長治市水資源管理信息系統建設

郝海斌

(山西省興源供水開發中心,山西太原 030002)

長治市水資源管理信息系統建設

郝海斌

(山西省興源供水開發中心,山西太原 030002)

地理信息系統(GIS)是一個開放性的平臺,具有高效的數據維護能力和強大的檢索查詢與分析功能。介紹了G IS技術支持下的水資源管理及其決策支持系統的主要特點、總體構成和主要功能。利用 arcview技術開發了長治市的水資源管理信息系統,其中包括信息查詢、數據庫集成與更新、數值模擬、數據處理和專題制圖等關鍵問題。為該地區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;長治市

在水資源管理工作中,需要收集大量的與水資源有關信息資料,這些信息資料是水資源管理和決策的重要依據。水資源具有動態分布和動態變化的特點,其開發利用涉及到氣象、水文、地質、水文地質、環境、土地利用及社會經濟等多方面的因素,各因素的時空變化及其相互關系的信息量十分龐大。傳統的信息管理方法,在技術上越來越不適應現代水資源管理的需要。地理信息系統(Geographic Information System,GIS)是在計算機軟硬件支持下,能夠實現信息采集、貯存、管理、分析、處理及輸出的技術系統。地理信息系統的一個顯著特征是它能夠實現對空間數據的分析、處理和管理。GIS除了具有存儲管理屬性數據的能力外,還具有存儲管理表征空間定位和拓撲關系數據的能力。GIS的這些特點正適合對水資源信息資料的管理。

Arcview被稱為個人桌面 GIS,是美國 ESRI公司推出的普及型 GIS軟件。它適用于中小規模的 GIS項目。ArcView的菜單、按鈕、工具條、窗口等都可以很容易地實現用戶定制。同時ArcView內置了面向對象的程序設計腳本語言Avenue,可以借此進行更徹底的用戶化定制。Arcview具有跨平臺、面向對象及可開發性的特點。本文以長治市水資源管理為背景,利用 Arcview開發其水資源管理信息系統。

1 地區概況

長治市位于山西省東南部,屬于我國北方的半干旱地區,該區又是山西省重要的農業、工業和能源重化工基地,區內水資源需求量極大,水資源的供需矛盾由來已久。按 2005年的人口(312.21萬人)和包括入境水量的水資源總量(18.88×108m3)計算,全區人均水資源占有量為 604.7m3,約為全省人均占有量的 1.6倍,在山西省內屬于水資源相對豐富的地區。但是按照聯合國“國際人口行動”提出的人均水資源低于 1 000m3作為缺水指標,屬于缺水地區,并且接近人均 500m3的嚴重缺水界限。隨著當地經濟、人口的增長,水資源需求不斷增加,當地水資源呈日益衰減的趨勢,所以研究區域內的水資源存在著潛在的危機,進行水資源的高效管理勢在必行。

2 系統設計與開發

2.1 系統的開發環境

(1)軟件環境。軟件配置:采用 ESRI公司的桌面GIS——Arcview3.3建立空間數據庫和屬性數據庫作為基本操作平臺,以它本身附帶的 Avenue作為系統的程序設計語言和開發環境。另外,還可以根據需要,用其它編程語言(如VC、VB、FoxPro等)來開發一些應用程序,然后通過動態連接庫(DLL)和動態數據交換與A rcView平臺鏈接。

(2)硬件環境。硬件設備主要有計算機、掃描儀、打印機和繪圖儀等。

2.2 系統結構和功能設計

在充分利用工具軟件基本功能的基礎上,結合水資源管理的實際進行二次開發。系統的總體結構如圖 1。

2.2.1 GIS通用功能子系統

該子系統主要實現數據的采集、編輯、查詢、專題圖制作和空間分析等,其功能結構如圖 1所示。

圖1 水資源管理系統總體結構與通用功能子系統結構

(1)圖形、屬性數據管理。圖形編輯:系統可以實現圖形的放大、縮小、漫游功能,能夠添加、刪除、移動圖形要素或對其進行編輯、修改,還可以根據比例尺大小,自動增加或減少圖形顯示要素。屬性數據維護:包括數據的增加、刪除、修改等基本操作。

(2)查詢檢索。該系統具有圖形和屬性數據的雙向查詢檢索功能。用戶可以點擊地圖上某一圖形要素,或畫一矩形、多邊形等圖形,系統能夠檢索出屬性數據,并以表格、文本等形式呈現在用戶面前;用戶也可以根據數據項和任意邏輯表達式進行組合查詢,并在地圖上閃爍顯示出所查到的地理特征。本文以查詢前者為例,見圖 2。

(3)統計分析。系統可對有關數據進行統計計算,如求某年最大、最小降雨量等,還可繪制出各種統計圖件,如降雨量柱狀圖,并能對一些信息進行空間分析,如繪制某年同時期的淺層地下水水位線等。

(4)制作專題地圖。用戶可以根據需要,選擇圖層組合輸出。

圖2 信息查詢界面

2.2.2 專業應用子系統

長治市的水資源資料主要涉及地質庫、地表水庫、地下水文庫、氣象水文、水質監測、資源計算等,因此系統設計把水源地信息資料的管理劃分為 8大模塊,功能結構如圖 3所示。

圖3 專業應用子系統功能結構

(1)地質庫。包括地層、構造類型、鉆孔基本情況分布圖、鉆孔孔徑、鉆遇地層、鉆孔水文地質實驗、區域水文地質專題圖、數據添加、數據編輯等。

(2)地表水庫包括河川徑流和水庫資料兩部分

(3)地下水文庫。包括長觀井基本情況、變動情況、觀測類型、井的查詢、數據添加、數據編輯、水位動態曲線生成、水位統計、水位埋深動態曲線生成等。

(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、數據編輯及降雨量統計、蒸發量統計、資料柱狀圖生成、水位和流量統計,水位動態曲線和流量動態曲線的生成等。

(5)水質。包括水樣情況、水樣物理及常規化學項目,水樣特殊項目,水質分析結果。

(6)相關文獻。包括管理所需要的文字報告、規范標準、法律法規、規定等。

(7)開發利用。包括地表、地下水的開采、調蓄、管理等。(8)資源計算。包括各種水資源計算。

(9)資源評價。能夠對開采現狀及可持續開發潛力作出綜合評價,為長治市水資源的合理開發和可持續利用提供技術支持。

2.3 系統特點

(1)能有效地管理及維護各種圖形和數據。GIS把各種數據集成在一個系統中并保持特定的相互關系,有利于數據的維護和綜合管理,也是資料標準化的過程,便于今后統一規范資料。

(2)可視化。各種數據信息和分析模擬結果都以直觀形象的圖形給出。

(3)界面友好,易操作。系統界面和過程全部用 Areview的內嵌語言 Avenue用戶化。

(4)實用性。如報表和圖件的自動生成,管理人員能夠直觀、快速地了解區內的水資源狀況,包括地下水的補給、開采狀況。

3 結論

結合 GIS和專業模型,開發水資源管理信息系統。可實現圖形和屬性數據的雙向查詢,對水資源、水環境數據進行科學管理。在此基礎上做出評價,并針對不同地區的不同水資源狀況,提出一些相應的管理方案。運用該軟件大大降低了管理者簡單的機械似勞動,并有效的整合了當地的水資源資料,減少了在收集、整理、查找過程中由于人為因素對資料造成的損壞和錯誤,提高了管理者的工作效率、提高了查詢的精度,提高了分析、決策等工作的技術水平。從而使得水資源管理更加科學化,直觀化和系統化。

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,主要從事節水灌溉、水利規劃等方面的研究工作。