基于WebGIS 的水文站網管理系統初探

呂 欣，鄧 娟，時 青

（青島市水文局，山東 青島266071）

1 水文站網管理現狀

近年來，隨著水利水文行業基礎設施建設投入的加快，新建、改造了一大批水文站點，站網規模迅速擴大。為把水文數據在地圖上直觀醒目的集中顯示出來，以便于水文站網的日常管理和維護，同時為規劃建設新測站提供參考。據統計，截至2018 年，全省各類水文監測站點近1 萬處，青島市800 余處，基本形成了布局較為合理、功能較為完備的水文監測站網體系，實現了水文監測工作在較大河流、水庫、部分中小河流的全覆蓋。為了能夠更直觀地了解水文站網的空間分布和站點信息，及時自動發現儀器設備故障、更新維護站點信息，并實現通過匯總分析進行站網優化調整，對水文站網信息系統的可視化研究具有重要意義。

近年來隨著WebGIS 技術普及和互聯網覆蓋面的迅速擴大，水利水文行業也進行了不斷探索，研發了一些行業應用程序，GIS 技術在水利水文行業得到推廣。然而，大部分應用均為從宏觀上進行海量水文數據的收集、存儲、分析、處理和顯示，從而為水文水資源規劃管理、水資源保護、水文地質調查、水文模型構建和防洪減災等提供高效準確的決策依據和技術支持，較少有單獨從微觀方面為加強水文站網管理而開發設計系統的報道。針對這一情況，開發了基于WebGIS 技術的青島市水文站網可視化管理系統。

2 系統設計

2.1 系統建設目標

設計開發的青島市水文站網管理系統采用WebGIS 技術，實現對全市水文站網的綜合管理，不僅能輸入、顯示、查詢、統計管理各類站點基礎信息，還可以實現設備運行故障自動報警、設備報修及反饋等功能，以協助水文站網管理人員提高效率，降低勞動強度，同時便于根據統計報表對站網及設備進行優化調整。

2.2 系統設計原則

1）安全可靠原則。系統建成后，系統管理員需要對軟件和數據庫經常性備份。系統采用B/S架構，要防止網絡攻擊、非法侵入和病毒等，要做好防火墻等網絡設備和服務器安全管理。

2）簡單實用原則。系統主界面應簡潔明了，功能清晰，操作簡單、易于上手，即使是非專業人員也可以輕松獲取所需求的信息。后臺管理軟件應緊密結合水文站網管理工作實際需要，符合站網管理業務流程，能夠快速滿足日常站點管理的需要，軟件功能應全面，流程簡潔，數據輸入、顯示、查詢、統計、輸出方便快捷，具有統計分析和異常自動報警功能，切實提高工作效率。

3）先進可擴展原則。系統開發應嚴格按照水利水文行業規范，各功能模塊采用統一的標準。系統應具有可擴展性，采用模塊化設計，能夠根據業務工作需要，可以進一步優化原有功能，增加或刪除功能模塊。

2.3 系統功能設計

1）地圖的基本操作功能。加載能夠顯示到村莊、道路的分辨率較高的矢量地圖，系統用戶可以在地圖上自由拖動查看以圖形形式顯示的各類空間信息；可以控制圖層的顯示與切換。能夠用鼠標滾輪或點擊放大縮小按鈕控制地圖顯示級數；點擊還原按鈕可切換至初始顯示畫面；隨著鼠標移動實時顯示當前鼠標位置的經緯度坐標，也可通過輸入坐標將光標定位到某一具體位置。

2）測站信息展示功能。通過控制圖層，實現水文站、雨量站、水位站、海水入侵站、蒸發站、土壤墑情站、地下水站、水準點等在地圖上的位置分布顯示，可以單獨顯示一類也可以顯示多類站點，不同類型的站點用不同符號疊加顯示。點擊站點名稱會根據站點類型彈出對話框，顯示該站點的詳細信息。

3）測站查詢定位功能。設置搜索模塊，提供站點名稱、鄉鎮名稱與測站類型組合查詢方式，可以靈活選擇單一查詢條件或復合查詢條件。選擇站點名稱查詢方式，輸入已知站點名稱，光標在地圖上自動切換到站點位置。也可以通過鄉鎮名稱、測站類型組合查詢在地圖上快速顯示某個鄉鎮轄區內的某種類型的水文測站。

4）測站信息編輯功能。在后臺管理系統能夠批量導入預處理好數據格式的測站信息表及有關曲線、圖片、音視頻附件等；能夠人工錄入單個站點信息，上傳測站照片、音視頻等附件。在后臺管理系統能夠對現有站點信息編輯修改；根據用戶級別在地圖點擊單個站點后彈出對話框也設置“編輯”按鈕鏈接。

5）測站故障自動分析功能。根據每類測站、設備報送數據的時間頻率不同，設置不同的時間間隔，通過定時調取水文自動測報系統后臺數據庫中設備實時數據等，比對數據通暢率和正確率，自動分析測站設備是否存在故障，并及時報警、通知系統管理員和具體負責人員前往處理，維修后上傳維護記錄、手動解除警報，或者在設備修好后下一次定時自檢時自動解除警報，實現水文站網設備智能化巡檢。

6）統計報表功能。管理員可以根據需要對測站進行統計分析并生成專業報表，根據分析結果對站網進行優化調整，設置新的儀器設備維護周期參數等。

7）多用戶分級管理功能。本系統主要的用戶為市局業務處室、分局業務科室、鄉鎮水文中心管理員，根據職責分工不同分配不同級別的賬號，設置為系統管理員、管理員、一般用戶，不同級別用戶擁有不同的訪問權限，管理員只能修改相應轄區內站點信息、上報故障、維保信息等，一般用戶只能訪問、不能修改。

2.4 系統平臺架構

系統邏輯上由四層架組成分述如下：

1）基礎層：該層為系統運行的服務器及有關軟件和路由器、防火墻等網絡設備。

2）數據層：該層為系統提供基礎服務支撐的各種數據資源，包括實時數據數據庫、數據交換數據庫、歷史數據庫、統計數據庫、空間數據庫等。將全部應用數據集中存儲于數據層，便于數據管理、信息共享，降低了數據冗余度，提高了效率。

3）應用層：該層是整個系統各類業務處理模塊的集合，它包含了各項測站管理業務的具體應用，如實時監測、站點管理、系統管理、設備故障自檢、水文圖表維護等，每個模塊相對獨立，便于擴展調整功能，協同形成一個完整的系統。

4） 展 示 層：該 層 采 用HTML、CSS、C#、JavaScript、Flex、Photoshop 等技術設計一套簡潔直觀、操作簡單、易于上手的界面，滿足各級用戶的需要。主要為登錄界面、系統主界面、查詢統計界面、后臺管理界面等。

3 結 語

系統建成后，基本實現了站網自動化管理，市局和各分局站網管理人員通過任何連接互聯網的臺式機或移動設備隨時隨地登錄系統進行業務處理，減少了勞動強度，提高了工作效率。能夠克服水文站網點多、面廣、數據量大的困難，依托WebGIS 平臺直觀地查看各類站點分布、查詢站點基本信息和設備運行狀況、上傳維護站點信息，實現了對全市水文測站的可視化管理；依托設備自動巡檢、報警和人工報修功能，及時發現問題、解決問題，跟蹤設備維護情況；依托統計分析功能，根據統計報表，針對不同的站點和設備采取不同的預防維護措施，對站網進行優化調整，確保測站設備長期穩定可靠的運行。