基于GIS的水資源信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

羅強(qiáng)

摘 要：該文通過分析我國水資源管理研究的進(jìn)程，闡述了基于.NET技術(shù)和GIS平臺來開發(fā)水資源信息管理系統(tǒng)的基本設(shè)計思路以及實現(xiàn)的大致過程，將水資源信息的主要要素展現(xiàn)出來，為相關(guān)部門的分析以及決策提供精確、可靠的數(shù)據(jù)，為相關(guān)部門的規(guī)劃重點提供更直觀簡潔的平臺，并在此基礎(chǔ)上利用C#語言實現(xiàn)應(yīng)用與系統(tǒng)開發(fā)。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng) 水資源管理 ArcEngine

中圖分類號：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）12（a）-0041-02

Abstract：This paper firstly analyzes the process of water management research， mainly elaborated based on. NET technology and GIS platform to develop water resources information management system， the basic design idea and the realization of the general process， the main elements of the water information to show up， for the analysis and decision-making related departments to provide accurate and reliable data， the planning for the relevant departments focus on providing a platform for a more simple and intuitive， and thus based on the use of C # language applications and systems development.

Key Words：Geographic Information Syste；Water resources management information system；ArcEngine

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，水資源問題變得日趨突出，水資源問題已在較大程度上影響了一個地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，成為該地區(qū)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一個制約因素[1]。因此，必須加強(qiáng)對水資源的科學(xué)管理，通過水資源的優(yōu)化配置，滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對水資源的需求，通過實現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，支撐經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展。水資源規(guī)劃和管理過程中，非常強(qiáng)調(diào)運用各種環(huán)境過程模型，如穩(wěn)態(tài)和動態(tài)水流模型、多維水質(zhì)模型和污染擴(kuò)散模型等[2]。這些模型大都具有明顯的空間特性，但這些環(huán)境模型在對空間數(shù)據(jù)的操作尤其是在結(jié)果顯示方面仍顯困難。GIS[3]可以為這些環(huán)境 模型提供整體的基于GIS邏輯原理的空間操作規(guī)范，用以反映具有空間分布特性的模型研究對象的移動、擴(kuò)散、動態(tài)變化及相互作用過程。GIS和環(huán)境模型在概念和研究對象上的相似性、互補(bǔ)性，使得二者的結(jié)合合理又具有實用價值[4]。

該系統(tǒng)利用ArcGIS Desktop桌面軟件、基于ArcGIS Engine[5]二次開發(fā)組件以及Geodatabase數(shù)據(jù)庫，在.NET平臺下開發(fā)而成。為用戶提供水文資源信息的查詢與管理等服務(wù)，極大幫助決策者進(jìn)行合理決策。

1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)合系統(tǒng)的需求和建設(shè)目標(biāo)，根據(jù)低耦合，高內(nèi)聚的原則，依照現(xiàn)有成熟模式設(shè)計方法，將水資源信息系統(tǒng)框架分為3個部分，即信息數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)功能層、系統(tǒng)表示層[6]。數(shù)據(jù)層主要是存儲管理水資源信息各種空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫采用內(nèi)在的連接方式。空間數(shù)據(jù)庫中每一個可以操作的對象都對應(yīng)一個唯一的ID屬性，在屬性庫中建立包含某個對象ID的一條屬性數(shù)據(jù)，就可以根據(jù)ID進(jìn)行對象的屬性數(shù)據(jù)的查詢和管理。采用了GeoDatabase的數(shù)據(jù)模型，使得空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的訪問更加方便快捷。業(yè)務(wù)功能層根據(jù)提供的基礎(chǔ)組件和ArcGIS Engine功能組件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理、分析、表示功能。表示層定位于客戶和系統(tǒng)的交互，采用基于Form窗體的客戶端，實現(xiàn)桌面應(yīng)用。

2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)所要實現(xiàn)的目標(biāo)，按照結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析與設(shè)計的思路，水資源管理信息系統(tǒng)可分為4個主要模塊：圖形操作模塊、信息維護(hù)模塊、信息查詢模塊、空間分析模塊。

2.1 圖形編輯模塊

該模塊的主要目的就是滿足用戶在使用地圖的時候能夠?qū)﹄娮拥貓D進(jìn)行放大、縮小、平移、量距、圖層控制、鷹眼等地圖基本操作功能。

2.2 水資源專題模塊

水資源專題模塊是水資源管理信息系統(tǒng)的主要功能之一，模塊分成了水文站點查詢以及水文信息快速定位查詢，用戶可以根據(jù)自己的需要查詢有關(guān)水文方面的信息，從而能夠更多地了解當(dāng)前水資源評價情況及一些水文屬性信息。

2.3 信息查詢模塊

系統(tǒng)除了可以查找水文站點以及流域信息還可以進(jìn)行城鎮(zhèn)查找，用戶可以根據(jù)不同的流域范圍或者水文站點。比如用戶如果想知道該站點所在城鎮(zhèn)的周邊城鎮(zhèn)信息，選中多邊形模糊查詢，彈出查找的對話框，在選擇類型中選中圖層，輸入要素范圍，確定后將在下面對話框顯示屬性信息并于地圖上高亮顯示周邊區(qū)域。

2.4 空間分析模塊

用戶選中主界面中的模塊，點擊彈出對話框，先在地圖上確定要建立水文站點的位置以及適合的范圍。然后分別選中河流、道路、以及原有的站點距離分別設(shè)置權(quán)重，隨后適合建設(shè)站點的區(qū)域就在地圖上顯示，供用戶進(jìn)行合理決策。

3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

水資源信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分為屬性數(shù)據(jù)庫（文檔庫）和空間數(shù)據(jù)庫（地圖庫）兩部分，屬性數(shù)據(jù)采用普通的Table存儲。空間數(shù)據(jù)采用Geodatabase地理數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲，Geodatabase是面向?qū)ο蟮牡乩頂?shù)據(jù)模型，主要包括三種數(shù)據(jù)集：要素類、柵格數(shù)據(jù)集和表格，其地理空間特征的表達(dá)較之以往的模型更接近人們對現(xiàn)實事物對象的認(rèn)識和表達(dá)，其中字段設(shè)置中均有ObjectID，Shape和ID，分別表示對象ID號，幾何圖形和ID[3]。通過使用ArcGIS Catalog軟件進(jìn)行統(tǒng)一管理。

4 系統(tǒng)的功能的實現(xiàn)

水資源信息管理系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思路，基于ArcGIS Engine組件和Geodatabase空間數(shù)據(jù)庫，在.net環(huán)境下使用C#語言進(jìn)行軟件系統(tǒng)的開發(fā)。

系統(tǒng)界面上采用較為直觀的Window視窗組件，系統(tǒng)所有功能都是通過人機(jī)界面展現(xiàn)給用戶，用戶只需和人機(jī)界面進(jìn)行信息交互即可實現(xiàn)。總的來說，系統(tǒng)界面具有界面友好、交互性強(qiáng)、操作簡單等特點。系統(tǒng)主界面被分為兩個部分：左方是圖層窗體，用于顯示當(dāng)前地圖所包含的所有圖層，便于查看地圖圖層的所有屬性；右方是地圖展現(xiàn)窗體，可根據(jù)左方窗體選擇的菜單顯示相應(yīng)的內(nèi)容。

5 結(jié)語

該文在GIS技術(shù)ArcEngine二次開發(fā)技術(shù)的支持下結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS）的數(shù)據(jù)管理、空間查詢、空間分析、可視化等功能，使用了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫模型，使得空間數(shù)據(jù)面向了實際的應(yīng)用領(lǐng)域，更好地表達(dá)了空間數(shù)據(jù)的關(guān)系，為輔助水資源信息系統(tǒng)的開發(fā)提出了全新的技術(shù)手段。充分利用GIS的分析特點，可以對地理周邊信息進(jìn)行準(zhǔn)確的查詢和統(tǒng)計，使數(shù)據(jù)表達(dá)的更加準(zhǔn)確，管理更加合理，提高了水文站點區(qū)域情況修正的精度。

參考文獻(xiàn)

[1] 李云，范子武，徐世凱，等.城市水資源管理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].中國水利，2003（6）：73-75，5.

[2] 周勁風(fēng)，黃平，湯葉濤，等.廣州市水政水資源管理信息系統(tǒng)開發(fā)研究[J].重慶環(huán)境科學(xué)，2002（3）：14-16.

[3] 石宇，張鷹.城市水資源管理信息系統(tǒng)的GIS應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2007（1）：26-28.

[4] 蘭小機(jī)，劉德兒.地里信息系統(tǒng)基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[5] 蘭小機(jī)，劉德兒.ArcObjects GIS應(yīng)用開發(fā)—基于c#.NET[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2011.

[6] 王艷澤.黃河流域水資源管理信息系統(tǒng)構(gòu)架研究[D].濟(jì)南：山東師范大學(xué)，2010.