基于3S技術(shù)的河湖庫巡查管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

顧禮清

(常熟市沿江堤閘管理所，江蘇 常熟 215500)

水利資源合理開發(fā)與有效管理離不開水利資源現(xiàn)狀與規(guī)劃[1]，傳統(tǒng)型水資源管理工作模式老化，無法適應(yīng)現(xiàn)代新要求，推進(jìn)水利信息化建設(shè)[2]，全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字水利。巡查管理信息系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)水資源管理各類數(shù)據(jù)和工作流程的電子化、信息化，為水資源管理提供決策支持。

本文主要對巡查管理信息系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)組成、作業(yè)流程與功能進(jìn)行闡述以及淺析基層水利工程管理單位的實(shí)際應(yīng)用。

1 “3S”技術(shù)及特點(diǎn)

近年來，計(jì)算機(jī)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)科技得到廣泛的應(yīng)用。遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)與全球定位系統(tǒng)(GPS)及一體化技術(shù)有機(jī)結(jié)合，簡稱3S技術(shù)，也逐步融合到水利工程中。GIS通過GPS實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位與實(shí)時(shí)更新，通過RS提供源數(shù)據(jù)，“3S”信息技術(shù)對目標(biāo)和環(huán)境的變化趨勢進(jìn)行整理和分析[3]。

2 系統(tǒng)目標(biāo)

針對傳統(tǒng)監(jiān)管模式下的薄弱環(huán)節(jié)[4]，通過對比歷年遙感影像信息、實(shí)時(shí)信息、規(guī)劃設(shè)計(jì)資料，將水利資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)有效組織，建立多元素、多層次、多維度，具有時(shí)空特征的動(dòng)態(tài)監(jiān)管模式，通過建立高效的信息化、網(wǎng)絡(luò)化的巡查信息管理動(dòng)態(tài)監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水利監(jiān)管從發(fā)現(xiàn)到定性處理的全過程動(dòng)態(tài)監(jiān)管。為規(guī)范、科學(xué)、高效、有序監(jiān)管水利工程管理提供了有效手段。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)框架通過利用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫與大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，由數(shù)據(jù)庫層對影像數(shù)據(jù)、反饋數(shù)據(jù)與巡查數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并為應(yīng)用服務(wù)層提供底層數(shù)據(jù)支持[5]。應(yīng)用服務(wù)層通過Arc GIS Server應(yīng)用服務(wù)器平臺(tái)，可以滿足用戶界面層的各種需求。用戶界面層在GPS智能PAD通訊設(shè)備的基礎(chǔ)上，形成GPS定位跟蹤、信息數(shù)據(jù)采集與報(bào)送一系列動(dòng)態(tài)監(jiān)管過程。其總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

江蘇省河湖庫巡查管理信息系統(tǒng)包括水資源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、在線分析系統(tǒng)、業(yè)務(wù)監(jiān)管系統(tǒng)、移動(dòng)端外業(yè)調(diào)查系統(tǒng)四部分[6]。

水資源數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫運(yùn)行、基礎(chǔ)信息更新維護(hù)、歷史數(shù)據(jù)整合等功能。對各期各類遙感影像數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)和河湖庫專題數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽查看、分析研究、分類匯總等。

在線分析系統(tǒng)是利用3G技術(shù)獲取時(shí)空數(shù)據(jù)資料，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、檢索和復(fù)合分析。

業(yè)務(wù)監(jiān)管系統(tǒng)是對事件、變化點(diǎn)、違法點(diǎn)全生命周期跟蹤處理與監(jiān)管，形成一套完整事件處理流程，如圖2所示。

圖2 變化點(diǎn)監(jiān)管

移動(dòng)端外業(yè)調(diào)查系統(tǒng)利用精準(zhǔn)定位功能，將特定變化區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與核查，為巡查管理信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)信息，如圖3所示。

圖3 圖斑采集

4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

在長江堤防常熟段巡查管理過程中，先由江蘇省水利廳通過巡查管理信息系統(tǒng)對遙感信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總獲取特定區(qū)域；通過網(wǎng)絡(luò)信息逐級(jí)派發(fā)到下屬基層水利管理單位；基層水利管理單位核查人員通過帳戶登錄查看任務(wù)并下載后，到達(dá)變化區(qū)、變化點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；返回后將變化數(shù)據(jù)上報(bào)上級(jí)水行政主管部門，再由上級(jí)水行政主管部門進(jìn)行逐級(jí)審核。系統(tǒng)流程如圖4所示。

圖4 工作流程圖

通過利用遙感信息技術(shù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)前期征兆，區(qū)域變化后利用3S的實(shí)時(shí)反應(yīng)、圖像處理與分析手段，依據(jù)違法程度進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測并作出有效評(píng)價(jià)[7]。能夠?qū)崟r(shí)掌握基層水利開發(fā)利用動(dòng)態(tài)，落實(shí)了“關(guān)口前移，重心下移，責(zé)任到基層”的工作要求[8]。

5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)的組成主要由巡查管理信息移動(dòng)端、GPRS(3G)通訊模塊、GPS模塊、機(jī)房監(jiān)控模塊共四部分組成。

系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)[9]。服務(wù)器端以Window 2008 Server操作系統(tǒng)，以SQL Server 2008為數(shù)據(jù)庫，以GPS廠商提供的ActiveX控件接收，解析衛(wèi)星信息；客戶端以Window 7及以上操作系統(tǒng)，以SQL Server 2008為數(shù)據(jù)庫，以GIS平臺(tái)AcrMap10.1為基礎(chǔ)圖形支撐平臺(tái)，以ArcEngine 10.1作為開發(fā)語言[10]。移動(dòng)端采用3G及以上網(wǎng)絡(luò)，Android 7.0及以上版本。

6 結(jié)語

綜上，江蘇省巡查管理信息系統(tǒng)目前處于試運(yùn)行階段，該系統(tǒng)充分運(yùn)用了GIS、GPS、RS等3S高新技術(shù)，將多源、多尺度、多類型的水利資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融為一體，實(shí)現(xiàn)了對省河湖庫不同時(shí)期不同類型的信息統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)反饋動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)視、遠(yuǎn)程指揮管理、數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出等功能，提高了處理事件、變化點(diǎn)、違法點(diǎn)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和可靠性，解決了傳統(tǒng)監(jiān)管模式因人員缺少、資源管理復(fù)雜而導(dǎo)致的管理區(qū)域窄、發(fā)現(xiàn)變化點(diǎn)難、數(shù)據(jù)反饋慢等問題，優(yōu)化了水利資源配置。實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有高效性、準(zhǔn)確性、易操作性等優(yōu)點(diǎn)，理論和實(shí)用均合理可行。