基于模塊化的農(nóng)村水利工程信息平臺設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

石磊

摘 要：水利部自2002年提出以“國家防汛指揮系統(tǒng)”為核心的“金水工程”以來，信息化建設(shè)進(jìn)程加快。水利信息化是傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變的重要手段，是信息時代下加強(qiáng)農(nóng)村水利工程管理的新體系、新模式。實(shí)踐中，仍然存在各自為政、信息共享困難、重復(fù)建設(shè)的問題，整合與統(tǒng)一部署迫在眉睫。按照水利部關(guān)于農(nóng)村水利管理信息系統(tǒng)建設(shè)的要求，該文綜合運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)手段對農(nóng)村水利業(yè)務(wù)流程進(jìn)行規(guī)范，將離散性的、多中心的數(shù)據(jù)處理群體，進(jìn)行有效整合和高效管理，開發(fā)完整的基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。以實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水利工程決策的實(shí)時化、科學(xué)化、自動化，切實(shí)提高農(nóng)村水利工程建設(shè)的管理水平，及時的為農(nóng)村水利建設(shè)提供有效的服務(wù)。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村水利管理 信息系統(tǒng) 設(shè)計

中圖分類號：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（a）-0017-02

1 農(nóng)村水利管理信息系統(tǒng)建設(shè)的必要性和迫切性

農(nóng)村水利工程信息平臺以信息共享為目標(biāo)，以網(wǎng)絡(luò)化辦公為支撐，以信息安全為保障，對于提高日益增多的信息的分析能力和應(yīng)用程度，改變原有的管理模式和傳統(tǒng)的工作方式具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.1 提高了農(nóng)村水利工程建設(shè)管理水平與服務(wù)能力。

建立水利全面信息化的整體框架，將農(nóng)村水利工程的大量相關(guān)資料信息在同一平臺下顯示、查詢、分析和統(tǒng)計 ，并對這些資料信息進(jìn)行了全面集成，在信息系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水利工程決策的實(shí)時化、科學(xué)化、自動化，切實(shí)提高農(nóng)村水利工程建設(shè)的管理水平，及時的為農(nóng)村水利建設(shè)提供有效的服務(wù)。

1.2 有利于實(shí)現(xiàn)資源的增值與共享。

通過該系統(tǒng)對整個農(nóng)村水利工程信息進(jìn)行整合，真正實(shí)現(xiàn)信息的共享，有效避免“信息孤島”，打破信息壁壘和填平數(shù)字鴻溝，減少重復(fù)建設(shè)，降低信息獲取成本，提高整體技術(shù)水平，充分發(fā)揮地理信息在水利工程建設(shè)宏觀決策、應(yīng)急管理、服務(wù)廣大農(nóng)民等方面的保障服務(wù)作用，發(fā)揮信息資源的最大效益。

1.3 有利于推動農(nóng)村水利工程建設(shè)的發(fā)展

農(nóng)村水利工程信息平臺的建設(shè)與運(yùn)行將使工程管理從傳統(tǒng)紙質(zhì)圖表文件提升為在線的電子信息服務(wù)，從以往的相對靜態(tài)服務(wù)逐步發(fā)展為實(shí)時綜合服務(wù)。這一方面會帶動工程信息獲取實(shí)時化、處理自動化、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化和應(yīng)用社會化等方面的技術(shù)創(chuàng)新與系統(tǒng)研發(fā)，另一方面將為進(jìn)行信息資源的增值服務(wù)提供開發(fā)環(huán)境，有力地促進(jìn)農(nóng)村水利工程信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2 系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計與數(shù)據(jù)組織

該文基于地理信息技術(shù)，探索系統(tǒng)架構(gòu)的設(shè)計思路和水利工程空間和屬性數(shù)據(jù)的高效組織方法，以滿足遠(yuǎn)程會商、工程管理及規(guī)劃、日常辦公等多種工作的需求。系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)如圖1所示：

數(shù)據(jù)的組織主要包括空間數(shù)據(jù)的組織和屬性數(shù)據(jù)的組織兩個部分?？臻g數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)通過唯一的標(biāo)識（FID）實(shí)現(xiàn)一一對應(yīng)的關(guān)系，是進(jìn)行空間信息和屬性信息查詢的關(guān)鍵。空間數(shù)據(jù)主要采用shp文件來組織，每個圖層包括特點(diǎn)的數(shù)據(jù)集，如道路、河流等，shp文件主要是由arccatalog工具中的geodatabase數(shù)據(jù)庫來管理。屬性數(shù)據(jù)用于描述事物或?qū)ο蟮奶卣鳎饕ㄟ^關(guān)系數(shù)據(jù)庫sql server進(jìn)行數(shù)據(jù)的編輯、修改和更新，來維持屬性信息的實(shí)時性、準(zhǔn)確性和邏輯一致性。

3 系統(tǒng)需求分析與功能設(shè)計

作為一個開放的資源共享和應(yīng)用集成系統(tǒng)，農(nóng)村水利工程信息平臺應(yīng)能夠為各級水利部門提供信息共享、快速查詢等便捷服務(wù)。具體來講，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下核心功能模塊：

3.1 地理信息核心引擎模塊

該模塊主要實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的地圖服務(wù)、水利專題地理信息數(shù)據(jù)的地圖服務(wù)等。具體包括：地圖顯示與瀏覽、圖層控制等。地圖顯示與瀏覽主要實(shí)現(xiàn)諸如視圖的放大縮??；特定比例的圖形顯示；視圖的漫游；全景瀏覽；快速定位；活動層設(shè)置；標(biāo)注的動態(tài)顯示；鷹眼功能等。圖層控制功能根據(jù)工程類型分為不同的圖層，圖層的顯示與否可根據(jù)需要控制顯示圖層，與基礎(chǔ)地理圖層疊加顯示，方便分析和查看。例如，使用者通過“圖層配置”提供的功能用戶可隨意調(diào)整圖層顯示順序、編輯圖層顯示風(fēng)格。主要包括圖層命名、符號可視化配置和標(biāo)注設(shè)置等部分內(nèi)容。具體有修改圖層名稱、設(shè)置圖層類別、控制圖層可見、設(shè)置圖層顯示比例尺、配置圖層符號、線寬，面色、邊界色以及字體、字號、字體顏色等標(biāo)注風(fēng)格。

3.2 水利專題圖層智能化快速生成模塊

針對農(nóng)村水利建設(shè)過程中形成的大量文字、圖表文件，該功能集數(shù)據(jù)信息提取、數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)加工、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)可視化顯示等功能于一體，能夠?qū)崿F(xiàn)由水利工程屬性數(shù)據(jù)到地理數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)化。專題地圖可以隨時更新，若有新增或修改數(shù)據(jù)，將最新數(shù)據(jù)通過動態(tài)生成模塊制成新的圖層，并在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)同步更新。

3.3 水利專題信息查詢、定位模塊

信息查詢主要包括空間要素查詢、屬性信息查詢以及二者交互查詢，查詢出來的結(jié)果以信息列表的形式顯示，選擇列表中的某條記錄，可把視圖定位到該記錄，準(zhǔn)確獲取目標(biāo)對象的地理位置信息，同時還可以查看目標(biāo)對象的相關(guān)屬性信息。

在地名地址數(shù)據(jù)庫的支撐下，輸入項目所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)或行政村的名稱，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫的索引機(jī)制，與水利工程信息通過ID標(biāo)識聯(lián)系起來，快速查到該區(qū)域的項目信息列表，點(diǎn)擊列表中的目標(biāo)對象，電子地圖聯(lián)動定位的工程所在位置，并顯示工程詳細(xì)信息。系統(tǒng)在查詢過程中遵循從文到圖、從圖到文兩種交替查詢方式。既可以在地圖上通過鼠標(biāo)單擊、雙擊等事件獲取某一實(shí)體圖元的相關(guān)信息。也可以通過數(shù)據(jù)庫屬性直接找到該屬性對象所對應(yīng)的地圖位置。同時，用戶可以查詢要求能夠和與之相關(guān)的文檔、圖片、視頻、圖件等信息進(jìn)行鏈接，點(diǎn)擊相應(yīng)功能按鈕能彈出這些資料的詳細(xì)信息，實(shí)現(xiàn)圖文查詢一體化。

3.4 水利信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與管理模塊

普通用戶主要通過門戶網(wǎng)站查看獲得所需的農(nóng)村水利地理信息服務(wù)，專業(yè)用戶則可通過后臺管理系統(tǒng)，對水利信息進(jìn)行管理、編輯工作，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村水利信息的實(shí)時快速更新。

4 基于模塊化的系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)方法

4.1 多尺度、多類型地理信息數(shù)據(jù)顯示機(jī)制

系統(tǒng)采用基于胖服務(wù)器端/瘦客戶端模式實(shí)時進(jìn)行地圖發(fā)布，客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)請求時，服務(wù)器端實(shí)時的處理空間數(shù)據(jù)，并將生成的數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端。核心部分是C++語言編寫的地圖操作模塊，利用GEOS、OGR/GDAL對多種矢量和柵格數(shù)據(jù)的支持，通過Proj.4共享庫實(shí)時的進(jìn)行投影變換。同時，還集合PostGIS和數(shù)據(jù)庫PostgreSQL對地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和SQL查詢操作，基于OpenLayers、ka-map、MapLab、Cartoweb 和Chameleon 等一系列客戶端JavaScript API來支持對地理空間數(shù)據(jù)的傳輸與表達(dá)，并且遵守OGC制定的WMS、WFS、WCS、WMC、SLD、GML 和Filter Encoding 等一系列規(guī)范。

4.2 地圖共享服務(wù)

共享服務(wù)的實(shí)現(xiàn)，主要從3個方面進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

（1）共享服務(wù)核心組件：利用C++語言編寫成DLL或EXE文件，形成Windows Web組件服務(wù)。利用CGI技術(shù)，為客戶端提供地圖共享服務(wù)。（2）共享服務(wù)地圖工程配置：將地圖服務(wù)發(fā)布配置在某個地圖工程文件里面，系統(tǒng)通過CGI接口調(diào)用工程配置文件，從而實(shí)現(xiàn)對共享接口的調(diào)用。（3）客戶端地圖服務(wù)接口編程：客戶端使用大量JavaScript函數(shù)庫，同時結(jié)合OpenLayers WebGIS控制技術(shù)，對外提供各種服務(wù)。

4.3 網(wǎng)絡(luò)地理信息索引服務(wù)

系統(tǒng)依靠SQL Server建立了數(shù)據(jù)庫地理信息空間數(shù)據(jù)庫，將水利工程建設(shè)信息、地名地址數(shù)據(jù)存放在里面，并建立了空間索引服務(wù)。運(yùn)用SqlServer數(shù)據(jù)庫，建立農(nóng)村水利工程信息數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)可以分為三類：空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、文件數(shù)據(jù)（包括圖像、文本等）。通過數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存貯，兩者通過ID標(biāo)識建立連接關(guān)系。通過C#編寫的入庫程序，將規(guī)范化后的數(shù)據(jù)錄入到數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)水利工程空間信息和屬性信息的數(shù)據(jù)庫存儲。

5 結(jié)語

該文所設(shè)計的農(nóng)村水利工程信息平臺在智能化快速成圖、按需顯示和圖形化表達(dá)方面具有一定的優(yōu)勢。

5.1 智能化快速成圖

根據(jù)專題圖層的要求及其制圖規(guī)范的要求，系統(tǒng)能夠?qū)⒚恳活悓ｎ}圖層抽象出相應(yīng)的制圖方案，制定相關(guān)參數(shù)，利用設(shè)計好的各種用戶友好界面，引導(dǎo)用戶按照需求添加標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)信息，系統(tǒng)將進(jìn)行自動完成數(shù)據(jù)的處理和符號化工作，自動生成專題圖層，無需人工干預(yù)實(shí)現(xiàn)快速成圖。

5.2 專題數(shù)據(jù)疊加顯示

系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)專題圖層在互聯(lián)網(wǎng)定制顯示功能，將農(nóng)村水利工程的影響范圍以可視化的形式進(jìn)行展示，結(jié)合電子地圖上的地理信息、地名地址信息，讓用戶十分直觀的了解水利工程的作用范圍。

5.3 圖形化表達(dá)工程信息

系統(tǒng)對水利工程中以報表、文字等結(jié)構(gòu)單一、形式枯燥的方式表達(dá)的信息內(nèi)容進(jìn)行分析整理，從中提取、整合出有用信息資源，結(jié)合電子地圖數(shù)據(jù)，使這些有用的信息資源以更加準(zhǔn)確、高效、直觀、形象的表達(dá)出來。

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