shù)據(jù)庫

水利專題數(shù)據(jù)是信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)建設的重點，也是實現(xiàn)各種重要功能的依托。按要素類型可以分為點狀、線狀、面狀三類數(shù)據(jù)，其對應的SHAPE格式類型分別為Point、Line、Polygon。根據(jù)GIS的分層概念和水利專題數(shù)據(jù)的特點，設計水利專題數(shù)據(jù)概念模型，水利專題圖層由點狀實體、線狀實體、面狀實體數(shù)據(jù)組成。點狀實體由點和指明點特征的屬性組成，點由幾何坐標定位；線狀實體由弧段和指明弧段特征的屬性組成，弧段由一系列坐標點描述。水利專題數(shù)據(jù)中的每類數(shù)據(jù)都可以分為空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩部分。空間數(shù)據(jù)描述目標對象的空間位置、幾何形狀以及與其他對象的空間關系等，包括點、線、面等要素；屬性數(shù)據(jù)描述與空間位置沒有直接關系的那些數(shù)據(jù)，如機井名稱、井深、井型、產(chǎn)權歸屬、取水許可證號等。空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)是相互關聯(lián)而不是孤立的，因此必須合理組織數(shù)據(jù)，滿足系統(tǒng)建立多種功能的需要。系統(tǒng)基于SQL SERVER2008數(shù)據(jù)庫管理軟件和ArcGIS10.3軟件體系，結合ArcSDE10.3空間數(shù)據(jù)庫引擎對空間數(shù)據(jù)組織、管理、結構上的技術要求，完成涼州區(qū)范圍內的水利專題6大類、145個子圖層數(shù)據(jù)的入庫，實現(xiàn)水利專題數(shù)據(jù)的集成和有效管理，如圖2所示。

圖2 水利專題數(shù)據(jù)實體關系圖

3 水利工程規(guī)劃與管理信息化系統(tǒng)功能實現(xiàn)

3.1 功能模塊結構

圍繞水利工程規(guī)劃與管理各類信息業(yè)務的需求進行系統(tǒng)的功能分析與設計。系統(tǒng)功能模塊分為兩類，即用戶權限管理模塊與業(yè)務功能模塊。用戶權限管理模塊是系統(tǒng)數(shù)據(jù)合理使用及安全的保障，用戶可以訪問而且只能訪問自己被授權的資源。業(yè)務功能模塊是系統(tǒng)的重點部分，主要實現(xiàn)地圖操作、工程管理、工程規(guī)劃、文件管理、輔助工具等業(yè)務功能，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能模塊結構圖

3.2 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

3.2.1形成“涼州水利一張圖”

系統(tǒng)基于“天地圖·甘肅”前置服務，在完成涼州區(qū)水利工程專題數(shù)據(jù)庫建設的基礎上，進行數(shù)據(jù)“入庫上圖”，根據(jù)需求添加水系、等高線、境界、水利工程專題數(shù)據(jù)。通過圖層控制，以樹形結構方式顯示不同范圍、不同類型工程的“矢量”圖層，并可對圖層進行透明度、上移、下移、放大、縮小及屬性查詢，構建形成“涼州水利一張圖”?；凇疤斓貓D”的水利工程管理模塊實現(xiàn)了水利專題信息集中存儲，一張圖式直觀展示水利專題空間分布，有效解決以文件形式傳統(tǒng)管理造成的信息展示不直觀、查閱不方便、難以統(tǒng)計等問題。

3.2.2輔助開展工程規(guī)劃

充分發(fā)揮“天地圖”直觀展示、空間分析的優(yōu)勢，系統(tǒng)基于絕對海拔高程值GP服務，以形成的“涼州水利一張圖”做為水利工程“規(guī)劃基礎藍圖”，通過查詢、標注、提取地圖上任意位置、區(qū)域等高線和高程數(shù)據(jù)，在免去野外勘測工作的情況下，為渠道、管道、河道等水利工程規(guī)劃提供依據(jù)，同時，可根據(jù)某組經(jīng)緯度坐標所包含的地理范圍反算出相對應的圖片坐標范圍，輔助進行水利工程剖面的繪制。系統(tǒng)提供了繪圖與測量工具，可在地圖上標注點、線、面圖形以及文字信息，測量任意距離、范圍的長度、面積，支持標注結果的保存、編輯等操作，并按比例尺大小打印出圖，輔助進行水利工程平面布置圖的繪制，提高了水利工程規(guī)劃的科學性與便利性。

3.2.3構建涼州“互聯(lián)網(wǎng)+天地圖+水利”體系

系統(tǒng)以灌區(qū)為單元，分散采集水利專題數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)信息進行適時動態(tài)編輯更新，并以灌區(qū)為組顯示圖層。系統(tǒng)權限管理上，采取水務局后臺集中統(tǒng)一管理，向各灌區(qū)分配用戶端口并進行授權，既保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)合理使用及安全，又為數(shù)據(jù)共享提供了方便。各用戶可通過互聯(lián)網(wǎng)絡進行訪問，鑒于系統(tǒng)工程規(guī)劃模塊涉及等高線等涉秘數(shù)據(jù)，系統(tǒng)布設了外網(wǎng)和內網(wǎng)兩套系統(tǒng)。內網(wǎng)系統(tǒng)由水務局統(tǒng)一管理，可訪問全部內容，外網(wǎng)系統(tǒng)受保密有關規(guī)定限制，不能訪問等高線等涉秘數(shù)據(jù)，構建形成了“灌區(qū)節(jié)點分散采集、動態(tài)更新+區(qū)水務局后臺集中管理+水務數(shù)據(jù)網(wǎng)絡共享使用”模式，可及時、全面掌握全區(qū)范圍內水利專題資源的利用現(xiàn)狀、總量等信息，進一步提高全區(qū)水利工程規(guī)劃與管理信息化水平。

3.2.4為水利管理特色服務提供支撐

在系統(tǒng)提供的“天地圖”上按照不同顏色標注各河道可采區(qū)、禁采區(qū)、保留區(qū)等采砂規(guī)劃管理區(qū)域；按照河長制管理的要求，標注了各級河長管理段落范圍、河長信息、河道管理情況等；設置了應急處理模塊，提供了路徑分析、地名地址搜索、快速定位、應急標注、查看隱患點周圍設施等功能，可適時查詢洪澇災害發(fā)生地區(qū)的道路狀況、就近醫(yī)院、避險點等。通過實體服務與水利專題要素服務進行關聯(lián)匹配，為河道采砂審批監(jiān)管、河長制責任落實、防汛應急搶險等水利管理工作提供信息數(shù)據(jù)支撐。

3.2.5報表及決策服務

通過系統(tǒng)可查看工程有關詳細信息、檔案資料、照片等數(shù)據(jù)，并可將所有滿足條件的信息顯示到查詢結果表與工作地圖中。查詢統(tǒng)計的結果可以餅狀圖、柱狀圖等的形式呈現(xiàn)，還可以Word、Excel、PDF等格式導出，對存儲的照片可以下載到本地，對需要的地圖可進行截圖、拼圖、打印出圖。同時，實現(xiàn)水務管理的政策法規(guī)、業(yè)務規(guī)程、工作方案、工程、灌溉等管理相關文件的瀏覽、下載、刪除等功能，為統(tǒng)計報表和管理決策提供支持。

4 結語

按照水務部門實際工作需求，對“天地圖”服務于水務業(yè)務決策管理的應用模式進行了研究實踐，以涼州區(qū)水利工程規(guī)劃與管理地理信息系統(tǒng)為例，建立形成了“水利一張圖”式水務應用模式、“互聯(lián)網(wǎng)+天地圖+水利”體系，實現(xiàn)了天地圖資源服務和水利專題服務的聚合，為水務部門及時全面地掌握水利資源信息、開展工程規(guī)劃與管理提供及時、便利、科學的地理信息服務。在今后推廣應用中，要把好基礎資料的收集和錄入關口，做好相關管理人員的培訓，建立系統(tǒng)運行管理機制，充分挖掘系統(tǒng)功能，使系統(tǒng)在實際工作中發(fā)揮更大的作用。