“天地图”在水利工程规划与管理信息化技术中的应用研究

李鹏学，于国斌

(1.凉州区水电勘测设计队，甘肃 武威 733000；2.甘肃省基础地理信息中心，甘肃 兰州 730000)

随着国家基础地理信息公共服务平台建设的快速推进，“天地图”已成为各个行业信息化建设不可缺少的重要支撑平台。水利行业对电子地图有着天生的依存，而且随着水利信息化的推进，这种依存度越发紧密。把“天地图·甘肃”与水利行业的应用需求和业务特点相结合，研发的凉州区水利工程规划与管理地理信息系统，在水利工程规划、管理、监测预报、应急救援等方面都取得了一定成果，基本解决了以往电子地图在水利应急、工程规划与管理等工作中的局限性、时效性和信息共享服务方面的制约问题。

1 “天地图”服务资源

“天地图·甘肃”是“天地图”的甘肃省省级节点，是甘肃省区域内基础地理信息资源最丰富、数据最权威的基础地理信息公共服务平台。在基础数据方面，“天地图”以矢量、影像、晕渲3种模式提供服务。提供的凉州区影像及矢量电子地图瓦片详细至18级，对应显示比例尺约为1∶2000，地面分辨率约0.6m，可为水利专题系统提供中、大比例尺基础空间数据。

在服务资源方面，“天地图”开放地名地址查询、网络地理处理、路网分析等接口，可为水利专题系统提供相应的查询、定位、分析等服务，辅助水利工程规划与管理等工作。

在二次开发方面，利用“天地图”Web API通过API和定制的前置服务，可以开发出具有丰富功能的服务于水利工程规划与管理的WebGIS应用。

2 “天地图”与水利业务系统的集成

2.1 “天地图”与水利业务系统的集成方式

“天地图”与水利业务应用系统的集成采用“服务调用+自建应用系统”的集成模式实现，即基于Internet的业务应用通过跨域访问实现“天地图”远程服务资源与水利专题系统的集成，基于局域网的业务应用通过“天地图”的前置服务模式实现对“天地图”数据和服务的访问。

2.2 数据库的建立

2.2.1地理实体数据库

地理实体数据是根据任务空间化挂接的需求，对基础地理信息数据进行内容提取、分层细化、数据组织重构、分类代码转换、一致性处理、对象化处理等过程而形成的。

利用“GEOWAY FrameData公共地理框架数据加工软件”，对主要数据通过数据交换、方案加载与整理、构建拓扑、要素实体化、数据质检、数据拼接、要素溶解、成果提交等一系列程序完成处理，实现基础地理信息数据的实体化。凉州区水利工程规划与管理地理信息系统地理实体数据建设采用1∶10000框架数据，加工凉州区全区域境界、水系、道路等数据，如图1所示。

图1 地理实体数据处理流程

2.2.2水利工程专题数据库

水利专题数据是信息管理系统数据建设的重点，也是实现各种重要功能的依托。按要素类型可以分为点状、线状、面状三类数据，其对应的SHAPE格式类型分别为Point、Line、Polygon。根据GIS的分层概念和水利专题数据的特点，设计水利专题数据概念模型，水利专题图层由点状实体、线状实体、面状实体数据组成。点状实体由点和指明点特征的属性组成，点由几何坐标定位；线状实体由弧段和指明弧段特征的属性组成，弧段由一系列坐标点描述。水利专题数据中的每类数据都可以分为空间数据和属性数据两部分。空间数据描述目标对象的空间位置、几何形状以及与其他对象的空间关系等，包括点、线、面等要素；属性数据描述与空间位置没有直接关系的那些数据，如机井名称、井深、井型、产权归属、取水许可证号等。空间数据和属性数据是相互关联而不是孤立的，因此必须合理组织数据，满足系统建立多种功能的需要。系统基于SQL SERVER2008数据库管理软件和ArcGIS10.3软件体系，结合ArcSDE10.3空间数据库引擎对空间数据组织、管理、结构上的技术要求，完成凉州区范围内的水利专题6大类、145个子图层数据的入库，实现水利专题数据的集成和有效管理，如图2所示。

图2 水利专题数据实体关系图

3 水利工程规划与管理信息化系统功能实现

3.1 功能模块结构

围绕水利工程规划与管理各类信息业务的需求进行系统的功能分析与设计。系统功能模块分为两类，即用户权限管理模块与业务功能模块。用户权限管理模块是系统数据合理使用及安全的保障，用户可以访问而且只能访问自己被授权的资源。业务功能模块是系统的重点部分，主要实现地图操作、工程管理、工程规划、文件管理、辅助工具等业务功能，如图3所示。

图3 系统功能模块结构图

3.2 系统功能的实现

3.2.1形成“凉州水利一张图”

系统基于“天地图·甘肃”前置服务，在完成凉州区水利工程专题数据库建设的基础上，进行数据“入库上图”，根据需求添加水系、等高线、境界、水利工程专题数据。通过图层控制，以树形结构方式显示不同范围、不同类型工程的“矢量”图层，并可对图层进行透明度、上移、下移、放大、缩小及属性查询，构建形成“凉州水利一张图”。基于“天地图”的水利工程管理模块实现了水利专题信息集中存储，一张图式直观展示水利专题空间分布，有效解决以文件形式传统管理造成的信息展示不直观、查阅不方便、难以统计等问题。

3.2.2辅助开展工程规划

充分发挥“天地图”直观展示、空间分析的优势，系统基于绝对海拔高程值GP服务，以形成的“凉州水利一张图”做为水利工程“规划基础蓝图”，通过查询、标注、提取地图上任意位置、区域等高线和高程数据，在免去野外勘测工作的情况下，为渠道、管道、河道等水利工程规划提供依据，同时，可根据某组经纬度坐标所包含的地理范围反算出相对应的图片坐标范围，辅助进行水利工程剖面的绘制。系统提供了绘图与测量工具，可在地图上标注点、线、面图形以及文字信息，测量任意距离、范围的长度、面积，支持标注结果的保存、编辑等操作，并按比例尺大小打印出图，辅助进行水利工程平面布置图的绘制，提高了水利工程规划的科学性与便利性。

3.2.3构建凉州“互联网+天地图+水利”体系

系统以灌区为单元，分散采集水利专题数据，对数据信息进行适时动态编辑更新，并以灌区为组显示图层。系统权限管理上，采取水务局后台集中统一管理，向各灌区分配用户端口并进行授权，既保证系统数据合理使用及安全，又为数据共享提供了方便。各用户可通过互联网络进行访问，鉴于系统工程规划模块涉及等高线等涉秘数据，系统布设了外网和内网两套系统。内网系统由水务局统一管理，可访问全部内容，外网系统受保密有关规定限制，不能访问等高线等涉秘数据，构建形成了“灌区节点分散采集、动态更新+区水务局后台集中管理+水务数据网络共享使用”模式，可及时、全面掌握全区范围内水利专题资源的利用现状、总量等信息，进一步提高全区水利工程规划与管理信息化水平。

3.2.4为水利管理特色服务提供支撑

在系统提供的“天地图”上按照不同颜色标注各河道可采区、禁采区、保留区等采砂规划管理区域；按照河长制管理的要求，标注了各级河长管理段落范围、河长信息、河道管理情况等；设置了应急处理模块，提供了路径分析、地名地址搜索、快速定位、应急标注、查看隐患点周围设施等功能，可适时查询洪涝灾害发生地区的道路状况、就近医院、避险点等。通过实体服务与水利专题要素服务进行关联匹配，为河道采砂审批监管、河长制责任落实、防汛应急抢险等水利管理工作提供信息数据支撑。

3.2.5报表及决策服务

通过系统可查看工程有关详细信息、档案资料、照片等数据，并可将所有满足条件的信息显示到查询结果表与工作地图中。查询统计的结果可以饼状图、柱状图等的形式呈现，还可以Word、Excel、PDF等格式导出，对存储的照片可以下载到本地，对需要的地图可进行截图、拼图、打印出图。同时，实现水务管理的政策法规、业务规程、工作方案、工程、灌溉等管理相关文件的浏览、下载、删除等功能，为统计报表和管理决策提供支持。

4 结语

按照水务部门实际工作需求，对“天地图”服务于水务业务决策管理的应用模式进行了研究实践，以凉州区水利工程规划与管理地理信息系统为例，建立形成了“水利一张图”式水务应用模式、“互联网+天地图+水利”体系，实现了天地图资源服务和水利专题服务的聚合，为水务部门及时全面地掌握水利资源信息、开展工程规划与管理提供及时、便利、科学的地理信息服务。在今后推广应用中，要把好基础资料的收集和录入关口，做好相关管理人员的培训，建立系统运行管理机制，充分挖掘系统功能，使系统在实际工作中发挥更大的作用。