基于GIS技术建立鄞州区水利信息管理系统的构思

娄长江,陈逸民

(宁波市鄞州区水利水电勘测设计院,浙江 宁波 315192)

1 问题的提出

随着GIS的发展,该技术已经逐渐渗透到各行各业的应用领域。规划、国土、交通等部门均相继建立了自己领域的信息系统,并发挥了巨大作用。为了提高水利系统管理水平,本着管理手段信息化、管理效率实时化原则,运用GIS技术建立水利信息管理系统势在必行。

2 建设目标

借助现代化的计算机技术、网络技术、通讯技术、GIS技术,建立水利地图数据库和属性数据库,搭建全区水利信息管理平台,为水利规划、管理、统计提供技术支持[1]。系统建成后,能够实现全区水利资源的数字化、网络化、智能化和可视化管理。

系统设计目标如下:

(1)提供及时、准确、全面的水利专题数据,实现全区水系电子地图的直观展示。

(2)在空间数据库的支持下,实现统计分析自动化、辅助决策智能化。

(3)能够对其它数据格式(CAD)的河岸规划平面图、断面图数据进行转换入库,实现河道河岸数据的更新。

(4)注重系统的灵活性和可扩展性,可通过2次开发利用插件式的方式调用功能动态库,保证系统能够随着数字水利业务发展的需求,实现系统的升级。

(5)人机界面友好、数据导入输出方便、帮助信息齐全[2]。

3 系统构建

3.1 系统总体结构

根据用户需求和系统设计,系统总体结构图如图1所示。

图1 系统总体结构框架图

(1)数据仓库。按照一定的主题域进行数据组织,可以存放和管理各种类型的数据(信息)资源和系统自身的信息。

(2)构件仓库。实现对功能的仓库式管理,各种功能被分门别类的组织起来,用来直接支持系统的搭建和配置。

(3)搭建平台。通过目录配置、可视化配置和搭建,基于功能仓库中已经有的资源和针对具体业务开发相应业务插件,从而配置、搭建出各个业务应用系统。

3.2 系统逻辑构架

宁波市鄞州区水利信息系统框架可视为3层结构,分别为数据层、服务层、应用层。数据层为服务层提供数据支撑,包括基础地理数据、水系空间数据、相关业务数据、相关经济数据4个方面的内容。数据层由空间数据库引擎和大型数据库构成,在DBMS基础上建立空间数据库,用于存储、管理和维护各类数据,建立并维护空间、非空间索引。提供以下基础性的空间数据服务:存储各种专题数据,包括空间数据和非空间数据,如矢量地图、遥感影像、空间元数据、栅格、地理编码标准、空间信息可视化规范等;维护专题数据的一致性;建立和维护低级空间索引以及非空间索引;提供基于用户和角色的安全管理;接受保存和更新数据的请求,对数据进行基本检查,保存数据,返回结果;接受查询请求,抽取或裁剪数据,返回数据子集。

服务层为应用层提供图形和数据服务,包括基础地理数据管理平台、专业分析处理平台、数据共享服务平台等服务组件。GIS平台提供基于SOAP/XML协议的分布式空间信息服务机制,对空间数据的查询、访问、制图、分析等都以服务的形式提供。主要表现在通用数据访问服务(Common Data Access Services)、查询服务 (Query Services)、空间分析服务 (Spatial Analyze Services)、制图服务(Render Services)、投影转换服务 (Projection Services)、空间元数据发布服务、空间定位服务等。通过数据中心和搭建平台这个统一的平台,为应用层提供各项服务。

应用逻辑层是提供应用系统,包括水利专题数据管理、水利信息查询分析、水域管理分析、岸线规划数据导入、辅助工具、系统维护管理6大功能模块。通过6大功能模块的支持,最终建立起宁波市鄞州区水利信息管理平台,为水系的规划、管理、建设、统计等业务提供数据和技术支撑。

总体逻辑构架详见图2。

图2 系统逻辑构架图

3.3 系统数据构架

3.3.1 数据组成

鄞州区水利信息管理系统所管理的数据主要包括4大部分,即基础地理数据,水系空间数据,相关业务数据和相关经济数据。其中基础地理数据包括空间数据和属性数据,地理数据按照其存储结构可以分为点类数据、线类数据和面类数据。数据组成框图如图3所示。

3.3.2 数据模型

该系统数据模型如图4所示。

该系统数据模型将现实世界中的各种现象抽象为对象、关系和规则,各种行为(操作)基于对象、关系和规则,使模型更接近人类面向实体的思维方式。该模型具有以下特点:

图3 数据组成框图

图4 数据模型框图

(1)真正的面向地理实体,全面支持对象、类、子类、子类型、关系、有效性规则、数据集、地理数据库等概念。

(2)对象类型覆盖GIS和CAD对模型的双重要求,包括:要素类、对象类、关系类、注记类、修饰类、动态类、几何网络。

(3)具备类视图概念,可通过属性条件、空间条件和子类型条件定义要素类视图、对象类视图、注记类视图和动态类视图。

(4)要素可描述任意几何复杂度的实体,如水系。

(5)完善的关系定义,可表达实体间的空间关系、拓扑关系和非空间关系。空间关系按照9交模型定义;拓扑关系支持结构表达方式和空间规则表达方式;完整地支持4类非空间关系,包括关联关系、继承关系(完全继承或部分继承)、组合关系(聚集关系或组成关系)、依赖关系。

(6)支持关系多重性,包括1-1、1-M、N-M。

(7)支持有效性规则的定义和维护,包括定义域规则、关系规则、拓扑规则、空间规则、网络连接规则。

(8)支持多层次数据组织,包括地理数据库、数据集、数据包、类、几何元素、几何实体、几何数据。

(9)几何数据支持向量表示法和解析表示法,包括折线、圆、椭圆、弧、矩形、样条、bezier曲线等形态。能够支持规划设计等应用领域。

4 系统功能

该系统建成后主要具备以下几个功能:

(1)水利专题数据管理维护功能。能对河流、湖泊、水库、河岸线、水位线、河埠头、堤坝、桥梁等水利专题数据进行编辑、更新维护。

(2)水资源信息查询分析功能。实现对河流、湖泊、水库、桥梁、堤坝、河岸线等水利相关数据信息的定位、范围条件查询、统计、以及多媒体资料管理。

(3)水域管理分析功能。实现河岸线、水崖线历史数据管理,以及现状与历史对比分析,并输出图形和报表数据,为水政查处非法侵占河道提供执法依据。

(4)河道规划数据导入功能 (CAD数据)。能对CAD格式的河岸规划平面图、断面图数据进行转换入库,实现河道河岸数据的更新。

(5)其他一些辅助管理功能。能提供查询、检索、统计、定位、标注、量算等丰富工具,提供任意范围、条件图形的裁剪、输出和打印。

(6)系统管理维护功能。能进行权限管理和系统设置。

5 结 语

该系统是基于GIS技术,面向地理实体,能够对全区水利数据进行管理。建成后具有查询、分析、决策等功能,能够形象地为本区水利部门服务,使水利信息管理更加科学高效、水资源调配更加合理、行政执法更具严谨。

[1]王刚.基于MapGIS和ArcView城市水利地理信息系统的实现[J].昆明理工大学学报 (理工版),2003,28(6):11-15.

[2]兰燕,刘珊红,娄长江.公路基础信息系统的分析与设计[J].四川测绘,2004,27(1):23-25.