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基于GIS技術(shù)的水利信息化系統(tǒng)構(gòu)建論文
【摘 要】 簡述了 GIS 技術(shù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用；分析了德州市水利信息組合業(yè)務(wù)平臺的設(shè)計(jì)目標(biāo)及總體架構(gòu)以及平臺建成后功能預(yù)期。
【關(guān)鍵詞】 動態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)；GIS 系統(tǒng)；綜合業(yè)務(wù)平臺；水利信息化;B/S 架構(gòu)
GIS 技術(shù)作為一種可以將地理信息、地理數(shù)據(jù)、全球定位系統(tǒng)（GPS）以及遙感系統(tǒng)（RS）相互融合的綜合信息處理技術(shù)，在水利信息化領(lǐng)域越來越受到人們重視。
1、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)及架構(gòu)分析
德州市水利信息綜合業(yè)務(wù)平臺設(shè)計(jì)思路是按照省水利廳《山東省市、縣水利信息化系統(tǒng)技術(shù)要求》、《德州市水利發(fā)展“十二五”規(guī)劃》文件的總體要求，遵循“技術(shù)先進(jìn)、科學(xué)合理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用”和“結(jié)構(gòu)化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化”的設(shè)計(jì)原則， 參照全省水利綜合應(yīng)用平臺 “一個(gè)中心、一個(gè)平臺、一張圖、一張表”的系統(tǒng)建設(shè)模式，協(xié)同辦公需求設(shè)計(jì)的統(tǒng)一綜合應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺。
1.1、GIS 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)
要求平臺配套 GIS 系統(tǒng)不但能實(shí)現(xiàn)通用GIS 功能，在電子地圖上進(jìn)行信息查詢、結(jié)果展示等操作， 還采用了瀏覽器 GIS 技術(shù)來實(shí)現(xiàn) Web方式的交互。
1.2、B/S 架構(gòu)
本系統(tǒng)所采用的 Browser/Server 架構(gòu)三層模式，即瀏覽器/服務(wù)器模式是瀏覽器功能的拓展，是由 Client/Server 二層結(jié)構(gòu)模式發(fā)展來的在瀏覽器應(yīng)用中的特例。Browser/Server 結(jié)構(gòu)主要是利用了成熟的瀏覽器應(yīng)用技術(shù)，結(jié)合瀏覽器的多種語言腳本和 ActiveX， 用瀏覽器替代專門為操作系統(tǒng)編譯安裝的客戶端才能實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用功能，這樣既節(jié)約了開發(fā)成本又減少了后期系統(tǒng)維護(hù)的難度，還可以實(shí)時(shí)更新應(yīng)用的版本保證與服務(wù)器要求客戶程序版本統(tǒng)一。 該項(xiàng)目將數(shù)據(jù)中心處理存儲服務(wù)器部署在局信息中心，數(shù)據(jù)采集端部署在揚(yáng)水站管理處、灌區(qū)管理處、水庫管理處、各縣水務(wù)局等。 系統(tǒng)利用瀏覽器實(shí)現(xiàn)用戶交互功能，區(qū)分不同的用戶使用權(quán)限，從而進(jìn)行業(yè)務(wù)上區(qū)分與用戶身份辨識，保證數(shù)據(jù)安全。 不僅如此，系統(tǒng)除了具備基本數(shù)據(jù)信息查詢功能外，還可以綜合水利信息、地理信息、氣象信息等數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交叉分析，幫助用戶進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。
1）應(yīng)用層是瀏覽器語言腳本 JSP 腳本，結(jié)合服務(wù)器不同的 API（服務(wù)接口）可以實(shí)現(xiàn)不同功能的動態(tài) Html 網(wǎng)頁。
2） 應(yīng)用支撐層可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源、 公共基礎(chǔ)、系統(tǒng)應(yīng)用三種應(yīng)用支撐。
3）后端是數(shù)據(jù)庫層，保存系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)。
2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)庫主要有基礎(chǔ)地理空間、水資源、防汛抗旱、水利工程等四部分組成，內(nèi)容涉及行政區(qū)劃、河界斷面、水利工程、取用水單位、取水監(jiān)測點(diǎn)等地理數(shù)據(jù)信息。
1）基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫。 可通過水文勘測或國土資源等相關(guān)部門獲取后整編入庫。
2）水資源信息數(shù)據(jù)庫。 可在原有的水資源信息數(shù)據(jù)庫中補(bǔ)充完善后整編入庫。
3）防汛抗旱地理信息數(shù)據(jù)庫。 主要來自兩個(gè)方面數(shù)據(jù)整合，一是原有的防汛抗旱信息平臺數(shù)據(jù)補(bǔ)充完善，二是氣象部門的實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)。
4）水利工程地理信息數(shù)據(jù)庫。 主要整合原有數(shù)據(jù)資源進(jìn)行人工錄入或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
2.2、應(yīng)用支撐層設(shè)計(jì)
應(yīng)用支撐層包括軟件支撐和硬件支撐。 在云計(jì)算模式下，德州市水利信息化系統(tǒng)利用 GIS 技術(shù)， 將水利基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)資源進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化 GIS 數(shù)據(jù)資源池，利用云服務(wù)技術(shù)，將 GIS 數(shù)據(jù)資源根據(jù)業(yè)務(wù)需要組裝成獨(dú)立的數(shù)據(jù)資源作為服務(wù)對外提供，從而實(shí)現(xiàn)信息資源的安全有效共享和信息的綜合與主題化服務(wù)。 應(yīng)用支撐層對水利數(shù)據(jù)中的 GIS 數(shù)據(jù)整合，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)源、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理與展現(xiàn)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換接口，建立統(tǒng)一的 GIS 數(shù)據(jù)資源環(huán)境和共享交換體系。
1）GIS 數(shù)據(jù)服務(wù)。 提供基礎(chǔ) GIS 地理空間數(shù)據(jù)及其分析服務(wù)。 一般由應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)人員使用以展示二維和三維數(shù)據(jù)，并且可以進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)系化管理以及判斷分析。
2）地理信息（GIS）后臺服務(wù)。 是以 GIS 服務(wù)為基礎(chǔ)，水情信息、雨晴氣象、災(zāi)害預(yù)警等數(shù)據(jù)為依據(jù)，預(yù)留出的供客戶交互端使用的硬件開發(fā)接口，是方便開發(fā)人員開發(fā)交互程序的保證。
以上兩個(gè)服務(wù)構(gòu)成整個(gè)業(yè)務(wù)平臺的 GIS 系統(tǒng)后臺 API（服務(wù)接口），然后通過以下各個(gè)應(yīng)用層系統(tǒng)模塊結(jié)合動態(tài)網(wǎng)頁調(diào)用與呈現(xiàn)。
2.3、應(yīng)用層動態(tài)網(wǎng)頁功能性設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)應(yīng)用層動態(tài)網(wǎng)頁功能設(shè)計(jì)將涵蓋辦公應(yīng)用、防汛抗旱減災(zāi)、基礎(chǔ)水利設(shè)施建設(shè)、工程管理等功能。 以不同登錄用戶權(quán)限和功能服務(wù)，將業(yè)務(wù)應(yīng)用動態(tài)頁面劃為兩個(gè)層次部分：管理局（處）層和水利局信息中心層。 管理局（處）層業(yè)務(wù)應(yīng)用包括：水庫綜合信息管理系統(tǒng)、灌區(qū)綜合信息管理系統(tǒng)； 水利局信息中心層業(yè)務(wù)應(yīng)用包括：
供水管網(wǎng)系統(tǒng)、移動互聯(lián)應(yīng)用系統(tǒng)。
1）水庫綜合信息管理系統(tǒng)。 本系統(tǒng)通過瀏覽器技術(shù)，在客戶端屏幕上用動態(tài)網(wǎng)頁的形式為用戶提供水閘水位、雨量、流量、水閘的運(yùn)行狀態(tài)、及洪水動態(tài)預(yù)報(bào)和設(shè)備自動控制功能以及泵站機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)、視頻等水庫關(guān)鍵運(yùn)行信息的在線監(jiān)視預(yù)警功能。
2）灌區(qū)綜合信息管理系統(tǒng)。 本系統(tǒng)客戶端呈現(xiàn)形式與水庫綜合信息管理系統(tǒng)相同，實(shí)現(xiàn)對灌區(qū)水資源的合理配置及調(diào)度決策；灌區(qū)防汛管理主要是結(jié)合 GPS 技術(shù)對灌區(qū)進(jìn)行防汛預(yù)案管理、實(shí)時(shí)指標(biāo)設(shè)置、實(shí)時(shí)監(jiān)視、實(shí)時(shí)過程線、人員管理、預(yù)警設(shè)置、發(fā)送短信、短信查詢等操作。
3）供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)。 本系統(tǒng)應(yīng)用地理信息技術(shù)管理供水設(shè)施的空間分布和屬性信息，不僅使得深埋在地下的管道在圖面上清晰展示，而且為規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程管理、事故處理提供有效支撐。
并采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、GIS 空間分析技術(shù)對全部供水管網(wǎng)信息進(jìn)行判斷、過濾和集中處理，顯示最終結(jié)果與參考依據(jù)，以實(shí)時(shí)的可視化方式對整個(gè)供水系統(tǒng)供水流程進(jìn)行智能化管理。
4）移動互聯(lián)應(yīng)用系統(tǒng)。 系統(tǒng)采用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)， 充分利用手機(jī) 3G 無線網(wǎng)絡(luò)、 全球定位（GPS）先進(jìn)技術(shù)手段，開發(fā)基于各類智能終端操作系統(tǒng)的 app 應(yīng)用。 滿足水利行政人員外出時(shí)對水情信息、雨情信息、工情信息管理查詢的需要，交互式地完成個(gè)人對監(jiān)控信息的掌握，為工作人員提供真正的實(shí)時(shí)辦公手段。
3、系統(tǒng)預(yù)期功能
1）直觀實(shí)時(shí)把握運(yùn)行各項(xiàng)水利數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)中心為基礎(chǔ)實(shí)時(shí)綜合參考處理決策命令，提升決策層準(zhǔn)確性和辦公強(qiáng)度，降低錯(cuò)誤概率。
2） 利用 GIS 數(shù)據(jù)服務(wù)可以已可視化的方式實(shí)時(shí)定位水利信息地理坐標(biāo)方便數(shù)據(jù)管理操作。
3）對緊急情況應(yīng)變能力大大提升。
4） 對水利海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效統(tǒng)一管理降低產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余。
5）提升團(tuán)隊(duì)工作的協(xié)同辦公能力，綜合業(yè)務(wù)水平有效加強(qiáng)。
6）采用 B/S 三層結(jié)構(gòu)避免重復(fù)開發(fā)、安裝系統(tǒng)應(yīng)用，節(jié)省辦公系統(tǒng)資源。
7） 采用瀏覽器作為客戶端用戶無需經(jīng)行專門培訓(xùn)，只需分配相關(guān)用戶權(quán)限登錄即可進(jìn)行辦公操作簡單快捷。
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