基于 WebGIS 的中小型水库基础信息管理系统

周光华，詹小国，张志辉

（长江水利委员会网络与信息中心，湖北 武汉 430010）

0 前言

全国建有中小型水库 8.5万多座。中小水库发挥着防洪、发电、供水、灌溉、养殖、旅游的作用。中小水库由于其复杂的地形地质条件，暴雨多发、人口分布密集，加之人类活动的影响，导致灾害频发，造成大量人员伤亡。随着我国山丘区经济的发展，中小水库周边的经济存量、人口密度、社会财富将大幅度增长，中小水库灾害的风险程度和损失也将显著增加。

针对目前各级水利系统对中小河流和水库基础数据共享、查询与统计分析的需求，建立全国中小水库基础信息管理系统。结合 WebGIS 与 MIS 技术的优势，建立基础信息数据库，构建空间信息分析查询网络平台，将全国基础信息进行统一管理，实现全国中小型水库基础信息的存贮与共享，为中小型水库规划设计、灾情统计、工程建设管理和防汛调度决策提供服务，从而实现中小型水库基础信息数据的海量存储、查询、分析与共享。

1 系统总体框架

基础信息管理系统总体架构如图1所示。

系统可分为基础设施、资源管理、应用支撑和业务应用层。其中，在业务应用层中各子系统的功能如下：

1）数据填报子系统。主要是用来填报中小型水库基础信息。通过收集能够全面反映中小型水库地理位置特征、防洪特征、灾情特征和工程建设特征的基础信息，并建立中小型水库基础信息数据库。

2）GIS 标注子系统。供各级用户对发布的水库数据进行标注和简单地编辑，从而使河流图形数据能得到动态的更新。

3）GIS 数据发布子系统。通过建立在河流地图信息基础上的河流数据发布系统，实现对水库空间位置及分布及水库属性数据的全方面查询，并对基础数据进行挖掘，实现深层次统计分析。

4）GIS 数据管理子系统。实现 GIS 数据批量更新。鉴于通过网络对地理信息数据只能做简单地编辑，而且编辑的数据量受到较大的限制，因此建立基于 C/S 模式的编辑子系统可以对数据量大的地理信息进行动态更新。

2 系统实现技术路线

2.1 系统功能实现

图1 基础信息管理系统总体架构图

1）数据填报子系统要求为数据管理人员进行数据填报、上传以及更新服务。系统应采用用户权限分级管理模式,即登录用户只能对自己权限内数据进行操作,各级行政区水库管理人员只能查看自己所管辖区内的水库相关信息，用户的录入或修改、审核、复核、确认等权限都通过分级授权的方式进行了界定。

2）GIS 数据标注系统要求能够以 B/S 方式实现对中小型水库的空间位置进行标注并能作简单地编辑，用户通过下载插件的方式对地图数据进行操作，不需要安装地理信息系统软件，即以胖客户端的方式完成对水库空间信息的标注和编辑，在实现上，ArcGIS Server 软件提供了 Flex API，JavaScript API 和 Silverlight API 等供开发使用。

在走廊上展出的菊花，有的含苞欲放，像个还未睡醒的小姑娘，有的盛开吐蕊，有的三五朵开在一起竞相争艳，有的探出个小脑袋，仿佛害羞地和我微笑。一株株、一盆盆、一丛丛、一堆堆，红的似火，黄的如金，绿的像玉，白的若云……这些菊花如同娇小的小姑娘，亭亭玉立于湛蓝的天空下，沐浴着温暖的阳光。一时刻，五光十色，满堂生辉。恍惚间，我宛如进入仙境。

3）GIS 数据发布子系统。在地图信息发布中，目前流行的是对海量的地图数据进行缓存，地图缓存是一个包含了不同比例尺下整个地图范围的地图切片的目录。一个缓存的地图服务就是能够利用静态图片来快速的提供地图的服务。 地图数据采用WMS，WFS 或 WCS 的方式对外发布。针对水库层，则采取 WFS的方式对外发布，便于用户进行简单地编辑和标注。遥感影像则采用 WCS 或 WMS 服务的方式对外发布。

由于全国中小河流众多，而目前 1:50000地形数据是机密的，因此只能采用从 1:250000的地形数据中整理出的河流数据，同时遥感影像数据则采用 ETM 数据。

目前提供网络地图发布服务的厂商很多，如 Google、百度等，但从整体上讲，以 Google 提供的地图服务最为实用和流行，因其不仅提供地图服务，而且负责数据的更新。在技术实现上，本系统拟采用将 Google 提供的数据作为底图数据，将从 1:250000中整理出的河流数据和水利工程图层经过切片（Tile）和缓存等，然后叠加在 Google 底图上，从而向用户展示既有周边环境又有业务专题图层的地理信息。可根据用户的请求，灵活地以 WMS，WFS 或 WCS 进行地理信息的发布，在用户查询时，发布 WMS 服务；在用户需要对地图进行简单地编辑时，发布 WFS 服务；当用户需要对遥感影像浏览时，发布 WCS 服务。在实现上，ArcGIS Server 软件提供了 Flex API，JavaScript API 和 Silverlight API 等供开发使用。

用户可以在 Internet/Intranet 上发布基于电子地图水库工程相关的数据。 客户端可以是IE等浏览器,即可访问存放在服务器端的空间数据,用户无需安装额外的插件,而是用户在浏览时自动下载插件,就可以很方便地对地图进行放大、缩小、漫游、查询、统计甚至是编辑等操作。

4）GIS 数据管理子系统。GIS 数据管理主要实现对 GIS 数据的维护和更新，鉴于 GIS 数据量一般都较大，因此采用基于 C/S 模式的系统进行更新是必要的，目前，各大 GIS 厂商都有相关的产品，本系统采用 ArcGIS Engine 进行二次开发。

5）系统管理。在系统管理中设置功能配置模块,方便对系统功能结构进行增加、修改、删除等操作。采用角色管理方案控制系统的使用权限，对不同角色赋予不同功能组合，对不同用户赋予不同角色。实现系统的日志管理，等等。

2.2 数据填报

根据需求，参考相关技术标准，依据不同分类原则和分类形式，对中小型水库数据进行详细分类，并制定分类代码，编制数据分类填报要求，使其在填报过程中更合理。在研究填报方案时，结合数据空间位置和用途的不同，将数据分为地理信息特征的数据（水库所在地、水库周边地形、主坝经纬度等）、防汛抗旱特征的数据（集雨面积、最高水位、库容、大坝属性、影响人口等）的数据、工程建设特征的数据（除险加固进度、非工程措施进度等）以及灾情信息特征的数据等，对于每类水库信息都详细写明填报要求，必要时对填报人员进行培训，以达到填报数据的准确性和可靠性。

2.3 系统及数据安全

系统运行基于 VPN 的公众网络环境，采用 B/S模式，用户通过 IE 浏览器，在权限认证后可对系统进行访问。

2.4 GIS 数据和属性数据的一体化管理

数据是系统运行的基础，只有在完备数据的基础上才能使得系统的功能得到发挥。数据库管理平台建议采用 Oracle+ArcSDE（空间数据引擎）将空间数据和属性数据一体化管理。

ArcSDE 是对空间数据进行一体化存储和管理的中间件，是能在多种 DBMS 平台上提供高级的、高性能的 GIS 数据管理的接口，提供1个在 DBMS 中存储、管理和使用空间数据的通道，在发布系统中采用 ArcSDE，除了它作为高性能空间数据引擎外，还考虑到 ArcSDE 提供对海量数据的存储和管理。ArcSDE 支持多用户并发访问，通过ArcSDE，多个远程用户可通过胖客户端进行简单功能的编辑。

2.5 组网结构

全国中小水库基础信息管理系统由于用户面广，网络结构复杂，不易采用专网的方式实现，考虑到网络安全，系统采用 VPN 方式在互联网上实现登陆和访问。基础信息管理系统网络结构如图2所示：

图2 基础信息管理系统网络结构图

本系统在全国中小水库基础信息管理系统端建立 VPN，各客户端通过 Internet 登陆 Web 服务器下载客户端 VPN，并通过验证获取密码，通过网络验证后即可登陆信息管理系统，实现中小水库基础信息填报、更新、查询和统计分析。

3 结语

基于 WebGIS 的全国中小型水库基础信息管理系统，将实现全国中小型水库基础信息数据的海量存储和共享，实现全国中小型水库基础信息的填报、更新、浏览查询、统计分析，为各级水利管理部门提供快速、准确、高效的中小型水库基础信息服务。

但是，鉴于全国中小型水库数量众多，分布范围广，数据填报涉及到全国近3000个行政县，是艰巨的任务，即使数据填报完成后，对数据的复核和更新也将是长期的任务，因此建立数据填报、更新、审核负责人机制是完全必要的。加强对这些用户的培训，使他们将该系统应用于水库管理的日常工作中，成为工作中必不可少的工具，实现中小型水库数据长期动态地更新，有利于提高他们的工作效率，提升水库突发事件的应急能力，从而减少人民群众的生命财产损失。

系统建成使用后，将全面摸清全国中小型水库的基本情况，这对于目前灾害频发的中小型水库的应急和救灾工作具有重要的信息支撑和决策辅助作用。在全面收集好水库的基本信息后，可继续在此基础上开发中小型水库应急救灾辅助决策系统，直接为应急处置和救灾服务，由于所采用的底图比例尺偏小，遥感影像的分辨率也较小，因此对较小的水库定位的精确性还存在着较大的局限，将来采用比例尺更大和分辨率更高的地理数据是必要的。