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1、解读水利“一张图”工程一、3S与水利1.1 水利行业现状及发展趋势随着水利资源信息化工作的深入以及国家“一张图”工作的推进，水利资源基础信息数字化程度日益提高，水利资源管理部门和社会各领域对水利基础信息的需求也越来越大，对数据共享和信息服务的要求与日俱增。对于各级资源管理部门来说，怎样集成应用分散、独立的水利资源信息，使其更好的为水利资源管理决策服务，并提供网络化的社会服务，是目前迫切需要解决的问题。建设统一的水利资源交换体系是确保信息系统建设整体一致性的有效途径。开展这项工作，将其列为信息化建设的重点工作来进行，这样才能有效的配合水利资源电子政务建设，避免重复建设、各自为战的现象出现；才能确
2、保国家、省、市、县四级水利资源部门之间，以及水利资源部门内部之间实现信息的有效共享。“智慧地球”的提出，加快了“智慧水利”的发展。水利行业依托强大的信息化应用软件平台开发和IT系统集成能力，利用电信政务光网和3G无线网络，结合在云计算、高清视频会议、GPS卫星定位、GIS、视频监控、卫星通信、物联网RFID等领域的先进技术，从“水政务、水业务、水服务”三个方面，构建“五张网、一个平台”即：水利政务网、防汛应急指挥网、监测数据传输网、重点区域视频监控网、水利信息发布网及水利信息化平台的“智能水利”。“智能水利”将进一步提高防汛减灾、水资源优化配置、水利工程建设管理、水土保持、水质监测、农村水利水
3、电和水利政务等水利业务中信息技术应用的整体水平，带动水利现代化。1.2 3S技术在水利行业的应用3S是20世纪六七十年代逐渐发展起来的空间信息处理技术，作为重要自然资源的水资源，与地理位置有着必然的联系，进而与水资源有关的水利行业也与地理位置有着必然的联系，而3S在水利基础设施与水资源的信息化管理与监测方面更具有不容忽视的重要作用。在水利信息化系统建设中，地理信息系统（GIS）是系统构建的框架，是辅助决策的工具，是成果展示的平台，遥感（RS）是实时监控工具，借助GIS突出的可视化功能和强大的分析功能以及RS强大的实时监测功能，不仅能够从空间上、时间上实现对水利基础设施与水资源的现状与变化发展的
4、彻底了解，还可以实现对水利基础设施和水资源的规范管理，便于各级水行政部门开展防汛指挥与决策、水情监测与管理、水利基础设施与水资源管理等多方面的工作，如在防洪减灾、水资源管理与监测、水环境管理与监测、旱情监测、水土流失调查、河口、河道、湖泊和水库泥沙淤积调查、大型水利水电工程建设和管理中GIS技术起着不可忽视的作用；大型跨流域引水（例如南水北调）工程的选线和大型水利工程的选址以及环境效益评估是遥感和GIS技术在水利水电领域中发挥作用的重要方面。GIS是水利水电工程选址、规划乃至设计、施工管理中十分重要的分析工具，例如移民安置地环境容量调查、调水工程选线及环境影响评价、梯级开发的淹没调查、水库高水
5、位运行的淹没调查、大中型水利工程的环境影响评价、防洪规划、大型水利水电工程抗震安全、河道管理、大型水利水电工程物料贮运管理、蓄滞洪区规划与建设等等。遥感技术可以快速、经济和客观地为大型水利水电工程选址提供所需要的地理、地质、环境以及人文等各类信息，从而提高工作的效率和质量。在进行的南水北调西线研究中，遥感技术在青藏高原发挥了不可替代的重要作用，尤其是用干涉雷达（1NSAR）或立体像对确定高程更是引起了广泛的关注。1.3 3S技术在水利行业应用的发展趋势3S技术的发展与计算机硬件、软件、数据仓库、数据挖掘、网络、数据库管理、数字摄影与自动成像等技术的发展是紧密相关的。3S技术在水利行业应用的发展
6、，不仅仅取决于3S技术的发展，更取决于水利行业信息化的进程。要在水利行业更好地应用和发展3S技术，必须在进一步加强标准化、规范化的基础上，大力开展基础数据库的建设，尤其是富有水利行业特色的数据库，如蓄滞洪区空间展布式社会经济数据库、雨情和水情数据库、水旱灾情数据库等等。3S在水利行业应用的发展趋势主要有：遥感数据源方面朝着高空间分辨率、高光谱分辨率和新型雷达遥感的方向发展；定量遥感是当前国内外遥感应用的发展方向，也是水利遥感的发展趋势；遥感在水利中的应用将会越来越深入，如降雨的定量遥感、土壤含水量定量遥感、蒸散发遥感、水质遥感监测、生态环境遥感等。GIS技术在水利行业的发展必须结合水利应用，如
7、大规模、远程的会商系统用到了WebGIS；组件式GIS（ComGIS）使软件的可配置性、可扩展性和开放性更强，使用更灵活，更便于二次开发，特别有利于水利应用系统集成和拓展；三维GIS和四维GIS系统为各种水利信息提供了更为直观的表现方式，如在调水线路沿线贯穿飞行、城市及蓄滞洪区洪水演进、水利工程布置、大坝及堤防等工情信息的表达、水流流动的三维表现、库区的描述、宏观地形地貌表现、通视性分析等等方面使用得特别多；VR-GIS技术是虚拟现实技术与GIS技术的结合，应用VR-GIS技术进行水利工程模拟，例如对河流地貌过程、三角洲演化过程、湖泊与沼泽演化过程、调水工程、水资源调控、河道整治、大型水利工程
8、的环境评价、水质污染过程、洪涝灾害的发生与救助、防洪规划、河口与港口整治、垮坝溃堤、水土保持效果、大型水利水电工程规划进行模拟等。二、MapGIS K9水利“一张图”解读2009年10月21日，中地数码集团自主研发的新一代面向网络超大型分布地理信息系统基础软件开发平台MapGIS K9发布会在北京钓鱼台国宾馆召开，该平台将3S技术有机融为一体，提供海量空间数据管理和专业制图解决方案。在具体的应用领域，MapGIS K9对功能资源进一步细分，由服务器开发平台（DCServer）、遥感处理开发平台（RSP）、三维GIS开发平台（TDE）、互联网GIS开发平台（IGServer）、嵌入式GIS开发平
9、台（EMS）五大开发平台组成。MapGIS K9水利“一张图”结合水利行业应用及发展趋势，以满足经济社会发展和水利资源管理的需要为宗旨，在现代信息技术的支持下，建立完整的水利资源信息库（包括历史资料信息），建立完善的水利资源各项业务信息化管理功能体系，实现水利资源管理业务信息的采集、处理、分析、查询、统计、输出的信息化，其中包括水利现状调查信息、水利资源管理数据及其他数据的入库与更新，审批过程数据的自动入库，数据的维护，数据格式转换和空间参考信息转换，方便快捷灵活的地理信息图形和属性数据的交互查询，各种统计报表的自动生成以及多种格式的专题图制作与输出，地理信息的空间分析和相关统计分析，实现水环
10、境动态监测和领导辅助决策等功能，为建立国家水利信息平台、推进水利信息化和现代化奠定坚实基础，为编制水利发展空间规划、加强水资源综合管理、提高水利情势分析评估、仿真推演、监控预警等能力提供坚实可靠的支撑和保障。2.1 MapGIS K9水利“一张图”总体架构MapGIS K9水利“一张图”主要包含六个部分：网络系统、数据存储系统、空间数据中心管理平台、数据服务系统、数据挖掘支持系统和数据交换系统。总体架构如图1所示：图1 “一张图”总体架构图1）网络系统提供网络接入、本级核心网络管理功能。2）数据存储系统包括数据库管理系统和文件管理系统，提供对各类数据的存贮、备份、恢复、迁移等基础功能。3）空间
11、数据中心管理平台提供数据的检查、整合、数据入库、数据的更新维护、数据清理等功能。4）数据服务系统提供数据目录、数据服务目录、元数据、数据搜索引擎、数据加工、服务计费等功能。5）数据挖掘支持系统完成数据的主题分析、主题统计，数据挖掘、输出，决策服务等功能。6）数据交换系统提供数据提取、数据发送、数据接收、数据转换和数据传输方面的功能。2.2 功能设计水利“一张图”管理系统，如图2所示，依托MapGIS K9基础GIS平台构建多源异构数据采集、处理、显示、管理、分析及维护的核心功能仓库，运用数据中心集成开发平台自定义搭建可视化的数据组织、视图加载、界面设计和后台更新维护，并运用IGServer向外
12、发布一张图成果。系统探索并实现了一张图数据资源与日常管理应用相结合的模式和方法，提供可供推广的数据编码标准、软件规范和实现技术，最终实现了便捷、规范的水利综合电子监管，和科学、准确的数据分析决策支持。图2水利“一张图”管理系统系统功能基于数据中心集成开发平台构建系统框架，支持自定义表单、工作流搭建式WEB界面开发，能很方便的进行功能扩展。根据建设目标，“一张图”管理系统的数据管理子系统（C/S）包含：数据入库、数据管理、数据编辑与处理、图形查询分析、成果输出、综合统计、数据交换、数据更新管理、数据维护等功能模块。WEB发布子系统包含数据发布、业务审批决策支持、输出上报等三个模块。总体功能模块图
13、如图3所示：图3 水利“一张图”总体功能模块2.3 数据交换平台数据交换体系主要由网络系统、数据仓库以及信息安全体系三部分组成。这三部分一起构成了水利资源应用系统的基础设施条件，为水利资源政务管理和信息服务系统提供硬件载体、数据存贮、数据交换、管理利用基础以及信息安全保障。2.4 数据库总体架构“一张图”系统的建设必将为水利部门电子政务系统服务，政务系统含政务办公和政务公开系统，分别在内网和因特网等各种网络环境下的应用。因此，从数据库安全和数据库管理一致性等原则出发，系统的数据库可以划分为内网数据库和外网数据库。系统数据库分别包括水利业务信息库和基础地理信息库两个部分。其中水利业务信息库的内容
14、有业务办理过程中产生的信息如审批内容、督办信息、项目办理意见以及相关表格属性等，另外还包括相关业务审批的办事指南、办理细则以及相关的政策、法规和各级政府部门的文件；基础信息库又称为GIS数据库，主要包括基础地形数据库和专题数据库等地理信息。系统中的外网数据库、内网数据库是相互紧密联系、密不可分的，需要及时保证两个数据库之间的同步和数据一致性。2.5 网络架构水利网络体系主要由内网、水利信息网和外网三部分组成，如图4所示。图4 水利信息化网络架构三、中地数码“智慧水利”助力水利行业发展近十年来3S在水利行业中有了更广和更深入的应用，已替代了许多传统的手段。作为一种先进的技术和有效的工具，遥感和CIS技术已被越来越多的水利工作者所了解，中地数码一直致力于将3S技术与水利行业的融合，从数字排水管网、数字给水管网解决方案以及各应用案例开始到水利信息在线分析服务系统的完成等等，再到基础软件开发平台MapGIS K9的推出，为水利行业应用打下了坚实的基础。目前中地数码从水利行业整体应用角度（如水资源管理、水环境管理、水文地质、水利水电、防汛抗旱、供水节水、水土保持、灌溉排水、水利政务和小水电及农村电气化）已经形成了一整套完整的“智慧水利”解决方案，这将是3S技术与水利行业应用融合的最大化，将助力水利行业更好发展。
