基于GIS的灌区智能管理平台的设计与应用

袁舜承

（浙江省宁波市奉化县机电排灌站，浙江 宁波 315500）

基于GIS的灌区智能管理平台的设计与应用

袁舜承

（浙江省宁波市奉化县机电排灌站，浙江 宁波 315500）

摘要：针对目前灌区节水灌溉自动化程度低、技术相对落后的现状，开发了基于GIS的灌区智能管理平台。该平台采用B/S和C/S相结合的体系结构，采用基于XML的信息交互技术和Map Info与VB的交互集成技术，实现了灌区信息遥感监测处理、水稻生长需水量的计算与测定等功能。通过实际应用表明，该系统具有一定先进性，且系统稳定实用，为系统的推广应用奠定了基础。

关键词：灌区；智能；管理；平台；GIS

1引言

水是生命的源泉，是人类赖以生存和发展的重要核心资源。水利是国民经济发展的重要基础，而水利信息化又是水利现代化水平提高的重要基础和重要标志。而灌区信息化是灌区现代化的基础和重要标志，可以通过信息化达到水资源的最优利用。我国原有许多灌区重建设轻管理，对水资源造成了很大的浪费，灌区信息化建设势在必行。灌区智能管理系统就是利用现代化信息技术，包括GIS、互联网、云技术、物联网等，开发和利用灌区管理的信息化数据和信息，包括采集、通讯、传输、存储、处理、报表、查询、执行等，提高了信息采集、加工、传输、存储、处理、报表、查询、执行的准确性和有效性、实时反馈和提前预测，为灌区行政管理部门或行业决策部门提供科学的依据，提高灌区管理的效率、减少管理成本，达到灌区科学和高效的管理。为此，本文着重论述基于GIS的灌区智能管理平台的设计与应用。

2总体设计

系统采用基于B/S和C/S相结合的信息系统体系结构，B/S的模式主要用来实现灌区的信息查询、共享和发布，而C/S模式主要用来实现灌区系统内部的控制、采集、处理、管理和维护，只有灌区管理员和维护人员才能使用这种浏览方式。信息流向以交互式为主，可对所有图形信息、曲线信息、数据信息以及相关的属性进行编辑、查询、分析、处理、打印等操作。

在B/S结构模式中，采用ActiveX外部组件技术和ASP.net动态网页技术，实现了通过普通浏览器来访问链接Web服务器，实现灌区的信息和数据的动态查询和各种图形数据、属性信息、信息流向的非对称结构查询。在C/S模式中，VB客户端用户的电脑端或手机端应用程序，通过OLE外链接的自动化技术，使客户端软件连接到空间数据库服务器上，访问动态的数据和信息，并通过ODBC数据引擎或LED数据引擎访问数据库，对灌区所有图形信息、状态数据信息、视频信息等进行编辑、查询、分析、打印、处理、合并、执行等操作。数据库服务器端安装了SQLSERVER、Web Server、GISServer等数据库访问软件，GISServer数据库服务程序是一款支持Map-Info程序开发的服务器软件，具有地图编辑、图层管理、图层编辑、地图查询和分析、数据访问等功能。系统总体设计框架如图1所示。

图1系统总体框架图

由图1可知，本系统中，用户分为三类:普通用户、部门用户和系统管理员。普通用户仅有查询、浏览、打印灌区的各种资料、数据、报表的权限，无修改的权限；部门用户除了具有普通用户的权限以外，还具有添加、修改、编辑、维护等权限，并可对各种信息进行处理、分析、编辑、修改、统计、分析和输出，便于进行辅助决策；管理员具有最高权限，可以管理用户、添加用户信息、浏览、修改、处理、报表所有的灌区信息和数据。

（1）查询模块:利用现代遥感遥测技术实现灌区地形、地貌、水情、雨情、灾情、工情、涝情、旱情等自然灾害信息，通讯快速、高效、可靠。提供图形、视频、属性查询功能，并提供条件和信息组合的查询，以达到快速检索，供所有的用户使用。

（2）图形浏览:提供图形的生产、浏览、缩小、放大、移动、标志、测距、鹰眼、旋转、图层控制以及打印等功能。

（3）录入、修改和维护模块:提供图形、视频和属性数据的编辑和维护，包括增加、编辑、删除、移动图形或增加、编辑、删除和修改属性等。

（4）数据统计分析模块:以统计图型、统计表格、条形图、饼图、曲线图、专题图等形式显示、打印。

（5）输出模块:提供图形和视频的输出和状态数据的输出，系统可以输出灌区的平面图、立体图、实施图、施工图以及专项图等，还可以统计图、报表输出灌区的各类属性。

（6）预测模块：对各个渠道、水库、灌溉区域的供水、需水、供需平衡情况等情况的预测。

（7）优化调度模块:灌区辅助决策、系统查询，确定优化调度方案，实现灌区水资源的合理分配和最优调度。

（8）系统维护:主要用于管理员对用户权限的管理，包括添加、删除、信息纠正等。

在灌区管理信息系统中，涉及的技术很多，本论文重点介绍基于XML的信息交互技术和Map Info 与VB的交互集成技术。

3.1基于XML的信息交互技术

地图软件GIS是一款高新技术，包括空间数据、视频数据、属性数据等编辑和整合，这些数据组织统一采用的表达方式，信息交互浏览器与服务器之间。采用微软的XMLDOM对象实现浏览器和服务器的通信，采用XML国际通用格式数据传输，处理XML国际通用数据，使用XMLDOM传输、显示和实现数据的查询。

（1）构造ASP文件URL；

（2）创建对象事例XMLDOM；

（3）调用对象XMLDOM；

（4）解析返回结果。

下面是客户端主要代码：

strURL=“qry.asp ID=1001”

SetdocSubmit=CreateObject(Microsoft.XMLDOM)

docSubmit.load(strURL)

SetdocReceive=CreateObject(Microsoft.XMLDOM)

docReceive.async=False

docReceive.load(result.xm l)

服务器端的ASP.net文件根据序列号，通过ADO.net访问数据库，将获得的结果存储在Result文档中，并利用Response返回给客户端显示。

3.2基于Map Info与VB的交互集成技术

基于MapInfo.net与VB.net的交互集成技术就是以Map Info.net作为后台存储数据库服务器，来存储地理空间数据、视频数据、管理图形数据；VB.net作为前台软件开发工具，开发客户端应用程序、处理响应返回事件、控制Map Info.net地图和编辑视频数据等；通过OLE.net自动化超链接外部程序实现集成链接，使得Map Info.net地图和编辑视频数据在VB.net中可视，可用VB.net编程外部工具访问它，形成了主从结构。Map Info作为后台进程可以在本地服务器上运行，VB.net开发的客户端应用程序OLE. net嵌入并生成Map Info.net对象，利用CallBack.net回调函数进行前后台的信息交换，实现系统的数据管理、分析、决策、打印、查询等功能。基于OLE.net技术的Map Info.net与VB.net集成开发其难点在于CallBack.net、Map Info.net数据访问服务器对客户程序地图窗口的反应叫CallBack.net。客户程序必须通过CallBack.net与后台Map Info.net建立正向、反向的联系机制，Map2Info.net的事件，自动向客户端发消息，客户端通过操纵对象接口Map Info.net实现集成。

使用CallBack.net来获取图形窗口，点击位置和两点间距离，在ClassModule中，回调函数Map CallBack.net，调用两个子过程:Get.net SelectPoint. net、Get Length.net，然后在VB.net中，回调功能处理两种操作。实施回调的关键程序如下:

Publicmap.netasObject

Public call.netasObject

MapApp.do.net SetApplicationWindow

Setcback=New MapCallBack

MapApp.SetCallBack cback

MapApp.do Create

GetSelectPoint

mapApp.do

随着当前计算机网络技术的发展，拓宽GIS技术的发展和应用，实际应用到了灌区GIS技术上。

4案例分析

采用新途径建立宁波奉化某灌区的案例，同时考虑应用在其他项目，如“浙江省宁波奉化某灌区巡查地理信息平台”。因此，最终开发个性化灌区WebGis平台，并通过一段时间的努力完成了要达到的功能。平台搭建基本思路如下：

步骤1：单张或多张图像移动。

步骤2：单张或多张图像放缩。

步骤3：单张或多张图像联动。

步骤4：单张或多张图像分级存放、调用。

步骤5：单张或多张快速缩放分级管理和调换图像。

步骤6：建立矢量服务数据库。

步骤7：加载和叠加单张或多张地理信息地图。

步骤8：信息关联查询单张或多张地理信息地图。

步骤9：接口Arc Server单张或多张地理信息地图。

在Arc Server注意细节：

（1）边界问题。边界如果设置不合理，单张或多张地理信息地图就不是那部分地图。

（2）在发布和切图前，一定要对单张或多张地理信息地图卫星影像进行坐标系约定。

（3）在选择可读格式，如png、jpg等格式实现单张或多张地理信息地图信息无缝对接。

通过以上步骤和接口处理，成功开发与应用了灌区WebGis平台。

5结束语

项目针对大中型灌区的信息自动化建设，主要研究并设计了大中型自流灌区智能管理系统，得出如下结论。

（1）灌区信息遥感监测处理。利用高分辨率遥感对研究灌区进行监测分析，获取灌区作物类型分布、水资源分布、渠系分布等空间信息，为灌区智能管理系统提供动态的高精度数据。

（2）灌区农作物——水稻生长需水量的计算与测定。灌溉定额一般通过实测所得，也可以通过理论计算获得。综合考虑当地影响灌溉用水的气象因素，地形因素和水稻生长时期的需水规律的基础上，应用彭曼法推算各设计保证率水稻灌溉定额，具有较好的规律性，计算精度较高。

（3）灌区自动测控系统研究，系统采用视频监控与传感器节点，实现对数据的采集、传输及模糊控制和管理，实现农田土壤墒情的连续在线监测及节水灌溉的自动化控制，为节水灌溉提供依据和保证。

（4）基于GIS的灌区智能管理平台设计。GIS应用系统设计，将其应用到灌区的管理系统之中，实现地理信息与灌区管理信息在同一平台下的结合，为灌区管理部门提供一种新型的、可视化的、高效的管理系统。

（5）希望进一步研究互联网、物联网、云技术等在大中型灌区中的应用。

（6）希望进一步拓展案例，在实施中不断总结和完善。

（7）灌区GIS智能管理平台实现了对灌区各类信息的有效管理、编辑、维护，充分实现了信息共享，大大提高了灌区管理水平，也使各级水利行业主管部门能够及时、全面地了解掌握灌区和行业发展的状况。

（8）灌区信息化改革提升了灌区资料的管理模式和管理水平。灌区工程具有线长、集成结合解决点多、面广、分散的特点，本系统可充分发挥出计算机快速存储、检索信息的功能，并对存储信息进行各种查询、输出，提供便捷地信息查询服务，实现灌区信息的有效利用和现代化管理。减轻了管理人员的劳动强度。

（9）为灌区的管理和决策者提供了科学的依据。

（10）为灌区水资源优化提供了调度和决策依据。

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中图分类号：TP319

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2015）10-0023-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.10.009

收稿日期：2015-07-02

作者简介：袁舜承（1973-），男，工程师，研究方向：水利工程。