浙江赋石灌区信息化技术应用研究

林高印

(浙江同济科技职业学院，浙江 杭州 311231)

1 课题来源与目标

赋石灌区位于湖州市安吉县境内西苕溪流域，耕地面积9 045 ha，设计灌溉面积8 174ha，有效灌溉面积6 499 ha，灌区主干渠赋石渠道全长43.2 km.灌区受益范围涉及孝丰镇、皈山乡、递铺镇、天子湖镇及浙江省南湖监狱，受益人口13.7万人.

为适应新农村社会经济发展、加快美丽乡村建设，改变灌区水利设施和信息技术的落后现状，进一步发挥水利工程和非工程项目(信息技术项目)的灌溉效益及其它综合效益，政府和各有关部门高度重视，决定对赋石水库灌区工程性和非工信息化项目进行续建改造，以保证工程正常运行，提高灌溉水的利用率，实现水资源的可持续利用，改善灌区的生态环境，达到节水又增效的目的.

通过对灌区的卫星影像的解读和解析可以提高管理效率，对灌区水资源及生态环境实时监视与监管，提高渠系水利用系数，增加有效灌溉面积，改善灌区农业生产条件，通过与工程性项目配套可使灌溉保证率提高到90%，渠系水利用系数提高到0.64.项目实施后将新增灌溉面积400 ha，改善灌溉面积4 333 ha；年增节水能力359.3万m3；年新增粮食生产能力358.13万kg，新增其它农产品生产能力309.19万kg，新增产值1 435.22万元.

本课题组是由浙江同济科技职业学院承接灌区信息化建设的配套子项目.通过这个课题旨在建立起一个多维的全方位的灌区生态环境动态监视与管理平台，以解决以下问题：(1)在水利专网及时快速浏览包括加载影像在内等地图；(2)在水利专网及时快速更新发布上述地图；(3)在上述地图上能浏览历史影像以便研究灌区的生态环境和农作物分布与生态变迁等信息；(4)在水利专网及时了解灌区任何地方水情和灾害；(5)在水利专网及时了解灌区任何一处的工程信息；(6)在水利专网及时了解灌区任何一处的经济信息和人口分布等信息.

2 卫星遥感影像的解析与处理

2.1 卫星遥感影像解析

为了使项目能够顺利进行，笔者与中国海洋二所遥感影像研究室进行了深层次的合作，希望从影像中解决以下问题：(1)灌区农作物分布情况；(2)灌区的水利工程分布情况；(3)灌区的农作物灌溉情况；(4)灌区农作物的生长情况；(5)灌区水情和水利灾害情况；(6)灌区其他生态环境及其变迁情况.

同步获得这些影像并进行解析和实时发布才能解决上述问题，为此需要解决如下问题：

(1)选择合理的影像精度并进行定时更新

高精度影像通常很大，而低精度的影像通常不能达到上述要求，因此首先要选择合理的影像精度，并通过与专业机构的合作定时更新影像.

(2)通过建立现场与历史影像对比数据库来识别判断最新影像的信息，并由专业合作公司校对解析影像信息.[1]

(3)选择一个整合和处理影像的软件平台

经过比较对影像的整合与后台处理采用ArcGis平台，主要原因是考虑到到有数100 G的卫星影像图和未来数1 000 G历史卫星影像，同时，ArcGis平台是目前世界上功能最强大的位数不多的处理海量数据的优秀地理信息平台.[2]

(4)发布速度问题的解决.

本项目最终目的是想在浙江省水利专网上发布，在实际实践过程中速度不是很理想，以下方法通过比较可以选择提高数10倍发布速度.

2.2 服务器端确保能访问到数据的措施

其实服务器端为了确保发布的服务能访问到所需的数据，可以采取如下两种措施：

第一种方法是通过数据注册到了服务器，这样服务器会从注册的数据中找到位置列表，并从这些位置列表信息中读取到数据.

第二种方法是不通过数据注册到了服务器，这样在发布的过程中，服务发布的过程中将会自动将数据以文件型复制到发布服务器上，在以后的数据浏览过程中，就会从复制好的文件中读取数据.

这两种方式中，第一种发布速度很快，数据能保持同步更新，如果不切图，浏览速度相对第二种要慢；第二种发布过程较慢，因为需要往服务器拷贝和压缩成本地数据，且不再与源数据能保持同步，浏览速度要快于第二种.

考虑到在数100 G的地图发布需要采用较快的发布速度，因此采用方法一.但发布快而浏览器速度慢，有利也有弊题.

3 新途径建立赋石灌区生态环境WebGis平台(可对接ArcGis平台)

如果继续使用Arcgis Server发布方式在客户端进行浏览会存在以下几个问题：

(1)昂贵的的平台费用，每个项目是不同地方自然会采用不同服务器则需要购买多套平台，实施后未来推广成本高；仅后台处理用此软件平台而前台采用其他替代软件只要在项目开发方单机上安装一套此平台软件就可以，大部分开发方也已经购置了此软件平台.

(2)由于上面说过的原因实际使用中浏览速度不快(也就是发布快浏览慢).

(3)做个性化功能还是很受平台限制.

在本项目经费等的支持，同时考虑在其他项目如“浙江省巧英水库巡查地理信息平台”曾经开发成功，有一定的经验.因此，最终选择了自己开发个性化灌区WebGis平台，本次通过一段时间的努力又一次完成要达到的功能.平台搭建基本思路如下：

步骤1 实现单张图像移动;

步骤2 实现单张图像放缩;

步骤3 实现多张图像联动;

步骤4 图像分级存放与调用;

步骤5 通过分级管理和调换图像来实现快速缩放;

步骤6 通过建立矢量数据库实现在地图上查找与定位;

步骤7 通过建立矢量数据库加载并且叠加到上述图像图层上形成综合地理信息地图;

步骤8 通过建立矢量数据库与其他的信息关联查询;

步骤9 通过接口其他地理信息平台，本项目是接口Arcgis Server发布时切出的瓦片地图，实现包括卫星影像内容的地图转化或无缝对接到新建立的赋石灌区生态环境WebGis平台.[3]

在Arcgis Server切图时要注意以下细节：

(1)边界问题，如果不设置边界或边界设置不合理，那么瓦片地图就不是我们要的那部分地图.

(2)在发布和切图前，一定要对卫星影像进行坐标系约定，如北京54坐标系，西安84坐标系.否则，在地图上能显示，但瓦片地图上无法找到，因此也就无法接口.

(3)在瓦片输出格式上选择可读格式，如PNG或JPEG等格式，在高级选项卡里选择不压缩格式，也就是普通可读图像格式,从而实现地图信息无缝对接.

通过以上步骤和接口处理可成功建立灌区WebGis专用平台.由于此平台为按需量身定做，去除不需要的功能，软件较小运行速度自然比较快，既省去平台购买费用，并较快实现我们的个性化需求，又能解决运行速度等棘手问题.[4]

4 建立灌区相关数据库对接和整合相关信息

灌区地理信息平台搭建完成后可以方便查询，但如果不建立相关数据库，那么信息量就会不够，再好的平台也会巧妇难为无米之炊，因此为了项目达到更好的效果，我们要建立后台服务数据库，本项目数据库采用SQL2008，而我们灌区地理信息平台矢量层也是在这个数据库中存放.[5]因此，可以无缝对接和快速调用及查询这些信息.

为了实现这一功能，还建立以下数据库：

(1)灌区水资源数据库，对赋石灌区水资源主要是赋石水库水资源信息，包括水质信息;

(2)灌区水情数据库，如渠道实时水位信息;

(3)灌区工程信息库，包括已建工程项目信息和在建工程项目信息;

(4)灌区工程设备信息库，包括泵站和供水管道等;

(5)灌区各渠道流量数据库，包括供灌溉用水量和居民用水;

(6)灌区经济与人口信息库，包括GDP等数据;

(7)灌区监控信息库，包括历史监控数据库等.

建立好这些数据库，就可以通过WEB编程在浏览器上直接查询，也可以整合到地图上进行多维信息查询，达到进一步监视与管理灌区生态环境的目的.[6]

5 结 语

本文在多年的灌区信息化项目开发中总结和提炼基础上编写而成的文章，项目研究表明合理地采用遥感、地理信息等技术可以更有效地解决灌区生态环境等信息的动态监视与管理等诸多问题，从而进一步提升灌区信息化的整体现代化管理水平及灌区水资源综合利用能力.

由于文章涉及内容较多，有些方面仅提纲挈领式提出本人之拙见.希望能起到以点带面并且对您有所启发和提高，也希望能借此抛砖引玉，敬请您批评指正.

参考文献：

[1] 郭景仁,庞连锋.遥感和地理信息技术在灾害防治中的应用[J].科技研究,2014(20)：15-17.

[2] 林高印,谢 放.钱塘江江道三维GIS模型的研究[J].工程地质计算机应用,2005(1)：8-9.

[3] 林高印,谢 放,高队队,等.基于Mapxtreme的WebGis技术在水利信息系统中的开发[J].浙江水利科技，2005(3)：17-19.

[4] 王春光，孙 琦，袁 金.切片地图技术在地理信息公众服务中的应用[J].科技创新导报,2014(11)：6-7.

[5] 李占德.水利工程地理信息数据库建设[J].黑龙江科技信息,2014(17)：31-32.

[6] 施 维.排水地理信息系统及其在管网管理中的应用[J].科技资讯,2014(7)：6-9.