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基于GIS技術的水利信息化系統(tǒng)構(gòu)建論文
【摘 要】 簡述了 GIS 技術的設計應用；分析了德州市水利信息組合業(yè)務平臺的設計目標及總體架構(gòu)以及平臺建成后功能預期。
【關鍵詞】 動態(tài)網(wǎng)頁技術；GIS 系統(tǒng)；綜合業(yè)務平臺；水利信息化;B/S 架構(gòu)
GIS 技術作為一種可以將地理信息、地理數(shù)據(jù)、全球定位系統(tǒng)（GPS）以及遙感系統(tǒng)（RS）相互融合的綜合信息處理技術，在水利信息化領域越來越受到人們重視。
1、系統(tǒng)總體設計目標及架構(gòu)分析
德州市水利信息綜合業(yè)務平臺設計思路是按照省水利廳《山東省市、縣水利信息化系統(tǒng)技術要求》、《德州市水利發(fā)展“十二五”規(guī)劃》文件的總體要求，遵循“技術先進、科學合理、安全可靠、經(jīng)濟適用”和“結(jié)構(gòu)化、模塊化、標準化”的設計原則， 參照全省水利綜合應用平臺 “一個中心、一個平臺、一張圖、一張表”的系統(tǒng)建設模式，協(xié)同辦公需求設計的統(tǒng)一綜合應用業(yè)務平臺。
1.1、GIS 系統(tǒng)設計目標
要求平臺配套 GIS 系統(tǒng)不但能實現(xiàn)通用GIS 功能，在電子地圖上進行信息查詢、結(jié)果展示等操作， 還采用了瀏覽器 GIS 技術來實現(xiàn) Web方式的交互。
1.2、B/S 架構(gòu)
本系統(tǒng)所采用的 Browser/Server 架構(gòu)三層模式，即瀏覽器/服務器模式是瀏覽器功能的拓展，是由 Client/Server 二層結(jié)構(gòu)模式發(fā)展來的在瀏覽器應用中的特例。Browser/Server 結(jié)構(gòu)主要是利用了成熟的瀏覽器應用技術，結(jié)合瀏覽器的多種語言腳本和 ActiveX， 用瀏覽器替代專門為操作系統(tǒng)編譯安裝的客戶端才能實現(xiàn)的應用功能，這樣既節(jié)約了開發(fā)成本又減少了后期系統(tǒng)維護的難度，還可以實時更新應用的版本保證與服務器要求客戶程序版本統(tǒng)一。 該項目將數(shù)據(jù)中心處理存儲服務器部署在局信息中心，數(shù)據(jù)采集端部署在揚水站管理處、灌區(qū)管理處、水庫管理處、各縣水務局等。 系統(tǒng)利用瀏覽器實現(xiàn)用戶交互功能，區(qū)分不同的用戶使用權(quán)限，從而進行業(yè)務上區(qū)分與用戶身份辨識，保證數(shù)據(jù)安全。 不僅如此，系統(tǒng)除了具備基本數(shù)據(jù)信息查詢功能外，還可以綜合水利信息、地理信息、氣象信息等數(shù)據(jù)參數(shù)進行數(shù)據(jù)的交叉分析，幫助用戶進行業(yè)務處理。
1）應用層是瀏覽器語言腳本 JSP 腳本，結(jié)合服務器不同的 API（服務接口）可以實現(xiàn)不同功能的動態(tài) Html 網(wǎng)頁。
2） 應用支撐層可以實現(xiàn)系統(tǒng)資源、 公共基礎、系統(tǒng)應用三種應用支撐。
3）后端是數(shù)據(jù)庫層，保存系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)。
2、系統(tǒng)設計
2.1、數(shù)據(jù)庫設計
數(shù)據(jù)庫主要有基礎地理空間、水資源、防汛抗旱、水利工程等四部分組成，內(nèi)容涉及行政區(qū)劃、河界斷面、水利工程、取用水單位、取水監(jiān)測點等地理數(shù)據(jù)信息。
1）基礎地理空間數(shù)據(jù)庫。 可通過水文勘測或國土資源等相關部門獲取后整編入庫。
2）水資源信息數(shù)據(jù)庫。 可在原有的水資源信息數(shù)據(jù)庫中補充完善后整編入庫。
3）防汛抗旱地理信息數(shù)據(jù)庫。 主要來自兩個方面數(shù)據(jù)整合，一是原有的防汛抗旱信息平臺數(shù)據(jù)補充完善，二是氣象部門的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。
4）水利工程地理信息數(shù)據(jù)庫。 主要整合原有數(shù)據(jù)資源進行人工錄入或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
2.2、應用支撐層設計
應用支撐層包括軟件支撐和硬件支撐。 在云計算模式下，德州市水利信息化系統(tǒng)利用 GIS 技術， 將水利基礎設施數(shù)據(jù)資源進行標準化處理，形成一個標準化 GIS 數(shù)據(jù)資源池，利用云服務技術，將 GIS 數(shù)據(jù)資源根據(jù)業(yè)務需要組裝成獨立的數(shù)據(jù)資源作為服務對外提供，從而實現(xiàn)信息資源的安全有效共享和信息的綜合與主題化服務。 應用支撐層對水利數(shù)據(jù)中的 GIS 數(shù)據(jù)整合，實現(xiàn)統(tǒng)一標準數(shù)據(jù)源、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理與展現(xiàn)、統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換接口，建立統(tǒng)一的 GIS 數(shù)據(jù)資源環(huán)境和共享交換體系。
1）GIS 數(shù)據(jù)服務。 提供基礎 GIS 地理空間數(shù)據(jù)及其分析服務。 一般由應用系統(tǒng)開發(fā)人員使用以展示二維和三維數(shù)據(jù)，并且可以進行數(shù)據(jù)關系化管理以及判斷分析。
2）地理信息（GIS）后臺服務。 是以 GIS 服務為基礎，水情信息、雨晴氣象、災害預警等數(shù)據(jù)為依據(jù)，預留出的供客戶交互端使用的硬件開發(fā)接口，是方便開發(fā)人員開發(fā)交互程序的保證。
以上兩個服務構(gòu)成整個業(yè)務平臺的 GIS 系統(tǒng)后臺 API（服務接口），然后通過以下各個應用層系統(tǒng)模塊結(jié)合動態(tài)網(wǎng)頁調(diào)用與呈現(xiàn)。
2.3、應用層動態(tài)網(wǎng)頁功能性設計
本系統(tǒng)應用層動態(tài)網(wǎng)頁功能設計將涵蓋辦公應用、防汛抗旱減災、基礎水利設施建設、工程管理等功能。 以不同登錄用戶權(quán)限和功能服務，將業(yè)務應用動態(tài)頁面劃為兩個層次部分：管理局（處）層和水利局信息中心層。 管理局（處）層業(yè)務應用包括：水庫綜合信息管理系統(tǒng)、灌區(qū)綜合信息管理系統(tǒng)； 水利局信息中心層業(yè)務應用包括：
供水管網(wǎng)系統(tǒng)、移動互聯(lián)應用系統(tǒng)。
1）水庫綜合信息管理系統(tǒng)。 本系統(tǒng)通過瀏覽器技術，在客戶端屏幕上用動態(tài)網(wǎng)頁的形式為用戶提供水閘水位、雨量、流量、水閘的運行狀態(tài)、及洪水動態(tài)預報和設備自動控制功能以及泵站機組運行狀態(tài)、視頻等水庫關鍵運行信息的在線監(jiān)視預警功能。
2）灌區(qū)綜合信息管理系統(tǒng)。 本系統(tǒng)客戶端呈現(xiàn)形式與水庫綜合信息管理系統(tǒng)相同，實現(xiàn)對灌區(qū)水資源的合理配置及調(diào)度決策；灌區(qū)防汛管理主要是結(jié)合 GPS 技術對灌區(qū)進行防汛預案管理、實時指標設置、實時監(jiān)視、實時過程線、人員管理、預警設置、發(fā)送短信、短信查詢等操作。
3）供水管網(wǎng)管理系統(tǒng)。 本系統(tǒng)應用地理信息技術管理供水設施的空間分布和屬性信息，不僅使得深埋在地下的管道在圖面上清晰展示，而且為規(guī)劃設計、工程管理、事故處理提供有效支撐。
并采用數(shù)據(jù)挖掘技術、GIS 空間分析技術對全部供水管網(wǎng)信息進行判斷、過濾和集中處理，顯示最終結(jié)果與參考依據(jù)，以實時的可視化方式對整個供水系統(tǒng)供水流程進行智能化管理。
4）移動互聯(lián)應用系統(tǒng)。 系統(tǒng)采用移動互聯(lián)網(wǎng)技術， 充分利用手機 3G 無線網(wǎng)絡、 全球定位（GPS）先進技術手段，開發(fā)基于各類智能終端操作系統(tǒng)的 app 應用。 滿足水利行政人員外出時對水情信息、雨情信息、工情信息管理查詢的需要，交互式地完成個人對監(jiān)控信息的掌握，為工作人員提供真正的實時辦公手段。
3、系統(tǒng)預期功能
1）直觀實時把握運行各項水利數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)中心為基礎實時綜合參考處理決策命令，提升決策層準確性和辦公強度，降低錯誤概率。
2） 利用 GIS 數(shù)據(jù)服務可以已可視化的方式實時定位水利信息地理坐標方便數(shù)據(jù)管理操作。
3）對緊急情況應變能力大大提升。
4） 對水利海量數(shù)據(jù)進行有效統(tǒng)一管理降低產(chǎn)生數(shù)據(jù)冗余。
5）提升團隊工作的協(xié)同辦公能力，綜合業(yè)務水平有效加強。
6）采用 B/S 三層結(jié)構(gòu)避免重復開發(fā)、安裝系統(tǒng)應用，節(jié)省辦公系統(tǒng)資源。
7） 采用瀏覽器作為客戶端用戶無需經(jīng)行專門培訓，只需分配相關用戶權(quán)限登錄即可進行辦公操作簡單快捷。
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