成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院 張 博 李少達(dá) 郭紅操

GIS在青川縣水資源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

成都理工大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院 張 博 李少達(dá) 郭紅操

一、地理信息系統(tǒng)簡介

1.地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS）是管理和分析空間數(shù)據(jù)的應(yīng)用工程技術(shù)。它跨越了地球、信息和空間科學(xué)的應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科，其技術(shù)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和相關(guān)的方法過程所組成，用以支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃、管理和空間信息的分析等問題，因此它在水文學(xué)和水資源管理中得到了廣泛應(yīng)用。

2.建立以GIS為平臺(tái)的城市水資源管理系統(tǒng)主要有以下優(yōu)勢(shì)。第一，城市水資源信息的數(shù)字化，便于信息資源共享；第二信息查詢快速準(zhǔn)確，表現(xiàn)形式圖文并茂，可隨時(shí)為社會(huì)提供咨詢服務(wù)；第三，利用GIS的空間分析功能并結(jié)合水資源模擬模型和優(yōu)化模型，可模擬水資源決策過程、驗(yàn)證決策方案。目前，青川縣建立了一套以GIS為平臺(tái)的城市水資源管理系統(tǒng)，為該縣水資源的管理提供了科學(xué)的依據(jù)。

二、青川縣水資源概況

青川縣地處四川盆地北部邊緣、白龍江下游，是川、甘、陜?nèi)〗Y(jié)合部，位于東經(jīng)104°36′～105°38′，北緯32°12′～32°56′，處于祖國中西部交接地帶。青川縣屬長江上游的嘉陵江水系，縣境內(nèi)河流縱橫，水網(wǎng)密布，有19條溪河流域面積達(dá)50 km2，主要河流有白龍江、青竹江和喬莊河。地下水資源豐富，總蓄水量157億m3，水能蘊(yùn)藏量超過100萬kW。全縣各類水利水電工程已利用量為1.068億m3，僅占地下水資源11.3%。

三、青川縣水資源管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

青川縣水資源管理系統(tǒng)承擔(dān)兩方面的功能：一是通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建水資源監(jiān)控與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。利用CDMA無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及其他有關(guān)數(shù)據(jù)的采集、交換等。二是結(jié)合GIS技術(shù)，通過水資源實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理平臺(tái)，及時(shí)向社會(huì)公眾發(fā)布信息，為水資源管理人員提供有效的數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)水資源管理系統(tǒng)的預(yù)期建設(shè)目標(biāo)，該項(xiàng)目建設(shè)的總體構(gòu)架設(shè)計(jì)為3層。

1.信息采集層。本層對(duì)應(yīng)用于系統(tǒng)的各監(jiān)測(cè)對(duì)點(diǎn)和設(shè)施，是水資源災(zāi)后重建基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的重要部分。這一層在物理上形成了監(jiān)控系統(tǒng)的固件，在空間上形成了分布式的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

2.數(shù)據(jù)傳輸層。本層應(yīng)用于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的傳輸，它實(shí)際包括了OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層。按照國家使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和數(shù)據(jù)的規(guī)范傳輸格式進(jìn)行傳輸，保證了數(shù)據(jù)的可靠鏈接，使系統(tǒng)的擴(kuò)展和兼容變得更加容易。

3.系統(tǒng)應(yīng)用層。本層是面向用戶的系統(tǒng)層。該層的基本任務(wù)是在各種子系統(tǒng)的支持下，完成系統(tǒng)的各項(xiàng)任務(wù)。應(yīng)用層包括展示、應(yīng)用、平臺(tái)、存儲(chǔ)4個(gè)層面。

四、青川縣水資源管理系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.基礎(chǔ)信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)于本系統(tǒng)所涉及的對(duì)象和被管理對(duì)象進(jìn)行相關(guān)的描述，提供了相關(guān)屬性的添加、刪除、編輯等功能，具體包括河流基本信息、行政區(qū)基本信息、水源地基本信息、地表水取水口信息、取水用戶信息、地下水水源井信息、入河排污口信息、系統(tǒng)配置管理等描述。

2.水資源監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是對(duì)?。ü┧?、排污口的水量、水位、水質(zhì)、庫容等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、控制等操作。水資源監(jiān)控管理系統(tǒng)如圖1所示。

3.水資源信息服務(wù)。

（1）水資源信息服務(wù)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫、地理信息庫和方案庫的基礎(chǔ)上，利用WebGIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)以地圖、文本、聲音、圖像等多種形式快速、靈活地瀏覽、查詢各類基礎(chǔ)信息、水資源調(diào)度輔助信息等。對(duì)其中具有空間屬性的信息，會(huì)在電子地圖上進(jìn)行定位表達(dá)。

（2）基礎(chǔ)信息查詢。水資源信息服務(wù)系統(tǒng)提供了專業(yè)地圖選擇、地圖索引等信息的查詢和分析。水資源信息服務(wù)系統(tǒng)如圖2所示。

由圖2可知，取用水戶信息主要包括上報(bào)的各取水單位的取水水計(jì)劃，引水口運(yùn)行計(jì)劃等；水源地信息包括重要水源地的水質(zhì)、水量信息的查詢；排污口信息是對(duì)排污口的水量、水質(zhì)、水資源信息的查詢；統(tǒng)計(jì)分析信息主要包括各類日?qǐng)?bào)、旬報(bào)、月報(bào)、情況通報(bào)及有關(guān)水資源調(diào)度統(tǒng)計(jì)情況的查詢；相關(guān)法規(guī)信息主要包括國務(wù)院、水利部、水利廳、青川縣等正式頒布實(shí)施的有關(guān)法規(guī)，如水法、水資源調(diào)度管理辦法、有關(guān)管理?xiàng)l例和規(guī)定等；其他基礎(chǔ)信息查詢主要包括流域水系、行政區(qū)劃等基礎(chǔ)地理信息的查詢；水文站、引水樞紐、平原水庫等水利工程基本信息的查詢；灌區(qū)基本資料、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等信息的查詢。

4.水資源業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括了?。ㄓ茫┧芾硐到y(tǒng)、水資源費(fèi)征收管理、水資源調(diào)配管理、取供水管理系統(tǒng)、水環(huán)境管理系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)分析模塊、網(wǎng)上審批。如，統(tǒng)計(jì)分析模塊主要利用GIS的空間分析功能，對(duì)水資源的各種數(shù)據(jù)按照工作要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總和分析。其板塊可隨時(shí)查閱所發(fā)出的調(diào)度指令數(shù)量、接受各地用水計(jì)劃數(shù)量、監(jiān)督檢查次數(shù)等。統(tǒng)計(jì)、匯總和分析的結(jié)果以表格、圖形的方式輸出，可與同期情況進(jìn)行比較。另外，該板塊還可以在獲取各類水情、水質(zhì)的信息后，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、匯總和分析。

5.基于GIS展示的信息服務(wù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括水資源管理信息服務(wù)和取用水工程信息。

（1）水資源管理信息服務(wù)主要完成水情、水質(zhì)、水資源實(shí)時(shí)信息的入庫、顯示、查詢、統(tǒng)計(jì)、輸出等工作。具體功能有以下幾個(gè)方面：其一，GIS地圖主要對(duì)行政區(qū)域、河流水系及水庫湖泊雨量站、供排水監(jiān)控站的地理信息，在電子地圖上進(jìn)行分層顯示，完成降雨等值線圖、水位等勢(shì)線圖等繪制。其二，信息查詢可以按時(shí)段、測(cè)站、降雨數(shù)據(jù)、組合條件進(jìn)行查詢。其三，信息統(tǒng)計(jì)可以按時(shí)段、測(cè)站、降雨、水位高低、水位強(qiáng)度、組合條件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成各種分析統(tǒng)計(jì)圖。另外，某些統(tǒng)計(jì)結(jié)果也可以在電子地圖上進(jìn)行分析，形成面圖、色斑圖等。其四，統(tǒng)計(jì)輸出可以對(duì)電子地圖和在電子地圖上分析統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，以位圖、矢量圖形式輸出；還可以將屬性庫中輸入的雨量、水位、水質(zhì)等信息輸出成XLS和DBF文件。

（2）?。ㄓ茫┧こ绦畔?。該部分主要負(fù)責(zé)完成取（用）水工程信息的入庫、顯示、查詢、統(tǒng)計(jì)、輸出等工作。具體有以下幾個(gè)功能：其一，GIS地圖顯示可以對(duì)行政區(qū)域、河流水系、取水口門（地下、地表）、水文站等工情信息在電子地圖上進(jìn)行分層顯示。其二，信息查詢可以按照行政區(qū)域邊界、河流水系、鎮(zhèn)、重要單位等基本情況，進(jìn)行分級(jí)、分層或組合查詢。其三，信息統(tǒng)計(jì)分析，既可以按照常用的水資源監(jiān)控要求分類、分級(jí)、分層及組合顯示分析，又可以按照復(fù)選方式分類、分級(jí)、分層及組織顯示分析。其四，統(tǒng)計(jì)輸出可以將電子地圖和在電子地圖上分析統(tǒng)計(jì)的結(jié)果以位圖、矢量圖形式輸出；可以將屬性庫中信息輸出成XLS以及DBF文件。

五、結(jié)語

綜上，GIS在水資源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用，為水資源的管理、決策提供了科學(xué)的依據(jù)。但是，成熟的水資源管理系統(tǒng)還需要完善的信息采集體系的支持。因此，筆者認(rèn)為，可以從數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)設(shè)計(jì)、監(jiān)控中心設(shè)置等多方面考慮。