曹小虎，崔軍明，趙艷鋒

（山西省運(yùn)城市水文水資源勘測分局，山西 運(yùn)城 044000）

2002 年以來，山西省陸續(xù)安裝了一批地下水動(dòng)態(tài)自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備，且配套管理軟件——山西地下水動(dòng)態(tài)自動(dòng)監(jiān)測 GIS 管理系統(tǒng)（以下簡稱 GIS 管理系統(tǒng)），配套管理軟件側(cè)重于監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)視、控制和數(shù)據(jù)收集，對地下水監(jiān)測站網(wǎng)（包括人工站）的管理、地下水?dāng)?shù)據(jù)的整理分析及各種報(bào)告的制作略有欠缺。

為了更好地解決山西省地下水管理工作中面臨的監(jiān)測設(shè)備及手段落后，數(shù)據(jù)分析方法簡單等問題，水利部“948”項(xiàng)目引進(jìn)了德國的地下水監(jiān)測設(shè)備及配套的 GW-Base 地下水管理系統(tǒng)（以下簡稱 GW-Base 系統(tǒng)）軟件。引進(jìn)系統(tǒng)具有強(qiáng)大的站網(wǎng)和數(shù)據(jù)管理功能，豐富的數(shù)據(jù)分析和報(bào)告制作方法，彌補(bǔ)了目前山西地下水管理系統(tǒng)的不足。

1 GIS 管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

GIS 管理系統(tǒng)采用 C/S 結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫使用 MSSQL2000，客戶端使用 MapX 5.0 地圖引擎，將站點(diǎn)按地理坐標(biāo)分布在地圖上，使得站點(diǎn)管理和資料查詢都非常方便，同時(shí)配以監(jiān)測儀和監(jiān)測井的示意圖，使得站點(diǎn)的運(yùn)行情況一目了然。

系統(tǒng)分為自動(dòng)站管理、資料查詢和監(jiān)測設(shè)備控制等 3 大模塊。

自動(dòng)站管理模塊主要包括：新建、更新、刪除站點(diǎn)信息，查看站點(diǎn)的運(yùn)行情況；添加監(jiān)測設(shè)備的信息，查看監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行情況等。

資料查詢模塊主要包括：查詢某一年份或多年的地下水資料，并具有特征值統(tǒng)計(jì)、資料的整理編輯和導(dǎo)出功能。

監(jiān)測設(shè)備控制模塊主要用于遠(yuǎn)程設(shè)置監(jiān)測設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)。

2 GW-Base 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

GW-Base 系統(tǒng)亦采用 C/S 結(jié)構(gòu)，可采用 MSAccess、MS-SQL 或 Oracle 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

GW-Base 系統(tǒng)可接入 GW-Arc、GW-Doc、GW-Movie、GW-Logger 等 6 個(gè)模塊，它們提供了地下水?dāng)?shù)據(jù)管理、分析和報(bào)告的整套解決方案。

GW-Base 系統(tǒng)的功能包括：

1）靈活的項(xiàng)目分類管理，能完成地下水信息導(dǎo)入與導(dǎo)出，信息處理與入庫，信息查詢與發(fā)布，水資源評價(jià)、規(guī)劃，數(shù)據(jù)庫管理與維護(hù)，可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析有效結(jié)合。

2）對所有涉及地下水的信息進(jìn)行程序化管理，包括可存貯水井、井位置、水井地質(zhì)剖面、鉆孔、樣品、水物理化學(xué)、水位、水溫、流量及地質(zhì)等數(shù)據(jù)?？蓪θ尤掌诤吐窂焦芾恚渲米詣?dòng)采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和圖形管理。系統(tǒng)功能可擴(kuò)展到對土樣、降雨、蒸發(fā)量等觀測數(shù)據(jù)管理分析。

3）對各種水物理和化學(xué)指標(biāo)，自動(dòng)生成系列圖表，自動(dòng)計(jì)算和匯總參數(shù)，設(shè)定監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)值。系統(tǒng)可對水位、水溫和各種水化學(xué)指標(biāo)等創(chuàng)建彩色等值線圖，根據(jù)用戶定制實(shí)現(xiàn)各種圖表表達(dá)。系統(tǒng)結(jié)合利用 Arcview 和Arcmap 功能，使地下水資料的分析展示更加靈活，并可根據(jù)用戶需要，選擇單個(gè)或多個(gè)井在數(shù)據(jù)庫中工作，創(chuàng)建新的井對各種圖層進(jìn)行管理。

特定模塊設(shè)計(jì)將幫助用戶設(shè)置特性化的報(bào)表，通過報(bào)表，用戶可立即瀏覽井的相關(guān)信息如結(jié)構(gòu)、位置、剖面、地質(zhì)巖性、濾管設(shè)置等信息。自動(dòng)創(chuàng)建野外取樣和分析報(bào)告文本，規(guī)范化和簡化日常工作。

3 2個(gè)系統(tǒng)的關(guān)系

GIS 管理系統(tǒng)主要用于對底層監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)視控制和原始資料的收集，GW-Base 系統(tǒng)是上層的基于應(yīng)用的分析系統(tǒng)軟件，它們是上下層級關(guān)系。2 個(gè)管理系統(tǒng)關(guān)系如圖 1 所示。

圖1 2 個(gè)管理系統(tǒng)關(guān)系

4 2 個(gè)系統(tǒng)的整合

為了利用 GW-Base 系統(tǒng)強(qiáng)大的資料管理和豐富的分析功能，對 2 個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了整合。

2個(gè)系統(tǒng)的整合是指利用一定的軟件方法，將GIS 管理系統(tǒng)的水位數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地寫入 GW-Base 系統(tǒng)的水位表中。

4.1 2個(gè)系統(tǒng)的表結(jié)構(gòu)分析

對 2 個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，具體如表1、2 所示。

表1 GIS 管理系統(tǒng)的水位表結(jié)構(gòu)

表2 GW-Base 系統(tǒng)的水位表結(jié)構(gòu)

表1 中，“埋深”指地下水位的埋藏深度；“水位”由地面高程減埋深獲得，屬計(jì)算字段；“異常類型”指埋深數(shù)據(jù)的質(zhì)量類型，分為正常、動(dòng)水位、缺測、插補(bǔ)、井干等 10 種類型；“標(biāo)識(shí)”字段是增量為 1 的自增長關(guān)鍵字字段，在整合系統(tǒng)中用于判斷最新記錄。

表2 中，“水位測量值”相當(dāng)于表1 中的埋深，將表1 和 2 的基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)為一致，2 者即為同一測量值；“基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)識(shí)”，0 代表海平面基面，1 代表參考井孔口，采用黃?；鏋楦叱袒?，所以該字段恒為 0 ；“測量質(zhì)量符號”即為表1 中的異常類型標(biāo)識(shí)符。

從2表的結(jié)構(gòu)看，它們都包含了水位數(shù)據(jù)的關(guān)鍵屬性，而且一一對應(yīng)，所以，只要將測量參考點(diǎn)和高程基面設(shè)為一致，就可將 2 表中的數(shù)據(jù)互相交換。

4.2 2個(gè)系統(tǒng)的整合方案

系統(tǒng)整合設(shè)計(jì)了以下 2 個(gè)方案：

1）轉(zhuǎn)存程序方案，即編寫 1 個(gè)軟件，定時(shí)將 GIS 管理系統(tǒng)最新收集的或者更新的資料寫入 GW-Base 系統(tǒng)；

2）觸發(fā)器方案，使用 MS-SQL 或 Oracle 作為GW-Base 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，編寫 1 個(gè)觸發(fā)器，自動(dòng)將 GIS 管理系統(tǒng)最新收集或者更新的資料寫入 GW-Base 系統(tǒng)。

4.2.1 轉(zhuǎn)存程序的基本實(shí)現(xiàn)

經(jīng)過治療后,對照組患者的臨床治療有效率是60%,觀察組患者的臨床治療有效率是96%,兩組患者的臨床治療有效率對比存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性(P<0.05)。

編寫 1 個(gè)服務(wù)器程序，通過數(shù)據(jù)庫連接字符串或 ODBC 連接 2 個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，定時(shí)讀取 GIS 管理系統(tǒng)的最新數(shù)據(jù)，將其寫入 GW-Base 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的水位表中。

程序中的關(guān)鍵部分如下：

1）定時(shí)，可以通過 2 個(gè)時(shí)鐘控件來實(shí)現(xiàn)；

2）最新數(shù)據(jù)，通過 GIS 管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫水位表的當(dāng)前 ID 值來獲取，包括新紀(jì)錄和更新的記錄；

3）更新記錄，根據(jù)監(jiān)測站編號和監(jiān)測時(shí)間來判斷 GW-Base 系統(tǒng)中有無舊記錄，如有，將其刪除，然后將 GIS 管理系統(tǒng)中更新的記錄寫入。

4.2.2 觸發(fā)器的基本實(shí)現(xiàn)

在 GIS 管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的水位數(shù)據(jù)表中定義 1 個(gè) INSERT、UPDATE 觸發(fā)器，當(dāng)有新的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)更新時(shí)，觸發(fā)器會(huì)自動(dòng)將新的數(shù)據(jù)寫入 GWBase 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的水位表中。

1）根據(jù) GIS 管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫水位表中的當(dāng)前 ID 值，查詢其新紀(jì)錄的監(jiān)測站編號和監(jiān)測時(shí)間；

2）根據(jù)監(jiān)測站編號和監(jiān)測時(shí)間，查詢 GWBase 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫水位表中有無相同記錄，如有，則將其刪除；

3）根據(jù) GIS 管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫水位表中的當(dāng)前 ID 值，查詢當(dāng)前的記錄，將其寫入 GW-Base 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫水位表中。

4.2.3 2 種方案的比較

2 種方案各有優(yōu)劣，方案 1 對數(shù)據(jù)庫的要求較低，但是編制轉(zhuǎn)存軟件比較麻煩，而且多 1 個(gè)軟件，系統(tǒng)就多 1 份維護(hù)成本；方案 2 的數(shù)據(jù)庫成本雖然較高，但是觸發(fā)器的編寫相對簡單，而且更為可靠，同時(shí)也為系統(tǒng)以后的擴(kuò)展和升級奠定了基礎(chǔ)。

這次系統(tǒng)的整合，采用了觸發(fā)器整合方案，運(yùn)行幾個(gè)月來，沒有出現(xiàn)問題，效果令人滿意。

5 結(jié)語

德國 GW-Base 地下水管理系統(tǒng)是地下水從業(yè)人員研究分析及預(yù)測水位、水質(zhì)變化趨勢的專用工具，該系統(tǒng)是目前國內(nèi)外最全面的地下水?dāng)?shù)據(jù)管理分析系統(tǒng)，可以管理幾乎所有的地下水?dāng)?shù)據(jù)及其它資料，同時(shí)提供了對 GIS 分析的支持。消化吸收和 2 次開發(fā)一般會(huì)遇到很多問題，將 2 個(gè)管理系統(tǒng)整合是 1 次較好的嘗試。通過該系統(tǒng)的引進(jìn)、消化吸收及推廣，必將帶動(dòng)山西省乃至全國地下水監(jiān)測和管理工作新局面。

[1]常正，衛(wèi)俊霞，忽守苗. 地下水動(dòng)態(tài)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)研發(fā)[J]. 地下水，2005 (5): 388, 395.

[2]吳法偉，孔慶輝，王宏偉，等. 地下水監(jiān)測站網(wǎng)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 東北水利水電，2006 (11): 29-31, 42.

[3]柳華武，齊晶. 區(qū)域地下水信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)初探[J]. 地下水，2010 (4): 97-98.