基于GIS的松潘縣水資源綜合管理信息系統(tǒng)的設(shè)計

張兵 唐斌 褚永彬 胡平 舒珺

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院 四川成都 610059）

松潘縣主要河流屬長江水系，西北部哲波山溝和尕壤柯溝屬黃河水系，長江水系中岷江和涪江為主要河流，水資源是松潘縣自然資源的重要組成部分[1]。近幾年來，隨著當(dāng)?shù)厝藗儗λY源認(rèn)識地不斷深化，也促使其在節(jié)水型社會建設(shè)、水資源總量控制、取水許可管理、計劃用水、水資源費征收管理、水功能區(qū)管理等方面提出了定量化的要求。管理內(nèi)容的增加、范圍的拓展、程度的深入，也使水資源管理涉及到的數(shù)據(jù)量日益增長，工作量成倍增加，復(fù)雜程度大幅度提高，傳統(tǒng)的人工等管理方式無論從精度還是效率上都無法滿足要求。因此，只有從信息化的角度入手，綜合互聯(lián)網(wǎng)、計算機等各種可以利用的資源，才能在現(xiàn)有的條件下更好的滿足需要。本文以GIS技術(shù)為支撐，統(tǒng)籌考慮多方面因素，提出了水資源綜合管理信息系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 應(yīng)用軟件體系

松潘縣水資源管理系統(tǒng)的體系架構(gòu)是一種B/S和C/S相結(jié)合的架構(gòu)。結(jié)構(gòu)主要有提供實時監(jiān)測、基本信息的信息采集層；借助于無線網(wǎng)絡(luò)等的網(wǎng)絡(luò)傳輸層；各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲、管理的存儲層；為整個系統(tǒng)提供支撐的平臺層；提供水資源管理的應(yīng)用層；為GIS信息服務(wù)的展示層。

1.1.1 C/S結(jié)構(gòu)是提供多種信息接口的客戶端,在充分利用硬件環(huán)境優(yōu)勢的條件下實現(xiàn)服務(wù)器的輕負(fù)荷運行，以管理和維護(hù)數(shù)據(jù)信息為主。

1.1.2 B/S結(jié)構(gòu)是瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu),它是輕量級的客戶端,成本低，維護(hù)方便,主要功能是通過Web處理大多數(shù)用戶的請求。信息流向為非對稱結(jié)構(gòu),從數(shù)據(jù)平臺輸出的數(shù)據(jù)量較大,輸入數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)量較小[2]。

1.1.3 用戶作業(yè)層

本系統(tǒng)的用戶既包括各級水利行政主管部門、電站、污水排放企業(yè)，還包括民用給水、工業(yè)用水與農(nóng)業(yè)用水等取水單位。其中水利系統(tǒng)內(nèi)的用戶可以直接通過局域網(wǎng)對水質(zhì)、水量等進(jìn)行監(jiān)測，實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置、高效利用和科學(xué)保護(hù)。其他用戶可以借助互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入系統(tǒng)的服務(wù)平臺，根據(jù)需要查詢需要的信息。

1.1.4 應(yīng)用服務(wù)層

水資源監(jiān)測終端可以與相關(guān)設(shè)備相連，在應(yīng)用中間件支持下實現(xiàn)信息的實時監(jiān)控、采集與管理，能夠?qū)窈笏Y源的走向做出科學(xué)的評估和預(yù)測，再提供水資源信息服務(wù)的同時做出合理的管理。

1.1.5 數(shù)據(jù)庫服務(wù)層

通過GPS無線網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)接口組成的網(wǎng)絡(luò)傳輸層實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理工作。通過現(xiàn)場采集設(shè)備與其他系統(tǒng)組成通訊，把監(jiān)測過程中產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)、積累數(shù)據(jù)，與監(jiān)測點的地理信息、所屬企業(yè)等屬性信息，及各種業(yè)務(wù)所需的空間分布圖一塊組成空間數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)信息的整合。

1.2 運行系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1.2.1 水資源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)

水資源遠(yuǎn)程實時監(jiān)控系統(tǒng)有計量設(shè)備、水資源測控器，GPRS網(wǎng)絡(luò)、管理中心設(shè)備等組成[3]。遠(yuǎn)端測控器采集取水瞬時流量、累計流量等數(shù)據(jù)，把這些數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)通信協(xié)議進(jìn)行組織，并把數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)送出去。數(shù)據(jù)通過各級網(wǎng)絡(luò)中繼最后到達(dá)水資源中心系統(tǒng)，中心系統(tǒng)通信服務(wù)器接收數(shù)據(jù)，并按照數(shù)據(jù)通信協(xié)議將數(shù)據(jù)解析出來，格式化后將數(shù)據(jù)傳給業(yè)務(wù)系統(tǒng)。經(jīng)過業(yè)務(wù)系統(tǒng)后在數(shù)據(jù)庫中持久化存儲。

1.2.2 水資源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架是把所有的基礎(chǔ)信息、監(jiān)控信息、及管理信息等集中起來，采用兩層局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)實線數(shù)據(jù)的高速處理與交換。結(jié)合現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的實際情況采用局域網(wǎng)主流設(shè)計。從核心層、接入層兩個層次來考慮為整個系統(tǒng)分析提供可靠、高性能的網(wǎng)絡(luò)骨干，并為服務(wù)器、桌面節(jié)點提供高帶寬連接。支持包括數(shù)據(jù)及視頻等多種多媒體寬帶應(yīng)用，并為網(wǎng)絡(luò)未來的擴充和升級預(yù)留出空間。

2 數(shù)據(jù)處理及存儲系統(tǒng)設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)共享與交換平臺總體要求包括：平臺與業(yè)務(wù)系統(tǒng)相對獨立，平臺的統(tǒng)一性，平臺的可擴展性，具有跨平臺運行的能力等等。平臺可以選用成熟的中間件技術(shù)，實現(xiàn)構(gòu)建化的開發(fā)，遠(yuǎn)程的部署，實時監(jiān)控，具備的基本功能，功能包括：數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)組織，數(shù)據(jù)通信，文件處理，數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等[3]。

2.2 數(shù)據(jù)存儲平臺

數(shù)據(jù)庫是地理信息系統(tǒng)的核心組成部分，數(shù)據(jù)庫組織的有效程度對整個GIS系統(tǒng)運作的成功與否起著決定性的作用[4]。其設(shè)計要以支持系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)交換與共享；支持水資源業(yè)務(wù)部門應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)；支持調(diào)度中心的宏觀決策；支持與相關(guān)部門的業(yè)務(wù)協(xié)同為原則?？臻g數(shù)據(jù)庫主要包括：河流水系、行政區(qū)域、監(jiān)測站、供水水源地等的空間位置和尺度、松潘縣各旅游景點分布等。要按照水資源用圖標(biāo)準(zhǔn)，建立各種不同比例尺的松潘縣水利專題圖和數(shù)字高程地圖。

3 結(jié)語

GIS的水資源管理信息系統(tǒng)是一個嶄新的研究課題,是水資源管理工作在利用高新技術(shù)方面的一項重要舉措。本系統(tǒng)堅持以實用、安全、注重實效為前提，選擇先進(jìn)、可靠、適合水資源管理特點的信息技術(shù)，滿足松潘水資源實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和管理的應(yīng)用需求，采用更先進(jìn)，更現(xiàn)代化的手段，實現(xiàn)更高效的水資源基礎(chǔ)信息采集以及各個水資源監(jiān)測點的實時監(jiān)控。

[1]張祥花.松潘縣水土流失現(xiàn)狀與防治對策[J].四川水利，2009，1：44-46.

[2]歐陽淵，王輝，李飛.基于GIS的水資源管理信息系統(tǒng)[J].軟件導(dǎo)刊，2006，23：51-52.

[3]程英黎.太原市水資源遠(yuǎn)程實時監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用淺析[J].山西科技，2011，1(26)：40-42.