(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴州 貴陽(yáng) 550002)

1 地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)簡(jiǎn)稱GIS(geographic information system)，是一個(gè)用于進(jìn)行有效的搜集、存儲(chǔ)、更新、處理、分析和顯示所有形式地理信息的計(jì)算機(jī)硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)和有關(guān)人員(用戶)的有機(jī)集合。GIS是近50年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興應(yīng)用技術(shù)，是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，對(duì)空間相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、管理、操作、分析、運(yùn)算，以獲得科學(xué)的決策輔助信息的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。GIS與全球定位系統(tǒng)(GPS)及遙感圖像處理系統(tǒng)(RS)合稱為3S技術(shù)，是信息化和數(shù)字化的重要手段，也是目前應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛技術(shù)之一[1]。

GIS融合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)于一體，儲(chǔ)存和處理空間信息的高新技術(shù)，它把地理空間位置和相關(guān)屬性有機(jī)地結(jié)合在一起，根據(jù)實(shí)際需要準(zhǔn)確真實(shí)、圖文并茂地輸出給用戶，滿足各種用戶對(duì)空間信息的要求，同時(shí)借助其獨(dú)有的空間分析和可視化的表達(dá)方式，提供各種輔助決策功能，將GIS技術(shù)應(yīng)用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，建立一系列應(yīng)用系統(tǒng)是社會(huì)信息化發(fā)展的必然趨勢(shì)。GIS近10年來(lái)取得了驚人的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評(píng)估、災(zāi)害預(yù)測(cè)、國(guó)土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運(yùn)輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計(jì)、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域[2]。

2 水庫(kù)移民工作引入GIS技術(shù)的意義

水庫(kù)移民問(wèn)題涉及政治、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、人口、資源、環(huán)境、工程技術(shù)等許多領(lǐng)域，是一項(xiàng)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是影響水利工程能否順利建設(shè)的重要專題。水庫(kù)移民工作中，信息化管理加快了水庫(kù)移民區(qū)域的改革建設(shè)，因此，為了更好地開展水庫(kù)移民工作，需發(fā)揮GIS系統(tǒng)對(duì)多元數(shù)據(jù)的管理在移民工作中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。引入GIS技術(shù)是利用遙感、地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，建立先進(jìn)實(shí)用的水庫(kù)移民數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)，利用GIS技術(shù)的管理系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)平臺(tái)對(duì)實(shí)現(xiàn)水庫(kù)移民工作中實(shí)物的前期調(diào)查和統(tǒng)計(jì)分析，輔助完成移民安置規(guī)劃的有關(guān)分析與制圖等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理和決策分析具有重要意義。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線

開發(fā)方式是基于Visual basic.net開發(fā)工具，結(jié)合地圖控件對(duì)象開發(fā)工具包ArcEngine以及GIS軟件中的ARCGIS強(qiáng)大的制圖與空間數(shù)據(jù)編輯處理功能，進(jìn)行水庫(kù)淹沒、安置規(guī)劃相關(guān)屬性數(shù)據(jù)和相關(guān)圖件、空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)和系統(tǒng)的研發(fā)。

結(jié)合ARCMAP或ARCGIS的開發(fā)技術(shù)平臺(tái)及遙感技術(shù)，利用ArcObjects組件研究開發(fā)具有圖形分析、編輯，數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、查詢和管理等綜合性的信息化管理系統(tǒng)，可以對(duì)錄入的移民有關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類管理；對(duì)有關(guān)圖形文件進(jìn)行編輯和分析并導(dǎo)出分析成果，進(jìn)行環(huán)境容量分析，計(jì)算生產(chǎn)安置人口，確定搬遷人口規(guī)模，對(duì)水庫(kù)淹沒庫(kù)區(qū)地形和集中安置點(diǎn)地形進(jìn)行三維分析等[3]。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線見圖1所示。

圖1 系統(tǒng)技術(shù)路線

4 GIS技術(shù)在水庫(kù)移民工作中的開發(fā)應(yīng)用

水庫(kù)移民安全是社會(huì)各界普遍關(guān)注的問(wèn)題，對(duì)地區(qū)水利項(xiàng)目建設(shè)具有指導(dǎo)性作用。信息科技支持下，地理信息系統(tǒng)朝著智能化方向轉(zhuǎn)變。由于傳統(tǒng)資源的圖形數(shù)據(jù)老舊且不符合實(shí)際，項(xiàng)目信息資源利用率偏低，影響了區(qū)域資源綜合利用機(jī)制[4]，從而導(dǎo)致移民安置規(guī)劃工作精度和分析不足。為了改變傳統(tǒng)資源利用存在的不足，通過(guò)信息管理的數(shù)據(jù)采集和更新，與GIS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心建立統(tǒng)一的資源庫(kù)，達(dá)到圖形數(shù)據(jù)及各項(xiàng)環(huán)境資源數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新與共享。

4.1 操作系統(tǒng)

GIS開發(fā)技術(shù)平臺(tái)提升了水庫(kù)移民工作系統(tǒng)的可控制性能，開發(fā)平臺(tái)擬以VB.net為開發(fā)編程語(yǔ)言，借助GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間圖形操作與信息化管理，開發(fā)實(shí)現(xiàn)水庫(kù)移民工作的實(shí)物統(tǒng)計(jì)匯總，圖形操作與三維分析，移民安置點(diǎn)的空間建模以及安置規(guī)劃的有關(guān)分析等工作。

4.2 數(shù)據(jù)系統(tǒng)

GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)是水庫(kù)移民信息系統(tǒng)主控平臺(tái)，主要提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)為用戶提供了多功能數(shù)據(jù)處理模式，滿足信息化處理作業(yè)要求。利用組件式GIS(COMGIS)或網(wǎng)絡(luò)GIS(WebGIS)的開發(fā)技術(shù)，研究開發(fā)水庫(kù)移民信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)以GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和影像數(shù)據(jù)庫(kù)為輔的數(shù)據(jù)庫(kù)管理信息系統(tǒng)，其兩個(gè)主要技術(shù)支撐是地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)技術(shù)；包含航拍和視頻等影像資料、圖片以及原始調(diào)查數(shù)據(jù)、工作往來(lái)函件等資料及匯總統(tǒng)計(jì)的資料等多維度數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與管理。

4.3 平臺(tái)應(yīng)用

系統(tǒng)開發(fā)采用組件式GIS，使用空間疊加分析、空間統(tǒng)計(jì)分析、三維分析等多種地理信息系統(tǒng)技術(shù)解決移民安置規(guī)劃設(shè)計(jì)的安置點(diǎn)三維建模，水庫(kù)淹沒三維圖形分析、移民安置規(guī)劃及專項(xiàng)改復(fù)建規(guī)劃分析等問(wèn)題。基于GIS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)方式，以ArcGIS圖形軟件作為支撐平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)移民信息的多功能處理，將數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多種數(shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)傳輸控制，穩(wěn)定了水庫(kù)移民管理系統(tǒng)的持續(xù)有效運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，水庫(kù)移民的前期工作，要根據(jù)水庫(kù)移民數(shù)據(jù)信息與GIS平臺(tái)管理的內(nèi)在關(guān)系，設(shè)計(jì)符合水庫(kù)移民使用需求的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，充分利用數(shù)字監(jiān)控輔助GIS平臺(tái)管理中心之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

5 水庫(kù)移民管理系統(tǒng)功能模塊

以水庫(kù)移民基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，利用高級(jí)面向?qū)ο笥?jì)算機(jī)程序語(yǔ)言工具VB.NET，設(shè)計(jì)開發(fā)管理信息系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)移民基礎(chǔ)信息的查詢、添加、編輯、刪除、存儲(chǔ)、分析與輸出等數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能和圖形瀏覽以及基本的編輯功能等，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)間的信息互通，詳見右表。

5.1 地圖操作模塊

地圖操作模塊可以提供真實(shí)信息指導(dǎo)，避免水庫(kù)工程建設(shè)征地過(guò)程中出現(xiàn)搶種搶建等諸多問(wèn)題。功能設(shè)計(jì)中，地圖操作模塊可以獨(dú)立使用，也可以進(jìn)一步擴(kuò)展為更復(fù)雜的操作系統(tǒng)模塊。系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)包括柵格圖形、mxd文件、layer文件以及shapefile圖形格式文件等的添加和操作，其地圖基本功能有：地圖符號(hào)化顯示、地圖量算和三維模型分析模塊及其他一些功能構(gòu)成。例如：地圖的加載和瀏覽功能包括放大、縮小、漫游、全屏等。

移民管理信息系統(tǒng)的功能和任務(wù)表

5.2 信息查詢模塊

5.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)查詢子模塊

數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)計(jì)查詢子模塊功能包括統(tǒng)計(jì)查詢、明細(xì)查詢、表達(dá)式查詢和生成報(bào)表等。該功能模塊是為了方便用戶應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)移民基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)處理和分析，并將統(tǒng)計(jì)結(jié)果以報(bào)表和圖形文件等形式輸出存檔。其中統(tǒng)計(jì)查詢是對(duì)淹沒區(qū)的淹沒實(shí)物指標(biāo)進(jìn)行查詢，如淹沒涉及的房屋、專業(yè)項(xiàng)目、工業(yè)企業(yè)、土地等實(shí)物指標(biāo)。明細(xì)查詢是對(duì)淹沒區(qū)的淹沒實(shí)物指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)的查詢，如：對(duì)某一戶主被淹沒的房屋、土地等的面積和分類等詳細(xì)信息的查詢。

5.2.2 圖形屬性查詢

圖形屬性查詢功能包括單個(gè)對(duì)象屬性查詢、專題屬性查詢和表達(dá)式查詢等。該功能是通過(guò)查詢窗口輸入或選擇SQL條件語(yǔ)句，從數(shù)據(jù)庫(kù)中查找出符合條件的地圖對(duì)象，如：淹沒范圍圖、樞紐總體布置以及輸水布置圖中相應(yīng)的查詢范圍，地圖自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到該對(duì)象區(qū)域并以高亮顏色閃爍顯示該對(duì)象[5]，點(diǎn)擊該對(duì)象就得到更詳細(xì)的圖形屬性信息；或者通過(guò)單擊某一選擇圖層圖形上的某一圖斑，即可顯示其相應(yīng)的屬性值。各類查詢方法綜合了模糊查詢和精確查詢兩種查詢方法。

5.3 移民規(guī)劃分析模塊

移民規(guī)劃分析模塊用于移民規(guī)劃與指導(dǎo)，為提供現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)信息。水庫(kù)移民信息化是GIS開發(fā)最為重要的操作，決定著系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)GIS技術(shù)應(yīng)用要求，對(duì)GIS信息描述進(jìn)行多功能處理，提高數(shù)據(jù)傳輸運(yùn)行效率。包括水庫(kù)淹沒分析、安置區(qū)土地容量分析、搬遷安置規(guī)劃人口計(jì)算等。例如：水庫(kù)淹沒分析統(tǒng)計(jì)是指定一個(gè)高程或分析區(qū)域，可以量算統(tǒng)計(jì)該區(qū)域內(nèi)土地的淹沒面積，并按照土地的分類列表顯示；安置區(qū)土地容量分析是對(duì)移民搬遷安置設(shè)計(jì)過(guò)程中，合理地進(jìn)行移民安置規(guī)劃及確定其安置去向和安置方式等決策分析工作。

5.4 空間分析應(yīng)用模塊

空間分析應(yīng)用模塊是進(jìn)行移民專業(yè)分析的基礎(chǔ)，該模塊主要是利用GIS的空間分析功能將各類圖形圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行三維建模并生成相應(yīng)的三維圖形，包括生成坡度圖、坡向圖、斷面圖、淹沒范圍圖和計(jì)算庫(kù)容。例如：生成斷面圖可提取柵格、影像上指定路線上的斷面信息；生成淹沒范圍圖可指定淹沒高程，根據(jù)數(shù)字地面模型，生成淹沒圖。

5.5 三維分析顯示模塊

三維顯示分析模塊是利用GIS圖形分析軟件將水庫(kù)航拍照片及地形圖生成DEM影像等圖件，同時(shí)建立具有真實(shí)的三維場(chǎng)景顯示界面以及在三維場(chǎng)景下的分析等功能模塊。包括三維漫游、三維顯示設(shè)置、三維場(chǎng)景顯示、三維斷面分析和洪水淹沒分析[6]。例如：洪水淹沒分析中，通過(guò)加載GIS空間分析模塊，利用地形圖的不同高程或DEM(高程地面模型)影像生成三維情況下的洪水淹沒狀況，可以在圖上直觀地比較不同水位的淹沒情況，該功能分析結(jié)果示意圖如圖2所示。另外，可根據(jù)集中安置點(diǎn)地形地貌和典型設(shè)計(jì)模型進(jìn)行三維模擬，直觀地展示移民安置點(diǎn)設(shè)計(jì)效果及其分布情況。

圖2 洪水淹沒分析

6 結(jié) 語(yǔ)

總之，加快研究地理信息系統(tǒng)(GIS)的開發(fā)技術(shù)在水庫(kù)移民工作管理系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，是改變傳統(tǒng)的水庫(kù)移民工作方法，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)移民前期實(shí)物調(diào)查、移民安置規(guī)劃設(shè)計(jì)以及移民實(shí)施管理各階段工作的人機(jī)智能化管理，是實(shí)現(xiàn)水庫(kù)移民工作高效管理的一項(xiàng)重要研究課題。

[1] 郭泓.地理信息系統(tǒng)(GIS)在水庫(kù)移民工作中的應(yīng)用與思考[J].中南水力發(fā)電,2010,10(3).

[2] 吳信才,白玉琪,郭玲玲.地理信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用[J].2004,4(9).

[3] 朱長(zhǎng)富.基于3S的水庫(kù)淹沒處理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].人民珠江,2015(S1).

[4] 孟淑英,王學(xué)佑,孫丹峰.遙感技術(shù)在長(zhǎng)江三峽移民工程中的應(yīng)用研究[J].遙感信息,2014(4).

[5] 芮建勛,祁亨年,廖紅娟,等.組件式GIS開發(fā)中的空間數(shù)據(jù)管理方式探討[J].杭州師范學(xué)院學(xué)報(bào),2014(4).

[6] 陳雪冬,楊武年.水庫(kù)移民GIS輔助決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].測(cè)繪科學(xué),2014(3).