长治市水资源管理信息系统建设

郝海斌

(山西省兴源供水开发中心,山西太原 030002)

长治市水资源管理信息系统建设

郝海斌

(山西省兴源供水开发中心,山西太原 030002)

地理信息系统(GIS)是一个开放性的平台,具有高效的数据维护能力和强大的检索查询与分析功能。介绍了G IS技术支持下的水资源管理及其决策支持系统的主要特点、总体构成和主要功能。利用 arcview技术开发了长治市的水资源管理信息系统,其中包括信息查询、数据库集成与更新、数值模拟、数据处理和专题制图等关键问题。为该地区水资源管理和决策提供了有效的手段。

水资源管理;地理信息系统;长治市

在水资源管理工作中,需要收集大量的与水资源有关信息资料,这些信息资料是水资源管理和决策的重要依据。水资源具有动态分布和动态变化的特点,其开发利用涉及到气象、水文、地质、水文地质、环境、土地利用及社会经济等多方面的因素,各因素的时空变化及其相互关系的信息量十分庞大。传统的信息管理方法,在技术上越来越不适应现代水资源管理的需要。地理信息系统(Geographic Information System,GIS)是在计算机软硬件支持下,能够实现信息采集、贮存、管理、分析、处理及输出的技术系统。地理信息系统的一个显著特征是它能够实现对空间数据的分析、处理和管理。GIS除了具有存储管理属性数据的能力外,还具有存储管理表征空间定位和拓扑关系数据的能力。GIS的这些特点正适合对水资源信息资料的管理。

Arcview被称为个人桌面 GIS,是美国 ESRI公司推出的普及型 GIS软件。它适用于中小规模的 GIS项目。ArcView的菜单、按钮、工具条、窗口等都可以很容易地实现用户定制。同时ArcView内置了面向对象的程序设计脚本语言Avenue,可以借此进行更彻底的用户化定制。Arcview具有跨平台、面向对象及可开发性的特点。本文以长治市水资源管理为背景,利用 Arcview开发其水资源管理信息系统。

1 地区概况

长治市位于山西省东南部,属于我国北方的半干旱地区,该区又是山西省重要的农业、工业和能源重化工基地,区内水资源需求量极大,水资源的供需矛盾由来已久。按 2005年的人口(312.21万人)和包括入境水量的水资源总量(18.88×108m3)计算,全区人均水资源占有量为 604.7m3,约为全省人均占有量的 1.6倍,在山西省内属于水资源相对丰富的地区。但是按照联合国“国际人口行动”提出的人均水资源低于 1 000m3作为缺水指标,属于缺水地区,并且接近人均 500m3的严重缺水界限。随着当地经济、人口的增长,水资源需求不断增加,当地水资源呈日益衰减的趋势,所以研究区域内的水资源存在着潜在的危机,进行水资源的高效管理势在必行。

2 系统设计与开发

2.1 系统的开发环境

(1)软件环境。软件配置:采用 ESRI公司的桌面GIS——Arcview3.3建立空间数据库和属性数据库作为基本操作平台,以它本身附带的 Avenue作为系统的程序设计语言和开发环境。另外,还可以根据需要,用其它编程语言(如VC、VB、FoxPro等)来开发一些应用程序,然后通过动态连接库(DLL)和动态数据交换与A rcView平台链接。

(2)硬件环境。硬件设备主要有计算机、扫描仪、打印机和绘图仪等。

2.2 系统结构和功能设计

在充分利用工具软件基本功能的基础上,结合水资源管理的实际进行二次开发。系统的总体结构如图 1。

2.2.1 GIS通用功能子系统

该子系统主要实现数据的采集、编辑、查询、专题图制作和空间分析等,其功能结构如图 1所示。

图1 水资源管理系统总体结构与通用功能子系统结构

(1)图形、属性数据管理。图形编辑:系统可以实现图形的放大、缩小、漫游功能,能够添加、删除、移动图形要素或对其进行编辑、修改,还可以根据比例尺大小,自动增加或减少图形显示要素。属性数据维护:包括数据的增加、删除、修改等基本操作。

(2)查询检索。该系统具有图形和属性数据的双向查询检索功能。用户可以点击地图上某一图形要素,或画一矩形、多边形等图形,系统能够检索出属性数据,并以表格、文本等形式呈现在用户面前;用户也可以根据数据项和任意逻辑表达式进行组合查询,并在地图上闪烁显示出所查到的地理特征。本文以查询前者为例,见图 2。

(3)统计分析。系统可对有关数据进行统计计算,如求某年最大、最小降雨量等,还可绘制出各种统计图件,如降雨量柱状图,并能对一些信息进行空间分析,如绘制某年同时期的浅层地下水水位线等。

(4)制作专题地图。用户可以根据需要,选择图层组合输出。

图2 信息查询界面

2.2.2 专业应用子系统

长治市的水资源资料主要涉及地质库、地表水库、地下水文库、气象水文、水质监测、资源计算等,因此系统设计把水源地信息资料的管理划分为 8大模块,功能结构如图 3所示。

图3 专业应用子系统功能结构

(1)地质库。包括地层、构造类型、钻孔基本情况分布图、钻孔孔径、钻遇地层、钻孔水文地质实验、区域水文地质专题图、数据添加、数据编辑等。

(2)地表水库包括河川径流和水库资料两部分

(3)地下水文库。包括长观井基本情况、变动情况、观测类型、井的查询、数据添加、数据编辑、水位动态曲线生成、水位统计、水位埋深动态曲线生成等。

(4)气象及水文信息管理。包括水文气象资料、水文站情况、资料的查询、数据编辑及降雨量统计、蒸发量统计、资料柱状图生成、水位和流量统计,水位动态曲线和流量动态曲线的生成等。

(5)水质。包括水样情况、水样物理及常规化学项目,水样特殊项目,水质分析结果。

(6)相关文献。包括管理所需要的文字报告、规范标准、法律法规、规定等。

(7)开发利用。包括地表、地下水的开采、调蓄、管理等。(8)资源计算。包括各种水资源计算。

(9)资源评价。能够对开采现状及可持续开发潜力作出综合评价,为长治市水资源的合理开发和可持续利用提供技术支持。

2.3 系统特点

(1)能有效地管理及维护各种图形和数据。GIS把各种数据集成在一个系统中并保持特定的相互关系,有利于数据的维护和综合管理,也是资料标准化的过程,便于今后统一规范资料。

(2)可视化。各种数据信息和分析模拟结果都以直观形象的图形给出。

(3)界面友好,易操作。系统界面和过程全部用 Areview的内嵌语言 Avenue用户化。

(4)实用性。如报表和图件的自动生成,管理人员能够直观、快速地了解区内的水资源状况,包括地下水的补给、开采状况。

3 结论

结合 GIS和专业模型,开发水资源管理信息系统。可实现图形和属性数据的双向查询,对水资源、水环境数据进行科学管理。在此基础上做出评价,并针对不同地区的不同水资源状况,提出一些相应的管理方案。运用该软件大大降低了管理者简单的机械似劳动,并有效的整合了当地的水资源资料,减少了在收集、整理、查找过程中由于人为因素对资料造成的损坏和错误,提高了管理者的工作效率、提高了查询的精度,提高了分析、决策等工作的技术水平。从而使得水资源管理更加科学化,直观化和系统化。

P641.1

B

1004-1184(2011)01-0125-02

2010-10-11

郝海斌(1972-),男,山西盂县人,工程师,主要从事节水灌溉、水利规划等方面的研究工作。