吳 曉，汪小珊

（1.江西省水利科學研究院，江西 南昌 330029；2.宜春水文局，江西 宜春 336028）

0 引言

中小型水庫是我國防洪安保工程體系和水利基礎設施的重要組成部分。截止2013年12月31日底，江西省水庫大壩注冊登記大型水庫25座，中型水庫238座，小（1）型水庫 1 443 座，?。?）型水庫 8 705 座，其中大部分水庫大壩工程建于20世紀六七十年代［1］。

隨著互聯(lián)網技術的發(fā)展，WebGIS技術也逐漸變得成熟，并且獲得了非常廣泛的應用。在電子地圖上顯示水利工程等空間數據也成為一種趨勢。利用WebGIS技術，結合江西省水利普查數據，可以實現對全省中小型水庫水位、雨量、監(jiān)測、視頻等數據進行在線綜合展示。

1 現狀及需求分析

1.1 水庫安全管理現狀

江西省大部分中小型水庫已經安裝了水位、雨量、圖像、視頻采集等監(jiān)測設備，其中少部分中小型水庫還安裝了大壩滲壓、滲流等自動監(jiān)測設備。這些監(jiān)測數據由各類設備廠家收集管理，其成果一般直接存入數據庫或磁盤文件中。監(jiān)測成果缺乏統(tǒng)一、直觀的信息展示方式。此外，各類監(jiān)測設備一般由各水庫管理所自行查看和管理。水行政主管部門難以對全省中小型水庫監(jiān)測信息有全面的掌握。

2.2 需求分析

系統(tǒng)建設的主要內容從功能上可以劃分為4個子系統(tǒng)：地理信息子系統(tǒng)、水庫信息子系統(tǒng)、綜合查詢子系統(tǒng)、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)。

地理信息子系統(tǒng)是在江西省水利基礎地圖的基礎上疊加顯示全省中小型水庫位置分布以及監(jiān)測信息。以不同顏色的點來標識水庫的安全狀態(tài)（無數據、正常、超限、預警、告警）。輸入水庫名稱或者在電子地圖上點擊水庫實現水庫的空間查詢和定位[2]。

水庫信息子系統(tǒng)可以查詢指定水庫的實時監(jiān)測信息，如實時庫水位、降雨信息、壩體滲流壓力、浸潤線等。同時可以查詢指定水庫的考證表、巡檢表、調度方案、防洪預案等水庫安全相關信息。

綜合查詢子系統(tǒng)是省級用戶對全省中小型水庫的綜合統(tǒng)計查詢，并可以形成相關報表。

系統(tǒng)管理子系統(tǒng)主要是水庫相關的配置，如水庫基本信息管理，水庫斷面圖配置，水庫大壩測點配置、視頻監(jiān)控配置等。

2 技術方案

2.1 設計思路

（1）采用SuperMap DeskPro制圖平臺，在江西省水利普查空間數據成果的基礎上，結合江西省交通、行政區(qū)劃等圖層，制作出江西省水庫安全管理水利專題地圖并發(fā)布地圖服務。底圖的制作和發(fā)布遵循谷歌地圖的相關規(guī)范，使地圖可以和谷歌地圖進行切換顯示。

（2）設計江西省中小型水庫安全監(jiān)測數據庫，利用設備廠商的傳輸軟件進行數據傳輸。將各水庫安全監(jiān)測數據傳輸至省服務器，同時編寫通用的視頻、圖像收集程序，用戶只需對IP和端口進行配置，獲取不同水庫的圖像視頻信息。

（3）以WebGIS電子地圖為展示平臺，同時結合谷歌衛(wèi)星影像、街道、地形等底圖圖層，綜合顯示水庫的降水、水位、圖片、壩體滲流等安全監(jiān)測信息[3]。提供快速搜索引擎，用戶可以通過水庫名稱、拼音及首字母快速查詢和定位到指定水庫。

（4）采用顏色預警方式，將水庫狀態(tài)分為無數據（灰色）、正常（綠色）、超限（黃色）、預警（紫色）、告警（紅色）。當水庫監(jiān)測數據達到預警和告警值的時候，進行閃爍提醒。

（5）提供省、市、縣三級權限管理?？h級用戶（水庫管理單位）可以對自己管轄的水庫進行配置等維護。

2.2 網絡結構設計

系統(tǒng)分為省、市、縣（管理所）三級用戶體系，省級、市級和縣級用戶都是通過廣域網訪問系統(tǒng)，根據系統(tǒng)設定的權限訪問不同的數據。系統(tǒng)部署在兩臺服務器上，其中一臺用于GIS和數據庫服務器，另一臺用于WEB服務器（系統(tǒng)網絡結構如圖1）。

圖1 系統(tǒng)網絡結構圖

2.3 邏輯結構設計

系統(tǒng)采用B/S構架部分提供數據服務，使得數據的訪問形式簡單化和可靠化，并且便于管理和發(fā)布。由C/S構架部分提供表現形式，使得系統(tǒng)對數據的控制和組織更加有效，對用戶的表現形式更加友好美觀。系統(tǒng)在邏輯上可以劃分為4層：應用層（用戶層）、應用支撐層（邏輯層）和數據層以及數據采集層（如圖2所示）。

圖2 系統(tǒng)邏輯結構圖

信息采集：通過水位監(jiān)測站、雨量監(jiān)測站、氣溫監(jiān)測站、大壩監(jiān)測點等將水庫相關的數據采集到服務器。本系統(tǒng)中數據采集由各設備廠商完成。

數據存儲：根據相關標準建立業(yè)務數據庫、GIS空間庫等，存儲系統(tǒng)涉及的數據，對于圖片、視頻等大數據則直接存儲在文件系統(tǒng)中。

應用支撐：提供GIS平臺、JSON數據交換平臺，完成定時刷新、視頻接收、預警分析、報表生成等邏輯。為各種應用提供接口。

應用系統(tǒng)：地理信息、水庫信息、綜合信息等各子系統(tǒng)的具體實現。

3 WebGIS設計

地理信息是省中小型水庫位置分布和大壩監(jiān)測數據的重要的展示平臺。通過電子地圖和水庫列表的方式，可以快速查詢定位到用戶指定的水庫位置、并快速的連接到水庫的視頻監(jiān)控、實時監(jiān)測數據等信息。

通過SuperMap DeskPro軟件，對全省水利數據以及行政區(qū)劃數據進行數據處理及地圖制作。形成符合業(yè)務需求的水利專題地圖。利用SuperMap iServer軟件對制作好的地圖進行發(fā)布。

瓦片技術（tile）是WebGIS中常用的一種技術[3]，利用金字塔瓦片技術在服務器端預先生成不同級別的瓦片地圖方法，提高地圖的生成、發(fā)布、顯示和瀏覽效率，減輕服務器負載和網絡傳輸負擔。采用地圖切片技術可以極大的提高地圖的響應速度，增強了WebGIS的用戶體驗（見圖3）。

為了使發(fā)布的水利專題圖能和谷歌地圖進行無縫疊加，在制作水利專題地圖時采用和谷歌一樣的Web Mecator投影，同時在地圖瓦片制作時，采用和谷歌地圖一樣的切片方案。

地圖制作和發(fā)布后，采用SuperMapiClientforFlexAPI進行開發(fā)，形成目前運行的江西省中小型水庫安全管理系統(tǒng)。

圖3 水庫WebGIS設計流程

4 系統(tǒng)特點

（1）綜合顯示。以電子一張圖的方式，綜合顯示全省中小型水庫的水位、雨量、壩體滲流壓力、視頻等信息。電子地圖支持地形圖、影像圖、水系圖的切換。

（2）快速檢索。以電子地圖為引擎，通過輸入水庫名稱或者拼音首字母，或者在地圖上進行點擊，可以實現水庫的快速查詢和定位。

（3）預警監(jiān)控。采用顏色預警方式，將水庫狀態(tài)分為無數據（灰色）、正常（綠色）、超限（黃色）、預警（紫色）、告警（紅色）等。直觀的在一張圖上顯示了全省中小型水庫的安全狀態(tài)。

（4）多維展示。支持地圖、圖片、視頻、斷面圖、浸潤線、報表顯示，全方位展示水庫安全監(jiān)測數據。

5 結語

系統(tǒng)投入使用后，使水庫安全管理更加直觀和便捷，采用WebGIS技術使全省中小型水庫的監(jiān)測數據有了更全面、更直觀的展示，有效地提升了水庫安全監(jiān)測的信息化水平，使水庫信息化更上一個臺階。

［1］江西省水利廳關于公布2013年全省水庫注冊登記成果的通知（贛水建管字［2014］67 號[Z].2014.

［2］昌大清科信息技術有限公司，江西省水庫安全管理系統(tǒng)建設方案[R]，2014.

［3］ 李治洪.WebGIS 原理與實踐[M].北京：高等教育出版社，2011，10-15.