基于GIS的水資源信息管理系統的設計與開發

羅強

摘 要：該文通過分析我國水資源管理研究的進程，闡述了基于.NET技術和GIS平臺來開發水資源信息管理系統的基本設計思路以及實現的大致過程，將水資源信息的主要要素展現出來，為相關部門的分析以及決策提供精確、可靠的數據，為相關部門的規劃重點提供更直觀簡潔的平臺，并在此基礎上利用C#語言實現應用與系統開發。

關鍵詞：地理信息系統 水資源管理 ArcEngine

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（a）-0041-02

Abstract：This paper firstly analyzes the process of water management research， mainly elaborated based on. NET technology and GIS platform to develop water resources information management system， the basic design idea and the realization of the general process， the main elements of the water information to show up， for the analysis and decision-making related departments to provide accurate and reliable data， the planning for the relevant departments focus on providing a platform for a more simple and intuitive， and thus based on the use of C # language applications and systems development.

Key Words：Geographic Information Syste；Water resources management information system；ArcEngine

隨著社會經濟的不斷發展，水資源問題變得日趨突出，水資源問題已在較大程度上影響了一個地區社會經濟的發展，成為該地區社會經濟可持續發展的一個制約因素[1]。因此，必須加強對水資源的科學管理，通過水資源的優化配置，滿足經濟社會發展對水資源的需求，通過實現水資源可持續利用，支撐經濟社會可持續發展。水資源規劃和管理過程中，非常強調運用各種環境過程模型，如穩態和動態水流模型、多維水質模型和污染擴散模型等[2]。這些模型大都具有明顯的空間特性，但這些環境模型在對空間數據的操作尤其是在結果顯示方面仍顯困難。GIS[3]可以為這些環境 模型提供整體的基于GIS邏輯原理的空間操作規范，用以反映具有空間分布特性的模型研究對象的移動、擴散、動態變化及相互作用過程。GIS和環境模型在概念和研究對象上的相似性、互補性，使得二者的結合合理又具有實用價值[4]。

該系統利用ArcGIS Desktop桌面軟件、基于ArcGIS Engine[5]二次開發組件以及Geodatabase數據庫，在.NET平臺下開發而成。為用戶提供水文資源信息的查詢與管理等服務，極大幫助決策者進行合理決策。

1 系統體系結構設計

結合系統的需求和建設目標，根據低耦合，高內聚的原則，依照現有成熟模式設計方法，將水資源信息系統框架分為3個部分，即信息數據層、業務功能層、系統表示層[6]。數據層主要是存儲管理水資源信息各種空間數據、屬性數據、多媒體數據，空間數據庫和屬性數據庫采用內在的連接方式。空間數據庫中每一個可以操作的對象都對應一個唯一的ID屬性，在屬性庫中建立包含某個對象ID的一條屬性數據，就可以根據ID進行對象的屬性數據的查詢和管理。采用了GeoDatabase的數據模型，使得空間數據與屬性數據的訪問更加方便快捷。業務功能層根據提供的基礎組件和ArcGIS Engine功能組件實現數據的管理、分析、表示功能。表示層定位于客戶和系統的交互，采用基于Form窗體的客戶端，實現桌面應用。

2 系統功能模塊設計

根據系統所要實現的目標，按照結構化系統分析與設計的思路，水資源管理信息系統可分為4個主要模塊：圖形操作模塊、信息維護模塊、信息查詢模塊、空間分析模塊。

2.1 圖形編輯模塊

該模塊的主要目的就是滿足用戶在使用地圖的時候能夠對電子地圖進行放大、縮小、平移、量距、圖層控制、鷹眼等地圖基本操作功能。

2.2 水資源專題模塊

水資源專題模塊是水資源管理信息系統的主要功能之一，模塊分成了水文站點查詢以及水文信息快速定位查詢，用戶可以根據自己的需要查詢有關水文方面的信息，從而能夠更多地了解當前水資源評價情況及一些水文屬性信息。

2.3 信息查詢模塊

系統除了可以查找水文站點以及流域信息還可以進行城鎮查找，用戶可以根據不同的流域范圍或者水文站點。比如用戶如果想知道該站點所在城鎮的周邊城鎮信息，選中多邊形模糊查詢，彈出查找的對話框，在選擇類型中選中圖層，輸入要素范圍，確定后將在下面對話框顯示屬性信息并于地圖上高亮顯示周邊區域。

2.4 空間分析模塊

用戶選中主界面中的模塊，點擊彈出對話框，先在地圖上確定要建立水文站點的位置以及適合的范圍。然后分別選中河流、道路、以及原有的站點距離分別設置權重，隨后適合建設站點的區域就在地圖上顯示，供用戶進行合理決策。

3 數據庫設計

水資源信息系統數據庫分為屬性數據庫（文檔庫）和空間數據庫（地圖庫）兩部分，屬性數據采用普通的Table存儲。空間數據采用Geodatabase地理數據庫進行存儲，Geodatabase是面向對象的地理數據模型，主要包括三種數據集：要素類、柵格數據集和表格，其地理空間特征的表達較之以往的模型更接近人們對現實事物對象的認識和表達，其中字段設置中均有ObjectID，Shape和ID，分別表示對象ID號，幾何圖形和ID[3]。通過使用ArcGIS Catalog軟件進行統一管理。

4 系統的功能的實現

水資源信息管理系統采用面向對象的程序設計思路，基于ArcGIS Engine組件和Geodatabase空間數據庫，在.net環境下使用C#語言進行軟件系統的開發。

系統界面上采用較為直觀的Window視窗組件，系統所有功能都是通過人機界面展現給用戶，用戶只需和人機界面進行信息交互即可實現。總的來說，系統界面具有界面友好、交互性強、操作簡單等特點。系統主界面被分為兩個部分：左方是圖層窗體，用于顯示當前地圖所包含的所有圖層，便于查看地圖圖層的所有屬性；右方是地圖展現窗體，可根據左方窗體選擇的菜單顯示相應的內容。

5 結語

該文在GIS技術ArcEngine二次開發技術的支持下結合地理信息系統（GIS）的數據管理、空間查詢、空間分析、可視化等功能，使用了面向對象的數據庫模型，使得空間數據面向了實際的應用領域，更好地表達了空間數據的關系，為輔助水資源信息系統的開發提出了全新的技術手段。充分利用GIS的分析特點，可以對地理周邊信息進行準確的查詢和統計，使數據表達的更加準確，管理更加合理，提高了水文站點區域情況修正的精度。

參考文獻

[1] 李云，范子武，徐世凱，等.城市水資源管理信息系統的開發與應用[J].中國水利，2003（6）：73-75，5.

[2] 周勁風，黃平，湯葉濤，等.廣州市水政水資源管理信息系統開發研究[J].重慶環境科學，2002（3）：14-16.

[3] 石宇，張鷹.城市水資源管理信息系統的GIS應用[J].農業網絡信息，2007（1）：26-28.

[4] 蘭小機，劉德兒.地里信息系統基礎[M].北京：科學出版社，2002.

[5] 蘭小機，劉德兒.ArcObjects GIS應用開發—基于c#.NET[M].北京：冶金工業出版社，2011.

[6] 王艷澤.黃河流域水資源管理信息系統構架研究[D].濟南：山東師范大學，2010.