郝海斌

(山西省興源供水開(kāi)發(fā)中心,山西太原 030002)

長(zhǎng)治市水資源管理信息系統(tǒng)建設(shè)

郝海斌

(山西省興源供水開(kāi)發(fā)中心,山西太原 030002)

地理信息系統(tǒng)(GIS)是一個(gè)開(kāi)放性的平臺(tái),具有高效的數(shù)據(jù)維護(hù)能力和強(qiáng)大的檢索查詢(xún)與分析功能。介紹了G IS技術(shù)支持下的水資源管理及其決策支持系統(tǒng)的主要特點(diǎn)、總體構(gòu)成和主要功能。利用 arcview技術(shù)開(kāi)發(fā)了長(zhǎng)治市的水資源管理信息系統(tǒng),其中包括信息查詢(xún)、數(shù)據(jù)庫(kù)集成與更新、數(shù)值模擬、數(shù)據(jù)處理和專(zhuān)題制圖等關(guān)鍵問(wèn)題。為該地區(qū)水資源管理和決策提供了有效的手段。

水資源管理;地理信息系統(tǒng);長(zhǎng)治市

在水資源管理工作中,需要收集大量的與水資源有關(guān)信息資料,這些信息資料是水資源管理和決策的重要依據(jù)。水資源具有動(dòng)態(tài)分布和動(dòng)態(tài)變化的特點(diǎn),其開(kāi)發(fā)利用涉及到氣象、水文、地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境、土地利用及社會(huì)經(jīng)濟(jì)等多方面的因素,各因素的時(shí)空變化及其相互關(guān)系的信息量十分龐大。傳統(tǒng)的信息管理方法,在技術(shù)上越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代水資源管理的需要。地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)是在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下,能夠?qū)崿F(xiàn)信息采集、貯存、管理、分析、處理及輸出的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)的一個(gè)顯著特征是它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空間數(shù)據(jù)的分析、處理和管理。GIS除了具有存儲(chǔ)管理屬性數(shù)據(jù)的能力外,還具有存儲(chǔ)管理表征空間定位和拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)的能力。GIS的這些特點(diǎn)正適合對(duì)水資源信息資料的管理。

Arcview被稱(chēng)為個(gè)人桌面 GIS,是美國(guó) ESRI公司推出的普及型 GIS軟件。它適用于中小規(guī)模的 GIS項(xiàng)目。ArcView的菜單、按鈕、工具條、窗口等都可以很容易地實(shí)現(xiàn)用戶定制。同時(shí)ArcView內(nèi)置了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)腳本語(yǔ)言Avenue,可以借此進(jìn)行更徹底的用戶化定制。Arcview具有跨平臺(tái)、面向?qū)ο蠹翱砷_(kāi)發(fā)性的特點(diǎn)。本文以長(zhǎng)治市水資源管理為背景,利用 Arcview開(kāi)發(fā)其水資源管理信息系統(tǒng)。

1 地區(qū)概況

長(zhǎng)治市位于山西省東南部,屬于我國(guó)北方的半干旱地區(qū),該區(qū)又是山西省重要的農(nóng)業(yè)、工業(yè)和能源重化工基地,區(qū)內(nèi)水資源需求量極大,水資源的供需矛盾由來(lái)已久。按 2005年的人口(312.21萬(wàn)人)和包括入境水量的水資源總量(18.88×108m3)計(jì)算,全區(qū)人均水資源占有量為 604.7m3,約為全省人均占有量的 1.6倍,在山西省內(nèi)屬于水資源相對(duì)豐富的地區(qū)。但是按照聯(lián)合國(guó)“國(guó)際人口行動(dòng)”提出的人均水資源低于 1 000m3作為缺水指標(biāo),屬于缺水地區(qū),并且接近人均 500m3的嚴(yán)重缺水界限。隨著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、人口的增長(zhǎng),水資源需求不斷增加,當(dāng)?shù)厮Y源呈日益衰減的趨勢(shì),所以研究區(qū)域內(nèi)的水資源存在著潛在的危機(jī),進(jìn)行水資源的高效管理勢(shì)在必行。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

2.1 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境

(1)軟件環(huán)境。軟件配置:采用 ESRI公司的桌面GIS——Arcview3.3建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)作為基本操作平臺(tái),以它本身附帶的 Avenue作為系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和開(kāi)發(fā)環(huán)境。另外,還可以根據(jù)需要,用其它編程語(yǔ)言(如VC、VB、FoxPro等)來(lái)開(kāi)發(fā)一些應(yīng)用程序,然后通過(guò)動(dòng)態(tài)連接庫(kù)(DLL)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換與A rcView平臺(tái)鏈接。

(2)硬件環(huán)境。硬件設(shè)備主要有計(jì)算機(jī)、掃描儀、打印機(jī)和繪圖儀等。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)

在充分利用工具軟件基本功能的基礎(chǔ)上,結(jié)合水資源管理的實(shí)際進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖 1。

2.2.1 GIS通用功能子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、編輯、查詢(xún)、專(zhuān)題圖制作和空間分析等,其功能結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

圖1 水資源管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與通用功能子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

(1)圖形、屬性數(shù)據(jù)管理。圖形編輯:系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)圖形的放大、縮小、漫游功能,能夠添加、刪除、移動(dòng)圖形要素或?qū)ζ溥M(jìn)行編輯、修改,還可以根據(jù)比例尺大小,自動(dòng)增加或減少圖形顯示要素。屬性數(shù)據(jù)維護(hù):包括數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改等基本操作。

(2)查詢(xún)檢索。該系統(tǒng)具有圖形和屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢(xún)檢索功能。用戶可以點(diǎn)擊地圖上某一圖形要素,或畫(huà)一矩形、多邊形等圖形,系統(tǒng)能夠檢索出屬性數(shù)據(jù),并以表格、文本等形式呈現(xiàn)在用戶面前;用戶也可以根據(jù)數(shù)據(jù)項(xiàng)和任意邏輯表達(dá)式進(jìn)行組合查詢(xún),并在地圖上閃爍顯示出所查到的地理特征。本文以查詢(xún)前者為例,見(jiàn)圖 2。

(3)統(tǒng)計(jì)分析。系統(tǒng)可對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算,如求某年最大、最小降雨量等,還可繪制出各種統(tǒng)計(jì)圖件,如降雨量柱狀圖,并能對(duì)一些信息進(jìn)行空間分析,如繪制某年同時(shí)期的淺層地下水水位線等。

(4)制作專(zhuān)題地圖。用戶可以根據(jù)需要,選擇圖層組合輸出。

圖2 信息查詢(xún)界面

2.2.2 專(zhuān)業(yè)應(yīng)用子系統(tǒng)

長(zhǎng)治市的水資源資料主要涉及地質(zhì)庫(kù)、地表水庫(kù)、地下水文庫(kù)、氣象水文、水質(zhì)監(jiān)測(cè)、資源計(jì)算等,因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)把水源地信息資料的管理劃分為 8大模塊,功能結(jié)構(gòu)如圖 3所示。

圖3 專(zhuān)業(yè)應(yīng)用子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

(1)地質(zhì)庫(kù)。包括地層、構(gòu)造類(lèi)型、鉆孔基本情況分布圖、鉆孔孔徑、鉆遇地層、鉆孔水文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)、區(qū)域水文地質(zhì)專(zhuān)題圖、數(shù)據(jù)添加、數(shù)據(jù)編輯等。

(2)地表水庫(kù)包括河川徑流和水庫(kù)資料兩部分

(3)地下水文庫(kù)。包括長(zhǎng)觀井基本情況、變動(dòng)情況、觀測(cè)類(lèi)型、井的查詢(xún)、數(shù)據(jù)添加、數(shù)據(jù)編輯、水位動(dòng)態(tài)曲線生成、水位統(tǒng)計(jì)、水位埋深動(dòng)態(tài)曲線生成等。

(4)氣象及水文信息管理。包括水文氣象資料、水文站情況、資料的查詢(xún)、數(shù)據(jù)編輯及降雨量統(tǒng)計(jì)、蒸發(fā)量統(tǒng)計(jì)、資料柱狀圖生成、水位和流量統(tǒng)計(jì),水位動(dòng)態(tài)曲線和流量動(dòng)態(tài)曲線的生成等。

(5)水質(zhì)。包括水樣情況、水樣物理及常規(guī)化學(xué)項(xiàng)目,水樣特殊項(xiàng)目,水質(zhì)分析結(jié)果。

(6)相關(guān)文獻(xiàn)。包括管理所需要的文字報(bào)告、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、法律法規(guī)、規(guī)定等。

(7)開(kāi)發(fā)利用。包括地表、地下水的開(kāi)采、調(diào)蓄、管理等。(8)資源計(jì)算。包括各種水資源計(jì)算。

(9)資源評(píng)價(jià)。能夠?qū)﹂_(kāi)采現(xiàn)狀及可持續(xù)開(kāi)發(fā)潛力作出綜合評(píng)價(jià),為長(zhǎng)治市水資源的合理開(kāi)發(fā)和可持續(xù)利用提供技術(shù)支持。

2.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

(1)能有效地管理及維護(hù)各種圖形和數(shù)據(jù)。GIS把各種數(shù)據(jù)集成在一個(gè)系統(tǒng)中并保持特定的相互關(guān)系,有利于數(shù)據(jù)的維護(hù)和綜合管理,也是資料標(biāo)準(zhǔn)化的過(guò)程,便于今后統(tǒng)一規(guī)范資料。

(2)可視化。各種數(shù)據(jù)信息和分析模擬結(jié)果都以直觀形象的圖形給出。

(3)界面友好,易操作。系統(tǒng)界面和過(guò)程全部用 Areview的內(nèi)嵌語(yǔ)言 Avenue用戶化。

(4)實(shí)用性。如報(bào)表和圖件的自動(dòng)生成,管理人員能夠直觀、快速地了解區(qū)內(nèi)的水資源狀況,包括地下水的補(bǔ)給、開(kāi)采狀況。

3 結(jié)論

結(jié)合 GIS和專(zhuān)業(yè)模型,開(kāi)發(fā)水資源管理信息系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)圖形和屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢(xún),對(duì)水資源、水環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)管理。在此基礎(chǔ)上做出評(píng)價(jià),并針對(duì)不同地區(qū)的不同水資源狀況,提出一些相應(yīng)的管理方案。運(yùn)用該軟件大大降低了管理者簡(jiǎn)單的機(jī)械似勞動(dòng),并有效的整合了當(dāng)?shù)氐乃Y源資料,減少了在收集、整理、查找過(guò)程中由于人為因素對(duì)資料造成的損壞和錯(cuò)誤,提高了管理者的工作效率、提高了查詢(xún)的精度,提高了分析、決策等工作的技術(shù)水平。從而使得水資源管理更加科學(xué)化,直觀化和系統(tǒng)化。

P641.1

B

1004-1184(2011)01-0125-02

2010-10-11

郝海斌(1972-),男,山西盂縣人,工程師,主要從事節(jié)水灌溉、水利規(guī)劃等方面的研究工作。