GIS在淮河河道管理工作中的運用

孫啟超

安徽省淮河河道管理局測繪院，安徽蚌埠 233000

0 引言

安徽省淮河河道管理局為安徽省水利廳直屬事業單位，負責安徽省淮河干流（包括潁河茨河鋪閘以下、渦河西陽集以下河段，河道總長732km）的統一管理工作，直接管理708km堤防（其中一級堤防592km、二級堤防116km）、19座大中型水閘（其中大型閘9座，中型閘10座）以及100余座小型涵閘等重要防洪工程，上述防洪工程保護著淮河沿岸廣大地區的人民生命財產安全及重要能源、交通和工農業生產設施，防洪安全至關重要。

河道及防洪工程的管理是一項長期的，綜合性的系統工作，需要整合各方面的力量。為了科學有效的提高工程管理效率，推進河道管理信息化、規范化、科學化建設，引進GIS等先進的科學技術，成為當前管理單位的首要之選。當前，隨著經濟社會發展和人民生活水平逐漸提升，淮河河道的功能不僅要具備傳統的防洪、排澇、水利功能、水上交通等作用，也需要對大自然起到環保的效果。特別是處于河網地區的城市，在人民生活水平提升的同時對環境的要求更加嚴格。GIS技術的運用能夠實現淮河河道管理效率的提升。

1 系統總體設計

1.1 數據組成

根據GIS技術的使用要求，在設計整體管理框架時要注重多種數據信息的收集。具體包括：1）空間數據。空間數據一般都是指自然界相關的數據，如：地形數據、水系數據、土地利用分布、植被土壤分布、雨情數據、水情數據等。此外，也關系到相應的水利工程數據，如：河道信息、水質信息、水流信息、工情數據等;其他數據包括社會經濟數據、災情數據等；2）屬性數據。這是根據時間差距劃分的數據，包括：歷史數據、現勢數據、預測數據。運用最多的則是水情數據,該項數據涉及到了歷史水情數據、實時動態數據、預測水情數據；3）影像數據。影像數據也涉及到了多個內容，如：氣象衛星數據、陸地衛星數據、雷達衛星數據等。最主要的數據則是氣象衛星，數據顯示的是天氣形勢分析、暴雨預報情況等內容，可對災情監測、報告起著重要作用。

1.2 基礎數據庫

基礎數據庫主要是收集一些基本的信息資料，常用在存儲淮河管理區域內的基礎信息中，如：自然、經濟、社會等方面的信息內容，包括：道路、橋梁、河流、水文、氣候、政區、堤防、人口等。基礎數據信息的收集可以讓整個操作系統順利運行，從而對后期的數據查詢和研究帶來輔助作用。從災情分析角度看，基礎數據庫能對防汛抗旱形勢客觀分析,對其發展趨勢做出預測預報,同時結合防洪、防汛工作制訂調度方案,正確下達防洪調度和搶險的命令,保證各項安全措施工作到位。

1.3 屬性數據

屬性數據資料主要涉及到水文測點、水質測點、水閘、河道等。屬性數據的作用是對一些要素的基本資料收集分析，如：基本數據資料、文字資料、圖片資料等。而因為電子地圖的運行速度有線,使用屬性數據時需要把圖層中各個要素的詳細核對后保存，這樣才能與電子地圖建立主鍵關聯的關系,不僅維持了系統的運行效率，也給淮河河道管理提供多項資料參考，保證河道管理方案的有效性。

結合不同屬性數據的內在聯系構建數據庫、物理模型、實體模型等。屬性數據是一項特點。因而，需要數據表之間建立不同的關聯關系,有助于用戶使用信息時的搜索查詢,保證了程序運行的效率。工程數據是屬性數據的主要內容。參照數據的相關特點，將工程數據的編號看成關鍵字,對各個表與工程數據存在聯系的則要使用編號作為搜索字段,形成表與表之間的鏈接。工程數據通常都和淮河河道存在聯系，這就需要保證數據庫創建修改時符合標準要求。

1.4 空間數據

1.4.1 基礎數據

把基礎地圖信息進行分離處理,包括：從原始圖中分離出高山、公路、鐵路、農田、城鎮、海塘、海洋等,將這些信息當成系統的基礎支持部分。用戶在使用過程中需根據基礎狀況結果，科學地判斷位淮河流域分布狀況。

1.4.2 污染源數據

污染源數據包括四大方面，即：工業企業、餐飲服務、畜禽養殖、生活小區4類。每方面的數據都能對企業污染狀況詳細反映，利用基礎數據的圖層上對各個污染源的位置和所處河道的位置詳細呈現。同時，還能對造成河道污染的相關因素具體判別,為河道管理者提供依據。此外，還可以結合不同的統計的方法,對所需的污染源數據綜合分析，制成圖形表格反映情況。

1.4.3 水利工程

在淮河河道周圍的水利工程項目較多，其涉及到的工作有橋梁、閘門、水文測點、水質測點、斷面地理位置等。水利工程的相關數據主要用在記錄著河道各個河段的實測。對后面創建研究模型有著很大的作用，對數據分析處理有幫助。

1.5 數據組織

搞好不同數據的組織工作，是發揮數據作用的前提要求。單從結構和模式上分析，屬性數據與空間數據之間是沒有物理聯系的數據。但在實際運用過程中,這2部分數據是則是河道主要信息的構成要素，這也使得彼此之間的關系更為復雜。GIS技術可按照淮河整治的特點,把屬性數據與空間數據進行分配結合，從而讓2種數據之間的雙向查詢維護,為用戶提供了更好的數據服務項目。數據組織過程常用的方式為，結合2種數據結構中自行設定的規則,再利用設定的關鍵字在2種數據結構表中完成搜索，最后查找到需要使用的數據。

對于屬性數據庫,采用關系型數據庫管理系統(RDBMS)來管理，空間數據庫的管理可以采用地理信息系統(GIS)技術。地理信息系統不僅可以存取和管理空間數據,而且大多數地理信息系統軟件還提供了與關系型數據庫管理信息系統的接口，從而可以做到空間數據與屬性數據的雙向查詢與分析。影像數據庫一般可以采用遙感圖像處理軟件來管理。

1.6 GIS圖層設計

電子地圖中包括的數據有：管理范圍、河網范圍、城市城區及主要城鎮、主要交通道路、鐵路、主要城市街道、主要橋梁、主要公園綠地和綠化帶、水利工程位置、水文監測點位置、水質測量點位置。

2 系統功能設計

2.1 用戶登錄

此次系統選擇SQL數據庫的用戶配置，這樣可以協調好用戶的使用狀況，對河套的管理提出科學的指導。用戶在操作系統前要經過數據庫的身份驗證,并確定權限后才能進入系統界面。管理員有權設定用戶和權限的功能,對系統的操作性能與控制方法有決定作用。

2.2 地圖操作

功能分為：

基礎功能——包括放大、縮小、移動、漫游、還原、居中；

圖層功能——圖層顯示選擇、視野范圍、地理位置；

選擇功能——點選擇、線選擇、面選擇、信息顯示；

查詢功能——圖層信息的查詢、定位、統計分析；

編輯功能——污染源數據的增加、刪除、定位；

計算功能——直線距離計算、面積計算。

系統采用DELPHI與MAPX集成的方式,將電子地圖與程序結合起來。實現電子地圖的圖層控制、移動、放大、縮小、漫游等基本功能,實現點選擇、線選擇、面選擇功能，對所選區域的屬性數據顯示、距離計算和地理位置顯示。同時，用戶可對指定的圖層信息進行查詢并定位，實現系統—用戶和用戶—系統的雙向交流。

2.3 數據查詢

空間數據查詢、屬性數據查詢是數據查詢的兩種方式。前者是指通過用戶對電子地圖中的對象選擇,能夠將數據的性質、屬性及時顯現出來；后者是指基于數據庫的數據查詢,用戶可在專門的數據庫查詢界面中獲得自己想要的數據。此外，還可以利用電子地圖中的對象篩選，結合空間數據庫與屬性數據庫的ID連接關系，把各項數據融合到一起后實現連接。

2.4 空間分析

空間分析要借助于查詢功能，如：電子地圖的點、線、面、緩沖區等之間的查詢工作，需要做好相關對象的查詢和多重對象的查詢，使得各項數據都能得到準確的處理。對查詢集設施空間對象統計和地理分析,同時做好相關屬性統計分析和瀏覽。具體情況反映在地圖上。

2.5 系統擴展功能

2.5.1 發布系統

對手機短消息發布系統不斷完善更新，可以滿足用戶使用信息的多項要求。在河道管理工作中，要對防汛相關的行政領導和技術人員配備手機。汛期是使用汛情短消息發布系統主要階段，利用短信功能可將各種汛情及時傳遞給管理者。

2.5.2 數學模型

創建模型必須要根據河道的結構狀況，通過對各項管理方案對比之后，選擇合適的數學計算模型加以計算處理。根據計算結果創建科學的數學模型，為管理人員的分析研究給予指導。

3 結論

隨著計算機網絡技術的發展，GIS技術在河道管理中的作用更加顯著。我們要充分發揮這一技術的優勢，保證河道管理工作的順利進行。

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