WebGIS的防汛抗旱信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)——以曲靖市麒麟?yún)^(qū)為例

吳 博，吳俐民

(1.云南師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650092;2.云南省昆明市測(cè)繪管理中心，云南 昆明 650011)

隨著分布式計(jì)算、面向?qū)ο蟮臉?gòu)件和 Internet/Intranet等技術(shù)的飛速發(fā)展，信息系統(tǒng)正朝著集成化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。而WebGIS正是結(jié)合了WWW技術(shù)和傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)的全新的技術(shù)，成為 GIS發(fā)展的重要的方向之一，并在很多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。利用WebGIS技術(shù)開發(fā)防汛抗旱信息管理系統(tǒng)，將各類防汛抗旱信息進(jìn)行實(shí)時(shí)快速的收集、分析和處理，以供在防汛抗旱調(diào)度指揮決策時(shí)使用，是避免或減輕洪澇干旱災(zāi)害一項(xiàng)重要措施。

曲靖市麒麟?yún)^(qū)位于云南省東部，屬烏蒙山南延部分，地處東徑 103°29'～ 104°14'，北緯 25°07'～ 26°06'。東鄰富源縣、羅平縣，南接陸良縣，西連馬龍縣，北與沾益縣交界，總面積1 552.83 km2。地勢(shì)呈北高南低，東部高中部低，山地、丘陵、盆地、河谷槽子交錯(cuò)分布，具有比較典型的高原盆地地貌特征。此區(qū)域壩子平均海拔在1 800～1 900 m之間，南北長近50 km，寬約 10 km，面積400 km2，地形呈南北向的橢圓形，南盤江貫穿其間，西河、白石江、瀟湘江、中河、東河、龍?zhí)逗?條主要支流呈樹枝狀匯入盤江干流，全長56.7 km。由于近年來多次發(fā)生旱澇現(xiàn)象，所以建立防汛抗旱信息管理系統(tǒng)的需要顯得尤為迫切。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)

根據(jù)用戶需求，該系統(tǒng)為一個(gè)集地理信息系統(tǒng)(GIS)、管理信息系統(tǒng)(MIS)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OA)、輔助決策等功能于一體的綜合系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用三層體系結(jié)構(gòu)(用戶界面層、應(yīng)用服務(wù)層、數(shù)據(jù)庫層)的 B/S模式，選用 WINDOWS作為基本操作系統(tǒng)，以 Microsoft IIS 6.0為基礎(chǔ)，前臺(tái)開發(fā)工具采用 C#ASP.NET，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用 MS SQL Server，平臺(tái)采用ArcGIS。用ASP.NET技術(shù)構(gòu)建服務(wù)器端應(yīng)用程序，使用HTML和腳本語言編制 Web界面;應(yīng)用服務(wù)層由 Web Server和WebGIS Server構(gòu)成，兩者通過 TCP/IP通訊。客戶端(Browser)通過 Internet向 Web Server與 WebGIS Server發(fā)出請(qǐng)求，WebGIS Server接受并解釋用戶的GIS請(qǐng)求，向數(shù)據(jù)庫層提出請(qǐng)求和獲取數(shù)據(jù)，在應(yīng)用服務(wù)層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)操作運(yùn)算，將結(jié)果以HTML文件和地圖形式通過Internet反饋到客戶端。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)劃分為系統(tǒng)管理、綜合數(shù)據(jù)管理、抗旱信息管理、防汛信息管理、信息查詢和防汛抗旱管理指揮6大模塊。如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能框架圖

①功能菜單區(qū)，用戶可以從此菜單區(qū)中選擇相應(yīng)的功能進(jìn)行操作;②功能狀態(tài)區(qū)，用戶可以從這些功能中執(zhí)行查看地圖，查看幫助、注消或退出功能;③鷹眼區(qū)，全局查看地圖;④地圖信息區(qū)，用于設(shè)置或顯示地圖某個(gè)點(diǎn)、線、面或區(qū)域的信息;⑤地圖工具區(qū)，定義了許多用于對(duì)地圖進(jìn)行操作的工具;⑥地圖區(qū)，顯示地圖。

1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫建設(shè)是系統(tǒng)開發(fā)的核心部分。使用的數(shù)據(jù)從性質(zhì)上可分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)兩大類:測(cè)站位置、所在地等站點(diǎn)特征數(shù)據(jù)及測(cè)站的降水量多年均值數(shù)據(jù)等為靜態(tài)數(shù)據(jù);實(shí)時(shí)雨情和天氣資料為動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。為此，設(shè)計(jì)了5個(gè)數(shù)據(jù)庫，即基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫、專題數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫、雨情及氣象資料庫和多媒體庫。

圖3 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫由水文測(cè)站表、氣象測(cè)站表、研究區(qū)域行政區(qū)劃圖及編碼表、河流編碼表、流域編碼表等組成，存放測(cè)站基本資料，河流及流域的名稱及其位置資料。

專題數(shù)據(jù)庫以GIS為平臺(tái)，存儲(chǔ)和管理水利工程數(shù)據(jù)、物資數(shù)據(jù);屬性數(shù)據(jù)庫主要存儲(chǔ)氣象信息、災(zāi)情信息、通訊錄等綜合類信息，今后將不斷補(bǔ)充新內(nèi)容;雨情及氣象資料庫，雨情數(shù)據(jù)庫中有水情日、時(shí)段、旬月雨量表等。氣象資料由地面觀測(cè)要素表和高空觀測(cè)要素表組成。地面要素表存放每6小時(shí)1次的16個(gè)地面觀測(cè)要素值，高空觀測(cè)要素表存放每天2次的高空12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層和特性層溫、壓、濕、風(fēng)觀測(cè)數(shù)據(jù)。多媒體庫主要存儲(chǔ)堤防工險(xiǎn)段、城市防洪等的圖片、視頻、音頻等資料。

2 系統(tǒng)各模塊的功能

2.1 系統(tǒng)管理

該系統(tǒng)管理模塊主要用于對(duì)用戶、角色、用戶角色關(guān)系、角色界面關(guān)系、角色權(quán)限關(guān)系及系統(tǒng)運(yùn)行的基本信息進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)還包括閾值設(shè)置、監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置、參數(shù)設(shè)置等。監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置模塊用于管理水雨情、旱情和氣象信息。如圖4所示。

圖4 各測(cè)站監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置分布圖

2.2 綜合數(shù)據(jù)管理

該管理模塊主要用來管理基本數(shù)據(jù)信息。用戶可按系統(tǒng)管理員設(shè)定的角色權(quán)限關(guān)系以及對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行插入、修改、刪除等操作的權(quán)限進(jìn)行操作。主要包括的數(shù)據(jù)信息有:1)水雨情數(shù)據(jù);2)災(zāi)情數(shù)據(jù)庫;3)社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù);4)圖形;5)動(dòng)態(tài)影像;6)超文本;7)決策業(yè)務(wù)數(shù)據(jù);8)報(bào)表管理;9)決策知識(shí)。閘壩水情預(yù)報(bào)表用于設(shè)置閘壩水情預(yù)報(bào)信息。如圖5所示。

圖5 閘壩水情預(yù)報(bào)表信息

2.3 抗旱信息管理

抗旱信息管理用戶管理抗旱數(shù)據(jù)信息。主要包括抗旱人員信息管理、抗旱部門信息管理、抗旱搶險(xiǎn)隊(duì)伍信息管理、抗旱物資管理、抗旱經(jīng)費(fèi)管理、抗旱組織管理等。

2.4 防汛信息管理

防汛信息管理用戶管理防汛數(shù)據(jù)信息。主要包括防汛人員信息管理、防汛部門信息管理、防汛搶險(xiǎn)隊(duì)伍信息管理、防汛物資管理、防汛經(jīng)費(fèi)管理、防汛組織管理等。

2.5 信息查詢

信息查詢主要是查詢各基本項(xiàng)的詳細(xì)信息。本模塊主要是根據(jù)用戶輸入的查詢條件來查看詳細(xì)數(shù)據(jù)。主要包括7項(xiàng)功能:1)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息;2)工情信息;3)社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息;4)歷史災(zāi)害情況;5)歷史監(jiān)控信息;6)水情查詢;7)值班記錄。實(shí)時(shí)監(jiān)控信息主要完成實(shí)時(shí)監(jiān)控水雨情、土壤墑情和氣溫信息，頁面將以數(shù)據(jù)和柱狀圖來表達(dá)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。見圖6所示。

圖6 實(shí)時(shí)監(jiān)控信息及實(shí)時(shí)水雨情柱狀圖

2.6 防洪抗旱管理指揮

主要功能包括以下5部分內(nèi)容:1)洪水預(yù)報(bào);2)河段分析;3)水庫分析;4)提防段分析;5)水閘分析;6)雨量預(yù)測(cè);7)水位流量分析;8)決策業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。見圖7所示。

2.7 地圖操作相關(guān)功能

地圖操作相關(guān)功能模塊主要包括:1)鷹眼實(shí)現(xiàn);2)圖層控制;3)工具條;4)專題制圖功能;5)添加防汛物資信息;6)打印輸出及轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)格式保存。

圖7 水位流量關(guān)系

3 結(jié)語

系統(tǒng)建成后應(yīng)用表明，通過以上技術(shù)實(shí)現(xiàn)的防汛抗旱管理信息系統(tǒng)基本能滿足該地區(qū)防汛抗旱信息查詢和決策的要求。由于系統(tǒng)本身具有良好的推廣性和實(shí)用性，因此極大的方便了地方監(jiān)測(cè)人員的管理工作。但該系統(tǒng)也存在不足之處，如:沒有對(duì)應(yīng)的遙感影像處理模塊、專家決策支持功能不完善等。相信隨著今后信息技術(shù)的不斷發(fā)展和新需求的提出并解決，該系統(tǒng)將會(huì)更好地獲取防汛抗旱信息，提高系統(tǒng)的先進(jìn)性和實(shí)用性。

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