灌区GIS管理系统建设方案

#灌区GIS管理系统建设方案目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"建设背景 3\o"CurrentDocument"项目定位 3\o"CurrentDocument"灌区GIS应用的特点 4\o"CurrentDocument"灌区的数据特点 4\o"CurrentDocument"灌区GIS应用的主要发展趋势 5\o"CurrentDocument"项目建设内容 8\o"CurrentDocument"灌区数据库建设 8\o"CurrentDocument"灌区信息采集管理系统 10\o"CurrentDocument"灌区量测水管理系统 14\o"CurrentDocument"灌区水费计收管理系统 14\o"CurrentDocument"灌区工情及巡检管理系统 15\o"CurrentDocument"灌区防汛管理 16\o"CurrentDocument"灌区配水调度管理 17\o"CurrentDocument"灌区网站管理系统 17建设背景在水问题日益严重并引起政府专家民众广泛关注的今天，地理信息已经广泛应用于灌渠信息化的各个方面。如防汛抗旱，山洪灾害预警，水土保持，水资源与水环境，农村水利，灌区信息化等领域，如西南的干旱，干旱位置的分布，救援的路线分析，旱情信息的发布等凸显了GIS在防汛抗旱中的应用。地理信息系统技术在水利行业应用的深度和广度如何落实到提高管理人员业务敏捷性、并将服务切实惠及每个普通公民，是目前水利GIS应该更深一步思考的问题。灌区信息化系统是在全国大型灌区广泛调研的基础上，根据灌区的业务特点，经过分析、抽象、提炼后，形成符合灌区实际应用的管理平台系统，系统引入了丰富的创新思维，采用多种领先的技术，在业务应用、产品理念与技术层次上，都具有较高的水平。近年来随着工程一期、二期以及民情调水工程的实施，灌区涉及到的内容越来越繁杂繁杂，涉及的应用也比较广泛，像水雨情以及土壤墒情的遥测、闸门的监测监控；还有水利工程的管理、用水调度管理；以及电子政务等等，各部分业务都具有各自的特色，灌区信息化管理软件系统采用平台化理念，打破传统软件一类业务应用开发一款软件的形式，全新设计，以服务式GIS为载体，将灌区各类综合业务整合到统一平台中，极大方便用户使用。项目定位1）灌区GIS管理是一种全新的管理理念。无论是工程建设还是生产管理，决策者要充分利用信息资源，通过整理、分析和量化各种指标作为决策依据，避免“经验论”和“拍脑袋”决策。2）灌区GIS管理是一种高效的管理手段。通过将历史信息和动态实时信息作为生产调度和绩效考核的标准，结合机构改革实现各部门之间的信息共享，使管理目标更加具体明确，部门之间协调得力，最大程度完善管理体制和提高管理水平。3）灌区GIS管理是一个全面的管理系统。这个系统由硬件和软件构成，硬件是基于计算机、自动控制、信息网络技术的集信息采集、目标控制和信息传输为一体的集成化信息系统；软件则是能使硬件发挥最大效用的，将信息整理、计算、分析，以实现辅助决策、科学调度的计算机应用软件系统以及相应的管理制度和管理方式的总称灌区仃正应用的特点灌区的数据特点灌区数据有明显的空间特性灌渠数据大部分具有空间属性，水资源分布、水工程建设区位选择、防洪调度等无不与空间位置有关。要对灌渠信息进行综合分析，一般的统计软件难以做到，也不直观。将灌渠信息与空间信息处理技术相结合，以基础地理信息为背景，以业务工作为目标，实现多专题专业数据叠加显示，有利于灌渠数据的充分利用和水利业务的深入研究。灌区数据海量性我国领域广阔、河湖众多，灌渠数据量巨大。灌渠信息化建设卓有成效的今天，灌渠通过分布于各个地上、地下河流，湖泊，水库的测站以及通过遥感等先进的工具建设了大量的灌渠数据。灌渠数据种类多、分布广、更新快，使灌渠数据极其庞大，如何将这些长时间、广范围、多种类的灌渠数据建库管理，并加载到系统中浏览查询，是水利GIS的重要内容。灌区数据多源性灌区数据种类繁多，结构复杂，包括基础数据、专业灌渠数据、遥感数据、文本格式的数据等。基础数据来来自于相关行业的积累和共享，数据格式不一。专业灌渠数据，来自于灌渠测站监测数据和灌渠普查数据，数据格式有文档格式、数据库格式，也有各种格式的地图。遥感数据来自于航拍、卫星、地面雷达等搭载的不同分辨率、不同尺度、不同投影方式的传感器。这些来源多样、格式各异的数据如何实现“一张图”管理模式，需要GIS技术做大量工作。灌区数据的关联性地球圈的水循环，使得灌渠信息之间具有明显的关联性特征，如河流的上下游关联，河流与湖泊，水库的关联等自然形成的关系，形成河流的汇聚关系，流域的包含和划分关系。各种水利工程设施，如闸坝，泵站，水文站，取水口，输配水系统等，与自然河湖水系具有关联关系。除了前面的这些空间上的关系，还有在灌渠管理业务中形成的关联关系，如水利管理部门与其管理的灌渠对象之间的业务关联关系。通过灌渠信息的关联分析，有助于实现灌渠业务管理与辅助决策。灌区数据的时态性经过多年的发展，水利部门已经建成了比较完善的全国水利站网，分布在全国各地的水文站，水位站，雨量站，墒情监测站等各类监测站，可以实时（或者近实时）的采集各类水利相关数据，其中灌渠的监测是重点。数据的获取和更新往往以小时计算，如何对这些动态的实时数据进行管理，分析，以及使用专业的模型进行计算和动态显示，是做好灌渠信息系统的一项关键技术。灌区GIS应用的主要发展趋势GIS技术已经成为灌渠管理和决策主要支撑技术，是灌渠建设的重要工具。随着IT技术和GIS技术的发展，目前水利GIS建设正朝着由支撑单独应用系统向基于面向服务共享技术的信息资源共享平台发展，由二维GIS向着二三维一体化方向发展，GIS应用由以展现和表达为主向着模型分析和辅助决策深入应用发展等。.面向服务架构的灌渠信息资源共享平台目前，防汛抗旱、水资源管理、水土保持等信息系统相对独立，信息共享困难，一定程度上造成了资源浪费，特别是导致一数多源等问题，影响了灌渠信息系统的应用。另外，水利部、各流域机构、各省级水利部门的信息系统除统一实施的国家防汛抗旱指挥系统外，不同层级水利部门间信息系统独立性更强，信息来源更是多种多样，信息规范性、标准性等问题突出，信息孤岛遍立，信息共享困难。造成这些信息孤岛、共享困难、应用受限等问题的原因在于缺乏统一的标准、缺乏统一的模型、缺乏兼容的平台。随着“中央一号文件”的颁布实施，水利已步入大发展的阶段，水利业务逻辑的变动将会极大增多，业务逻辑的变动对灌渠信息信息系统的建设带来了挑战。特别在这种变动的情景下，还需要业务应用迅速搭建，并尽快投入稳定运行。对于应用单位来说，若不能根据业务需求的变化快速的改进系统，投入大量人力、物力和资金的系统刚刚建成，在需求面前很快落伍。空间信息建设周期长、应用困难与水利业务系统需要快速建设之间的矛盾越来越突出。与此同时，随着SOA、ESB、RIA、服务GIS等技术的发展，为国内水利行业业务应用带来更多选择和更好服务的同时，也为现有系统的升级、新老系统的过度和集成带来了挑战。基于行业标准的数据模型和水利专业分析应用模型，建设基于SOA架构的软件和服务接口一体化的水利空间信息共享服务平台，形成信息整合、共享和业务应用扩展的信息化系统搭建新模式，这将从标准规范、数据模型、平台等层面为信息共享、系统升级等提供支撑。基于面向服务共享的灌渠信息资源共享平台，行业内众多的二次开发商，可以结合特定的水利及信息系统需求特点，快速建设针对业务或某一特定用户领域的应用系统。在这些应用建设过程中，下游开发商无需再独立完成底层空间信息系统的开发、维护和数据建库等工作。真正是用户关注业务需求，使系统开发商关注需求的实现，通过调用标准化的GIS数据和服务，快速建设各种专业水利业务系统。.二三维一体化GIS应用趋势历经了四十余年的发展，二维GIS技术早已进入了成熟期。二维的矢量地图、DEM、遥感影像地图叠加的显示方式也成为通用的地图展现模式。二维矢量地图可以很直观地展现地理要素在水平空间上的相对位置，同时可以基于矢量数据实现信息搜索功能。二维遥感影像地图可以比较真实地展示现实世界的实际地表情况，比如水利相关业务实体、水利工程设施的基本外观、分布情况，植被情况等。与二维GIS相比，三维GIS有其独特的优势。三维GIS因更接近于人的视觉习惯而更加真实，DEM、DOM数据及三维模型数据能更直观反映现实世界的空间特征，同时三维能提供更多信息，能表现更多的空间关系。无论单位用户还是个人用户，都对三维有迫切的需求。若技术完善和成本方面能得到突破，三维GIS必将走向成熟应用。单独的二维GIS无法满足未来发展的需要，同样，目前单独的三维GIS也不能满足应用要求。尽管三维GIS有二维GIS不可比拟的优势，但在相当长时间内还无法完全替代二维GIS。此外，二维也有比三维更宏观、更抽象、更综合的优点，在部分应用中也需要忽略真实细节呈现关键信息，此时二维就可能比三维更合适，二维GIS有长时间存在的价值，一时难以割舍。因此，发展二三维一体化的GIS应用，是未来的发展方向。GIS用户和应用开发商已经认识到二维和三维结合的必要性，在三维GIS基础软件功能还不够完善的情况下，采用二维GIS基础软件和三维GIS基础软件相结合的方式开发应用系统。二维GIS提供管理能力，是“实力派”，三维可视化软件具有良好的可视化效果，是“偶像派”，二者结合开发应用系统的方式在一定程度上实现了“实力派”与“偶像派”的整合。但是，拥有优秀可视化效果的三维软件的厂商往往缺乏强大、成熟的二维GIS软件，而主流的二维GIS平台厂商的三维软件却差强人意。应用开发商不得不整合分别来自不同厂商的二维GIS软件和三维软件，二者在数据模型、数据结构和系统架构上都不一致，以至于应用系统的二维和三维部分貌合神离，甚至同样的数据要在两种软件中分别存储一份，不仅增加了数据冗余，而且增加了数据更新维护的代价。GIS平台厂商们现在正在致力于新一代与二维一体化的、面向管理和分析的三维GIS软件的研发工作，相信在未来2〜3年内，新的产品将相继面世和成熟，并逐渐取代现在的过渡性三维GIS软件，从而真正解决三维GIS软件的深度应用问题。.水利专业分析模型与GIS平台的深入融合应用趋势水利领域模型与GIS平台的融合对于业务系统的建设至关重要，关系到能否解决水利的问题，能否适应水利需求。水利领域模型主要包括水文模型、水力学模型、水资源模型、水环境模型等，这些模型在防汛抗旱、水资源管理、水环境监测等业务中得到广泛应用。目前，国内的科研单位立足于国内实际，有了部分分布式水文模型的研究成果，水文模型的实现需要与GIS平台软件紧密的融合，甚至需要GIS平台软件为模型的开发提供相关的接口，融合了领域模型的GIS平台软件研发是今后一个重要的发展趋势。但是，大量的水利专业模型目前无法与GIS融合，两者相对独立，限制了GIS在辅助决策分析方面的应用。结合GIS和水文分析的分布式水文模型的研究与应用已经日趋成熟，一些GIS厂商正致力于各种水利专业模型与GIS平台的深入融合，以更好的满足水利信息化的需求。4.项目建设内容灌区数据库建设（1）灌区空间数据库灌区空间数据库建设将结合国家建设的已有成果，遵循GIS规范，形成行业内地理信息数据库群。主要包括六种类型数据库，各数据库的内容是：＞灌区地形数据库（DLG）:地形数据库是将灌区基本比例尺地形图上各类要素包括水系、境界、交通、居民地、地形、植被等按照一定的规则分层、分类编码、采集、编辑、处理建成的数据库。根据灌区基础地理信息系统总体设计，地形数据库的比例尺分1：100万、1:5万、1:1万和1：2千四级。＞地名数据库:是地形图上的各类地名注记包括居民地、河流、湖泊、山脉、盆地、自然保护区等的名称，属性特征如类别、政区代码、归属、网格号、交通代码、高程、图幅号、图名、图版年度、更新日期、X坐标、Y坐标、经度、纬度等。地名数据库的比例尺系列与地形数据库相同。＞数字栅格地图数据库（DRG）:数字栅格地图数据库是将已经出版的地形图进行扫描，经过几何校正、色彩校正和编辑处理，建立的栅格数据库。＞数字正射影象数据库（DOM）:正射影象数据库是将航空影像扫描数据或航天遥感数据，经过辐射校正、几何校正，并利用数字高程模型进行投影差改正，有时附之以主要居民地、地名、境界等矢量数据建成的数据库。影像可以是全色、假彩色或真彩色。其比例尺系列与地形数据库相一致。＞数字高程模型（DEM）:数字高程模型是按照一定的格网间隔采集地面高程而建立的规则格网高程数据库，简称DEM。可利用已采集的矢量地貌要素（等高线、高程点）和部分水系要素作为原始数据，进行数学内插获得。也可以利用数字摄影测量方法，直接从航空摄影影像采集。>土地利用分类数据库:土地利用分类数据库是利用最新航空或航天影像数据，按照标准的分类和编码，自动或半自动进行解译形成的多边形图形数据库。利用土地覆盖数据库可以为配水调度提供基础数据。(2)灌区业务数据库气象数据库：气象数据库除了存储国家、地方气象台的短中长期预报外，还存储灌区灌溉实验站的实时天气预报，这些数据是制定配水计划的依据之一。气象数据库划分成长期气象数据表、中期气象数据表和短期气象数据表。水文数据库:水文数据库主要存储水位、流量和雨量数据。雨量数据划分成实时降雨量数据表，日降雨量数据表，旬降雨量数据表，年降雨量数据表，灌区逐年水资源流入流量/流出流量数据表，年配水计划和实施结果数据表。水位数据划分成实时水位数据表、日平均水位数据表、旬平均水位数据表、月平均水位数据表。流量数据划分成实时流量数据表、日水量数据表、旬水量数据表、月水量数据表。水环境数据库:水环境数据库划分成地下水位数据表、含盐量数据表、氨氮含量数据表、含沙量数据表、重金属含量数据表和大肠杆菌含量数据表。运行数据库:运行数据库分为闸门运行数据表、闸门运行事故记录数据表、水泵运行数据表、水泵运行事故记录数据表、电站运行数据表、电站运行事故记录数据表。工情数据库:工情数据库划分为渠首枢纽(闸、坝)情况数据表、渠道情况数据表、水闸情况数据表、倒吸虹情况数据表、渡槽情况数据表、隧洞情况数据表、其他建筑物情况数据表。工程特征数据库:工程特征数据库划分为渠道特征数据表、水闸特征数据表、倒虹吸特征数据表、渡槽特征数据表、隧洞特征数据表、其他建筑物特征数据表。农作物生长数据库:农作物生长数据库划分成土壤数据表、作物生长数据表、田间工程设施数据表。管理数据库:管理数据库划分成灌区资源情况数据表、经济情况数据表、人事档案数据表、财务情况数据表、调度情况数据表、水费收缴情况数据表、渠系绿化情况数据表、工程建设情况数据表。源信息及其属性数据库:源信息采用多媒体表现形式记录并展现灌区的地理、建筑物的历史及现状，有助于灌区水管理调度的决策支持。源信息属性数据库划分成地理信息数据表、渠系建筑物数据表、工程状况数据表。源信息除了其属性外，以文件为单位进行存储，容量比较大。灌区模型数据库：主要用于存储各种水利调度模型等方面的信息。4.2灌区信息采集管理系统系统采用多源电子地图数据融合技术，在GIS基础上，整合二、三维空间数据资源，实现各种资源的交互应用。灌区信息采集管理主要对水情监测、雨情监测、墒情监测、闸门远程监控、视频监控、地下水监测、气象监测等监测和监控信息进行采集与处理，为系统中对数据、图像、视频等信息的查询、统计分析、决策指挥提供基础信息支撑。针对灌区具体情况，灌区信息采集处理系统可以对人工监测、自动监测等方式的各类量测数据进行维护、查询和统计，为灌区管理人员提供方便、快捷的管理方式。本系统能够为灌区管理单位提供准确、及时的各种采集信息数据，并可以基于预先制定的预警方案能够进行不同形式的防汛预警，为灌区的水资源合理监控、调度提供准确及时、可靠的基础信息服务。具体的监测内容如下：（1）水位监测管理在地图上显示各水位监测点的空间位置，同时可显示水位监测点接收的水位数据（所监测的渠道水位下面同上）（2）流量监测管理在地图上展示流量监测点的位置，同时显示包括各监测点接收的实时和历史流量数据（流量实际是由水位换算过来的，所以流量的监测点实际上和水位监测点是一样的。）（3）闸门开度管理在地图上展示灌区各闸门的空间位置，并且可查询闸门的属性信息，并在地图上通过符号展示闸位监测点接收的闸位数据（所监控的闸门开启高度数据）

»♦待身再K»4ea«i±-»♦待身再K»4ea«i±-Q 邑骷।出0££IWfdMVfeH■纂•■-医理厂Hi㈤”■，审二幻05m 155£10^<M <DIX]金。即5 L50.已宣正甘北俎■"nnvTia意点也见附网『）医理厂Hi㈤”■，审二幻05m 155£10^<M <DIX]金。即5 L50.已宣正甘北俎■"nnvTia意点也见附网『）610^)2 >0IX]砧安支学西安创传掌联⑥！■即;T»M5…FJE1QXKCUJ2wt_B⑥・川।w在灌区地图上展示各降雨监测点的空间位置，同时显示降雨量的实时和历史信息，并且可以通过空间插值展示降雨的连续空间分布情况。（5）地下水监测系统接收地下水的监测点状数据，通过空间插值模拟整个灌区的地下水空间分布情况。

（6）河流分布展示对景电灌区范围内的河流水系进行地图展示，并可查询河流的属性信息。（7）水库信息管理通过对景电灌区范围的水库进行空间位置信息采集以及属性信息录入，可将各大水库在地图上进行展示，并可查询水库的库容、建造情况、水库水位等信息。

（8）灌区整体展示在地图上展示景电灌区以及子灌区的空间范围、边界，同时可查询灌区的附属设施在灌区地图上叠加显示效果。（9）渠道分布展示展示灌区内各渠道的空间关系，包括主干渠、支干渠、分干渠、斗渠等信息灌区信息采集管理为灌区用户解决了监测中的实际问题，针对不同设备厂家设备，提出了行之有效的兼容整合策略，利用地理信息技术的强大功能，将各个监测点信息直观清晰地展现出来；具有水位超限自动报警功能，为灌区防汛预警系统和灌区配水调度管理系统提供及时的数据信息支持。灌区量测水管理系统灌区量测水管理以水情信息采集为基础，实现水情信息的实时查询、统计分析及水情整编，并结合应用软件开发技术、数据库技术和GIS技术，通过曲线拟合的手段推导适用性较强的水位流量关系曲线，从而根据水位得到流量。为灌区的资源调度、水资源经营、工程建设以及综合利用提供科学依据，为灌区信息化管理工作提供数据基础。灌区量测水管理根据灌区的量测水现状，结合明渠量水规范，将各种量水方法固化到系统中，用户可以方便快捷、直观有效的对所在灌区范围内的重要渠道、闸门、监测站等水利设施的水量信息进行测量、计量（遥测信息可以自动采集至系统中；人工观测信息可以通过观测人员手机短信或手工输入方式传输到系统中），系统根据预先设定的各量水站点的量水方式和参数，选用相应的计算公式，对传输过来的信息进行处理，快速生成相对准确的流量、水量数据，并且可以通过软件模拟水流方向，查看不同测点的水位及流量，为灌区水资源的合理利用、灌区配水调度、防汛抗旱等工作提供有力的支持。灌区水费计收管理系统水费是灌区生存和发展的重要经济来源，是灌区良性运行的基本保障。目前很多灌区还没水费计收系统工程，仍是采用较落后的人工收缴水费的方式，管理方式比较落后，在实际应用中存在诸多弊端。如：水管所不能及时准确的了解各乡镇管理站用水情况，不能及时准确分析和比较各管理站之间灌溉面积等，还会造成水资源、人力、财力的浪费。水费计收管理模块可提高灌区工作人员的工作效率，提高对灌区水费收缴的整个业务流程的信息化管理。灌区水费计收系统根据每个灌区的具体业务特点，对灌区水费结算和统计的整个业务流程进行信息化管理。根据具体的收费业务流程和结算管理对象的不同，在构建水费计收管理系统时有了很大的选择余地，需绞尽脑汁在技术的先进性与成熟性之间求平衡。根据我公司长期从事灌区信息系统开发的经验教训，在保证系统的先进性、可靠性、可扩展性和安全性的前提下，水费计收管理系统使用了组件设计，模块开发以及事务处理等先进的软件设计开发技术，以适应不同灌区的业务处理模式、满足需求的变化以及保护现有投资的需要。通过对多个灌区对水费计收的实际管理需求的广泛调研，在经过分析、抽象，总结了水费计收管理系统的业务流程。中tsa康・，售・■5-f E：*鼻*MH・耽日置YflPM7>»BT中tsa康・，售・■5-f E：*鼻*MH・耽日置YflPM7>»BT父亲日期谢何：tn?tBAf-X■11■wWH■W>411H-ttU«ijmii4»LntllAI*3»□ariarisdl»4l K-h »力»力 ri-34!tt-34k-31H>E034VH.，E U-dH-di M-dAr#»tl»11 *="artl!Hrll嗝方才,U[ nh Jd;H'i *|>.4IMrti>Ml的1* iwl0 rfil啕i/1力 ,*:rtjH5/MAMmrtp咽rjB=»J.»ta*Frh M1-1 ILll 13P It 11 1■ »1I，»I«L||*■»T»+ HIHI #•BE mMr a| 『1 >F 町1litK+HtH!VI H'm@AiHairfffiHQ助Mwl附5△任力不感则刑科息皿m,遍闺灌区工情及巡检管理系统灌区工情及巡检管理GIS系统是针对灌区水利工程台账管理及工程日常巡检工作而设计的管理软件。水利工程设施通常分布在广阔的地域上，传统的手工管理无法表现水利设施的空间信息，即使基于纸质地图，在水利设施工情信息的空间分布方面也缺乏足够的表现力。这对渠道、闸门等水利建筑物的维护管理工作、水资源的合理调度、防汛指挥工作的开展都带来了极大的不便。工程信息管理系统采用GIS技术为主要表现形式，通过地理信息的表现手法，如：地图浏览、地图编辑、GPS绘