“天地圖”在水利工程規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”已成為各個行業信息化建設不可缺少的重要支撐平臺。水利行業對電子地圖有著天生的依存，而且隨著水利信息化的推進，這種依存度越發緊密。把“天地圖·甘肅”與水利行業的應用需求和業務特點相結合，研發的涼州區水利工程規劃與管理地理信息系統，在水利工程規劃、管理、監測預報、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”的甘肅省省級節點，是甘肅省區域內基礎地理信息資源最豐富、數據最權威的基礎地理信息公共服務平臺。在基礎數據方面，“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，可為水利專題系統提供中、大比例尺基礎空間數據。

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

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

2 “天地圖”與水利業務系統的集成

2.1 “天地圖”與水利業務系統的集成方式

“天地圖”與水利業務應用系統的集成采用“服務調用+自建應用系統”的集成模式實現，即基于Internet的業務應用通過跨域訪問實現“天地圖”遠程服務資源與水利專題系統的集成，基于局域網的業務應用通過“天地圖”的前置服務模式實現對“天地圖”數據和服務的訪問。

2.2 數據庫的建立

2.2.1地理實體數據庫

地理實體數據是根據任務空間化掛接的需求，對基礎地理信息數據進行內容提取、分層細化、數據組織重構、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公共地理框架數據加工軟件”，對主要數據通過數據交換、方案加載與整理、構建拓撲、要素實體化、數據質檢、數據拼接、要素溶解、成果提交等一系列程序完成處理，實現基礎地理信息數據的實體化。涼州區水利工程規劃與管理地理信息系統地理實體數據建設采用1∶10000框架數據，加工涼州區全區域境界、水系、道路等數據，如圖1所示。

圖1 地理實體數據處理流程

2.2.2水利工程專題數據庫

水利專題數據是信息管理系統數據建設的重點，也是實現各種重要功能的依托。按要素類型可以分為點狀、線狀、面狀三類數據，其對應的SHAPE格式類型分別為Point、Line、Polygon。根據GIS的分層概念和水利專題數據的特點，設計水利專題數據概念模型，水利專題圖層由點狀實體、線狀實體、面狀實體數據組成。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。水利專題數據中的每類數據都可以分為空間數據和屬性數據兩部分。空間數據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；屬性數據描述與空間位置沒有直接關系的那些數據，如機井名稱、井深、井型、產權歸屬、取水許可證號等。空間數據和屬性數據是相互關聯而不是孤立的，因此必須合理組織數據，滿足系統建立多種功能的需要。系統基于SQL SERVER2008數據庫管理軟件和ArcGIS10.3軟件體系，結合ArcSDE10.3空間數據庫引擎對空間數據組織、管理、結構上的技術要求，完成涼州區范圍內的水利專題6大類、145個子圖層數據的入庫，實現水利專題數據的集成和有效管理，如圖2所示。

圖2 水利專題數據實體關系圖

3 水利工程規劃與管理信息化系統功能實現

3.1 功能模塊結構

圍繞水利工程規劃與管理各類信息業務的需求進行系統的功能分析與設計。系統功能模塊分為兩類，即用戶權限管理模塊與業務功能模塊。用戶權限管理模塊是系統數據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。業務功能模塊是系統的重點部分，主要實現地圖操作、工程管理、工程規劃、文件管理、輔助工具等業務功能，如圖3所示。

圖3 系統功能模塊結構圖

3.2 系統功能的實現

3.2.1形成“涼州水利一張圖”

系統基于“天地圖·甘肅”前置服務，在完成涼州區水利工程專題數據庫建設的基礎上，進行數據“入庫上圖”，根據需求添加水系、等高線、境界、水利工程專題數據。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”。基于“天地圖”的水利工程管理模塊實現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管理造成的信息展示不直觀、查閱不方便、難以統計等問題。

3.2.2輔助開展工程規劃

充分發揮“天地圖”直觀展示、空間分析的優勢，系統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“規劃基礎藍圖”，通過查詢、標注、提取地圖上任意位置、區域等高線和高程數據，在免去野外勘測工作的情況下，為渠道、管道、河道等水利工程規劃提供依據，同時，可根據某組經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，提高了水利工程規劃的科學性與便利性。

3.2.3構建涼州“互聯網+天地圖+水利”體系

系統以灌區為單元，分散采集水利專題數據，對數據信息進行適時動態編輯更新，并以灌區為組顯示圖層。系統權限管理上，采取水務局后臺集中統一管理，向各灌區分配用戶端口并進行授權，既保證系統數據合理使用及安全，又為數據共享提供了方便。各用戶可通過互聯網絡進行訪問，鑒于系統工程規劃模塊涉及等高線等涉秘數據，系統布設了外網和內網兩套系統。內網系統由水務局統一管理，可訪問全部內容，外網系統受保密有關規定限制，不能訪問等高線等涉秘數據，構建形成了“灌區節點分散采集、動態更新+區水務局后臺集中管理+水務數據網絡共享使用”模式，可及時、全面掌握全區范圍內水利專題資源的利用現狀、總量等信息，進一步提高全區水利工程規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

在系統提供的“天地圖”上按照不同顏色標注各河道可采區、禁采區、保留區等采砂規劃管理區域；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生地區的道路狀況、就近醫院、避險點等。通過實體服務與水利專題要素服務進行關聯匹配，為河道采砂審批監管、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據支撐。

3.2.5報表及決策服務

通過系統可查看工程有關詳細信息、檔案資料、照片等數據，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。查詢統計的結果可以餅狀圖、柱狀圖等的形式呈現，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，實現水務管理的政策法規、業務規程、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”服務于水務業務決策管理的應用模式進行了研究實踐，以涼州區水利工程規劃與管理地理信息系統為例，建立形成了“水利一張圖”式水務應用模式、“互聯網+天地圖+水利”體系，實現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，建立系統運行管理機制，充分挖掘系統功能，使系統在實際工作中發揮更大的作用。