基于GIS的農業水資源信息可視化高效管理

張小光 胡杰

1遼寧省朝陽市大凌河防洪工程建設管理局 122000

2遼寧省農田基本建設技術中心 110003

基于GIS的農業水資源信息可視化高效管理

張小光1胡杰2

1遼寧省朝陽市大凌河防洪工程建設管理局 122000

2遼寧省農田基本建設技術中心 110003

加強農業水資源管理是實現農業水資源可持續開發利用的一項必要措施，而農業水資源信息的高效管理是實現農業水資源高效管理的必要基礎。信息可視化是實現信息高效管理的一種重要手段，農業水資源信息與地理信息是密不可分的，近些年隨著地理信息系統（GIS）的迅速發展，為實現農業水資源信息可視化管理提供了技術支撐。本文通過對GIS軟件的選擇和基于GIS的農業水資源信息可視化管理的實現過程和特點進行了系統的闡述，為建立農業水資源信息可視化管理系統的方案規劃和實現提供了參考。

GIS；農業水資源；信息；可視化

引言

農業水資源管理中的相關信息豐富多樣，有自然地理、社會經濟、水文地質、電力交通、生態環境、水利設施、土地資源、水資源、作物種植結構等多方面的信息，涉及部門較多，而且以前對于農業水資源資料的管理手段比較落后，尤其是縣級以下基層單位，多是以圖紙、表格、文字資料等形式存放的，格式不統一，數據交互能力與可視化表達能力差，造成資料管理和查找比較困難，利用率低，不利于資料的更新和信息化管理。因此，需要將與空間位置相關的數據進行可視化，使數據關系清晰、明了，并可進行相關的查詢、統計、分析，實現農業水資源信息的高效管理，為實現農業水資源可持續開發利用提供快捷、直觀的信息支持。

1.GIS簡介

地理信息系統(GIS)是近幾年發展起來的對地理環境有關問題進行分析和研究的一種空間信息管理系統。它是在計算機硬件和軟件支持下對空間信息進行存儲、查詢、分析和輸出，并為用戶提供決策支持的綜合性技術。利用計算機建立地理數據庫，將地理環境的各種要素，包括它們的地理空間分布狀況和所具有的屬性數據，進行數字存儲，建立有效的數據管理系統。通過綜合分析，方便快速地獲取信息，并能以圖形、數字和多媒體等方式來表示結果。

我國地理信息系統產業雖然起步晚，但發展快，目前已成功應用到了包括資源管理、城市和區域的規劃、人口和商業管理、農業與水利、交通運輸、石油和天然氣、教育、軍事等一百多個領域，取得了良好的經濟效益和社會效益。

2.可視化的實現

2.1 信息可視化

信息可視化是將抽象數據用可視的形式表示出來。以利于分析數據、發現規律和決策制定。可視化的目的是洞察數據，發現信息，做出決策或解釋數據，關鍵是將數據用有意義的圖形表示出來。

隨著社會信息化的推進和網絡應用的日益廣泛，信息源越來越龐大，除了需要對海量數據進行存儲、傳輸、檢索及分類等外，更迫切地需要了解數據之間的相互關系和發展趨勢。為了了解數據之間的相互關系及發展趨勢，人們可以利用可視化技術，運用計算機圖形學和圖像處理技術，將數據換為圖形或圖像在屏幕上顯示出來，并進行交互處理的理論、方法和技術。它涉及計算機圖形學、圖像處理、計算機輔助設計、計算機視覺及人機交互技術等多個領域。數據可以用圖像、曲線、二維圖形、三維體和動畫來顯示，并可對其模式和相互關系進行可視化分析。信息可視化可以看作是從數據信息到可視化形式再到人的感知系統的可調節的映射。信息可視化不僅用圖像來顯示多維的非空間數據，使用戶加深對數據含義的理解，而且用形象直觀的圖像來指引檢索過程，加快檢索速度。

2.2 軟件選擇

目前，在可視化信息技術的發展方面，地理信息系統(GIS)以其得天獨厚的條件發展尤為迅速，尤其是桌面地理信息系統，在桌面操作平臺和開發平臺技術日臻成熟的條件下，其實施費用、實施過程和應用效果，對于任何一個用戶來說都是可接受的和滿意的。它是由地理學、制圖學、遙感與攝影剩量學、計算機CAD技術、數據庫技術等學科和技術綜告發展而來的，是信息可視化技術的一個生動實例。

目前世界上常用的GIS軟件已很多，它們各有長處，適宜不同層次用戶的需要。ArcView GIS是一套幫助用戶對地理信息進行組織與存儲、編輯修改、查詢、分析以及直觀顯示，并且提供了交互式制圖和分析功能的桌面型地理信息系統軟件。ArcView GIS很適合在基層水利部門的應用，能夠把各種信息和反映空間位置的圖形信息有機地結合在一起，根據用戶的需要對這些數據進行處理和分析，把各種信息和空間信息結合起來提供使用者。

2.3 可視化過程

可視化過程即為利用計算機技術，從大量的原始數據中通過分析、提取有效數據開始，通過映射生成繪制成圖的幾何原語(包括零維的點原語，一維的線原語，二維的面原語，三維的體原語和多維的圖標原語)，隨之利用交互控制對幾何原語選定合成色彩、紋理和陰影等參數并完成繪制圖像的過程，最終顯示出所繪制的圖像。

農業水資源信息豐富多樣，涉及部門較多，數據源也是多種多樣的，如紙質地圖、統計數據、實測數據、各種文字報告和具有法律效應的文件等等。空間數據獲的取方式主要是將地圖數字化。具體方法是將從水利、農業、土地、環境、氣象等相關部門收集到的地圖掃描后，將其中與農業水資源相關的空間數據數字化，經過校對后疊加到行政區劃圖上，以及對相關地圖進行人工解讀來獲取空間數據。屬性數據主要是采用人工輸入法以及在數字化和矢量化的過程中賦值的方式獲取的。具體方法是將從水利、農業、土地、環境、氣象等相關部門收集到的屬性數據和實測、調查得到的屬性數據采用人工輸入方式建立屬性數據庫，以及對相關專題地圖進行人工解讀來獲取屬性數據。

專題地圖指使用各種圖形樣式（例如顏色或填充模式）圖形化地顯示地圖的基礎信息的一類地圖。在專題地圖中可以對該項專題地圖所包含的信息進行查詢、統計和分析，數據可以進行雙向查詢，即通過空間數據查詢屬性數據和通過屬性數據查詢空間數據。農業水資源信息管理需要用到大量的各種類型的專題地圖，用戶可以根據自己的需要制作各種類型的專題地圖，如行政分區圖、水利工程圖、蒸發等值線圖、降水等值線圖、地下水資源分布圖、地下水觀測點位置圖、地下水開采技術條件圖等。同時將結果以點分布圖、柱狀圖、等值線圖、面分布圖、統計圖表等方式生動直觀地表示出來，可以將其編輯后按任意所需比例輸出。在地圖輸出前，用戶可根據需要添加的符號、顏色、注記、圖例，并對圖廓進行整飾。同時具備與多種輸出設備的類別（打印、噴墨、靜電、制版等）和型號相兼容的接口軟件和繪圖指令。這與以往的手工制圖或單純的計算機制圖相比，極大地提高了工作效率和精度，圖形美觀、實用；同時能夠將本系統的數據或結果轉換成其他格式的數據文件輸出，比如EXCEL的文件格式、Windows Bitmap圖像格式等。

2.4 可視化的特點

（1）直觀形象性：現代地理信息可視化是通過生動、直觀、形象的圖形、圖像、影像、聲音、模型等方式，把各種地理信息展示給讀者，以便進行圖形圖像分析和信息查詢。

（2）多源數據的采集和集成性：運用地理信息可視化技術，可方便地接收與采集不同類型、不同介質和不同格式的數據，不論它們被收集時的形式是圖形、圖像、文字、數字還是視頻，也不論它們的數據格式是否一致，都能用統一的數據庫進行管理，從而為多源數據的綜合分析提供便利。

（3）信息載體的多樣性：隨著多媒體技術的發展，表達地理信息的方式不再局限于表格、圖形和文件，而拓展到圖像、聲音、動畫、視頻圖像、三維仿真乃至虛擬現實等，真實再現地理現象。

3.結語

基于GIS的農業水資源信息可視化管理，將極大地改變傳統模式下的農業水資源管理方式，為推進農業水資源的科學管理、科學決策，實現農業水資源的可持續發展起到重要的作用。應用GIS技術設計開發農業水資源信息可視化管理系統，可以直觀、方便、快捷地實現了地理信息與農業水資源信息在同一平臺下的結合，節省了大量翻閱各種紙質資料的時間，特別是強大的可視化查詢與分析能力，以動態直觀的方式將農業水資源狀況和發展趨勢表現出來，實現對農業水資源信息的高效管理，能夠輔助管理人員和決策部門及時掌握，提供決策依據，以便及時采取相應措施，對推進農業水資源管理現代化、規范化和科學化的發展起到了一定的作用，有利于合理利用和調配農業水資源，促進農業水資源的有效開發和可持續利用。

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［3］李霖，許銘，尹章才,等. 基于地圖的地理信息可視化現狀與發展［J］.測繪工程.2006，15（5）：11-14

［4］王波，王峰. 淺析地理信息系統在水利中的應用［J］.農業網絡信息.2005（10）：35-36

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.048