婁長江,陳逸民

(寧波市鄞州區(qū)水利水電勘測設(shè)計院,浙江 寧波 315192)

1 問題的提出

隨著GIS的發(fā)展,該技術(shù)已經(jīng)逐漸滲透到各行各業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域。規(guī)劃、國土、交通等部門均相繼建立了自己領(lǐng)域的信息系統(tǒng),并發(fā)揮了巨大作用。為了提高水利系統(tǒng)管理水平,本著管理手段信息化、管理效率實時化原則,運用GIS技術(shù)建立水利信息管理系統(tǒng)勢在必行。

2 建設(shè)目標

借助現(xiàn)代化的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、GIS技術(shù),建立水利地圖數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫,搭建全區(qū)水利信息管理平臺,為水利規(guī)劃、管理、統(tǒng)計提供技術(shù)支持[1]。系統(tǒng)建成后,能夠?qū)崿F(xiàn)全區(qū)水利資源的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化管理。

系統(tǒng)設(shè)計目標如下:

(1)提供及時、準確、全面的水利專題數(shù)據(jù),實現(xiàn)全區(qū)水系電子地圖的直觀展示。

(2)在空間數(shù)據(jù)庫的支持下,實現(xiàn)統(tǒng)計分析自動化、輔助決策智能化。

(3)能夠?qū)ζ渌鼣?shù)據(jù)格式(CAD)的河岸規(guī)劃平面圖、斷面圖數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換入庫,實現(xiàn)河道河岸數(shù)據(jù)的更新。

(4)注重系統(tǒng)的靈活性和可擴展性,可通過2次開發(fā)利用插件式的方式調(diào)用功能動態(tài)庫,保證系統(tǒng)能夠隨著數(shù)字水利業(yè)務(wù)發(fā)展的需求,實現(xiàn)系統(tǒng)的升級。

(5)人機界面友好、數(shù)據(jù)導(dǎo)入輸出方便、幫助信息齊全[2]。

3 系統(tǒng)構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

根據(jù)用戶需求和系統(tǒng)設(shè)計,系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架圖

(1)數(shù)據(jù)倉庫。按照一定的主題域進行數(shù)據(jù)組織,可以存放和管理各種類型的數(shù)據(jù)(信息)資源和系統(tǒng)自身的信息。

(2)構(gòu)件倉庫。實現(xiàn)對功能的倉庫式管理,各種功能被分門別類的組織起來,用來直接支持系統(tǒng)的搭建和配置。

(3)搭建平臺。通過目錄配置、可視化配置和搭建,基于功能倉庫中已經(jīng)有的資源和針對具體業(yè)務(wù)開發(fā)相應(yīng)業(yè)務(wù)插件,從而配置、搭建出各個業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)。

3.2 系統(tǒng)邏輯構(gòu)架

寧波市鄞州區(qū)水利信息系統(tǒng)框架可視為3層結(jié)構(gòu),分別為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、應(yīng)用層。數(shù)據(jù)層為服務(wù)層提供數(shù)據(jù)支撐,包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、水系空間數(shù)據(jù)、相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、相關(guān)經(jīng)濟數(shù)據(jù)4個方面的內(nèi)容。數(shù)據(jù)層由空間數(shù)據(jù)庫引擎和大型數(shù)據(jù)庫構(gòu)成,在DBMS基礎(chǔ)上建立空間數(shù)據(jù)庫,用于存儲、管理和維護各類數(shù)據(jù),建立并維護空間、非空間索引。提供以下基礎(chǔ)性的空間數(shù)據(jù)服務(wù):存儲各種專題數(shù)據(jù),包括空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù),如矢量地圖、遙感影像、空間元數(shù)據(jù)、柵格、地理編碼標準、空間信息可視化規(guī)范等;維護專題數(shù)據(jù)的一致性;建立和維護低級空間索引以及非空間索引;提供基于用戶和角色的安全管理;接受保存和更新數(shù)據(jù)的請求,對數(shù)據(jù)進行基本檢查,保存數(shù)據(jù),返回結(jié)果;接受查詢請求,抽取或裁剪數(shù)據(jù),返回數(shù)據(jù)子集。

服務(wù)層為應(yīng)用層提供圖形和數(shù)據(jù)服務(wù),包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)管理平臺、專業(yè)分析處理平臺、數(shù)據(jù)共享服務(wù)平臺等服務(wù)組件。GIS平臺提供基于SOAP/XML協(xié)議的分布式空間信息服務(wù)機制,對空間數(shù)據(jù)的查詢、訪問、制圖、分析等都以服務(wù)的形式提供。主要表現(xiàn)在通用數(shù)據(jù)訪問服務(wù)(Common Data Access Services)、查詢服務(wù) (Query Services)、空間分析服務(wù) (Spatial Analyze Services)、制圖服務(wù)(Render Services)、投影轉(zhuǎn)換服務(wù) (Projection Services)、空間元數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)、空間定位服務(wù)等。通過數(shù)據(jù)中心和搭建平臺這個統(tǒng)一的平臺,為應(yīng)用層提供各項服務(wù)。

應(yīng)用邏輯層是提供應(yīng)用系統(tǒng),包括水利專題數(shù)據(jù)管理、水利信息查詢分析、水域管理分析、岸線規(guī)劃數(shù)據(jù)導(dǎo)入、輔助工具、系統(tǒng)維護管理6大功能模塊。通過6大功能模塊的支持,最終建立起寧波市鄞州區(qū)水利信息管理平臺,為水系的規(guī)劃、管理、建設(shè)、統(tǒng)計等業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐。

總體邏輯構(gòu)架詳見圖2。

圖2 系統(tǒng)邏輯構(gòu)架圖

3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)構(gòu)架

3.3.1 數(shù)據(jù)組成

鄞州區(qū)水利信息管理系統(tǒng)所管理的數(shù)據(jù)主要包括4大部分,即基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù),水系空間數(shù)據(jù),相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和相關(guān)經(jīng)濟數(shù)據(jù)。其中基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),地理數(shù)據(jù)按照其存儲結(jié)構(gòu)可以分為點類數(shù)據(jù)、線類數(shù)據(jù)和面類數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)組成框圖如圖3所示。

3.3.2 數(shù)據(jù)模型

該系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型如圖4所示。

該系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型將現(xiàn)實世界中的各種現(xiàn)象抽象為對象、關(guān)系和規(guī)則,各種行為(操作)基于對象、關(guān)系和規(guī)則,使模型更接近人類面向?qū)嶓w的思維方式。該模型具有以下特點:

圖3 數(shù)據(jù)組成框圖

圖4 數(shù)據(jù)模型框圖

(1)真正的面向地理實體,全面支持對象、類、子類、子類型、關(guān)系、有效性規(guī)則、數(shù)據(jù)集、地理數(shù)據(jù)庫等概念。

(2)對象類型覆蓋GIS和CAD對模型的雙重要求,包括:要素類、對象類、關(guān)系類、注記類、修飾類、動態(tài)類、幾何網(wǎng)絡(luò)。

(3)具備類視圖概念,可通過屬性條件、空間條件和子類型條件定義要素類視圖、對象類視圖、注記類視圖和動態(tài)類視圖。

(4)要素可描述任意幾何復(fù)雜度的實體,如水系。

(5)完善的關(guān)系定義,可表達實體間的空間關(guān)系、拓撲關(guān)系和非空間關(guān)系?？臻g關(guān)系按照9交模型定義;拓撲關(guān)系支持結(jié)構(gòu)表達方式和空間規(guī)則表達方式;完整地支持4類非空間關(guān)系,包括關(guān)聯(lián)關(guān)系、繼承關(guān)系(完全繼承或部分繼承)、組合關(guān)系(聚集關(guān)系或組成關(guān)系)、依賴關(guān)系。

(6)支持關(guān)系多重性,包括1-1、1-M、N-M。

(7)支持有效性規(guī)則的定義和維護,包括定義域規(guī)則、關(guān)系規(guī)則、拓撲規(guī)則、空間規(guī)則、網(wǎng)絡(luò)連接規(guī)則。

(8)支持多層次數(shù)據(jù)組織,包括地理數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)集、數(shù)據(jù)包、類、幾何元素、幾何實體、幾何數(shù)據(jù)。

(9)幾何數(shù)據(jù)支持向量表示法和解析表示法,包括折線、圓、橢圓、弧、矩形、樣條、bezier曲線等形態(tài)。能夠支持規(guī)劃設(shè)計等應(yīng)用領(lǐng)域。

4 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)建成后主要具備以下幾個功能:

(1)水利專題數(shù)據(jù)管理維護功能。能對河流、湖泊、水庫、河岸線、水位線、河埠頭、堤壩、橋梁等水利專題數(shù)據(jù)進行編輯、更新維護。

(2)水資源信息查詢分析功能。實現(xiàn)對河流、湖泊、水庫、橋梁、堤壩、河岸線等水利相關(guān)數(shù)據(jù)信息的定位、范圍條件查詢、統(tǒng)計、以及多媒體資料管理。

(3)水域管理分析功能。實現(xiàn)河岸線、水崖線歷史數(shù)據(jù)管理,以及現(xiàn)狀與歷史對比分析,并輸出圖形和報表數(shù)據(jù),為水政查處非法侵占河道提供執(zhí)法依據(jù)。

(4)河道規(guī)劃數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能 (CAD數(shù)據(jù))。能對CAD格式的河岸規(guī)劃平面圖、斷面圖數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換入庫,實現(xiàn)河道河岸數(shù)據(jù)的更新。

(5)其他一些輔助管理功能。能提供查詢、檢索、統(tǒng)計、定位、標注、量算等豐富工具,提供任意范圍、條件圖形的裁剪、輸出和打印。

(6)系統(tǒng)管理維護功能。能進行權(quán)限管理和系統(tǒng)設(shè)置。

5 結(jié) 語

該系統(tǒng)是基于GIS技術(shù),面向地理實體,能夠?qū)θ珔^(qū)水利數(shù)據(jù)進行管理。建成后具有查詢、分析、決策等功能,能夠形象地為本區(qū)水利部門服務(wù),使水利信息管理更加科學(xué)高效、水資源調(diào)配更加合理、行政執(zhí)法更具嚴謹。

[1]王剛.基于MapGIS和ArcView城市水利地理信息系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報 (理工版),2003,28(6):11-15.

[2]蘭燕,劉珊紅,婁長江.公路基礎(chǔ)信息系統(tǒng)的分析與設(shè)計[J].四川測繪,2004,27(1):23-25.