WebGIS技术在智慧水利中的应用研究

李云龙 徐进

摘 要： WebGIS（网络地理信息系统）技术作为现实技术在网络上的延伸，它可以将实际环境的地理信息发布到网络上，具有在网络上实现地理数据的检索、编辑及制图等基础性功能，可以对各种空间数据进行发布、共享及交流。以智慧水利的特征为基本参考，笔者对以开源MapServer及PostgreSQL架构的信息发布系统进行构建方面的探讨。采取配置MapFile、设置MapServer及PostgreSQL为基本架构的数据库、共享地理空间数据等一系列操作。通过研究发现，经利用与WebGI有关的数据手段，可以建立起开源性的地理数据共享空间，在技术手段方面提供给智慧水利建设以保障。

关键词： WebGIS;智慧水利;应用

【中图分类号】TD634 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.27.197

1 智慧水利的相关概念

智慧水利诞生于20世纪后半页，它包含水文数据的收集与管理;到了21世纪，智慧水利逐渐将规模扩展到网络的大环境下。当前国内智慧水利已得到了广泛的实际应用，水位及闸门的远程监管已得到了落实，渠道水文有了切实的实时监管，自然灾害的预警信息传递更加准确、及时。 智慧水利的推广，让区域的水利工程向信息化、现代化的方向更进一步，水利建设效率有了显著的提升。

根据各项最新的方针政策，水利工程的开启需要有一个较高的起点，为促进水利工程的信息化发展，要搭建相应的数据平台，让智慧水利更加体现自身的优势，工程的开展要体现出数据化的特性，例如搭建空间数据的网络平台，让水利工程得到更加智能化的成长，经由一系列信息汇总、处理、分析的过程，使智慧水利工程充分体现现代社会绿色可持续发展的原则。

为了水利工程得到更实际的运用，在水利工程方面创造出更多高新产品，应切实提高水利工程信息的管理质量及效率。同时，为保障水利工程建设水平高并且得到长远效益，应增强相关人员专业素质、为信息技术人员提供施展才能的机会，保证他们的思想认识及实践素质维持在较高水平，使人员牢记建设的规章制度，培养学习现代化的数据应用能力。

运用相关数据信息技术，可以在节省人力自愿的基础上，及时地对水利工程中的疏漏部分进行补足，这种创新手段将不断促进水利工程整体的高效发展。为紧跟当代市场经济飞速发展的步伐，严格遵守党的方针政策、保障自然环境的良好生态，智慧水利高新技术的运用必不可少。

2 WebGIS系统框架

2.1 MapServer概念

MapServer是明尼苏达大学开发的开源WebGIS软件，它具备将大量空间数据进行网络发布的强力功能。MapServer属于以胖服务器端/瘦客户端为模式的WebGIS平台，操作者使用客户端发送数据请求，服务器利用MapFile对地理空间数据信息进行读取，同时把得到的地理数据用GD库绘制完成并最终以jpg/png/gif等图片格式传送到客户端的浏览器进行展示。完善的WebGIS系统还包括客户端组件 OpenLayers、瓦片缓存等与功能流畅表现密不可分的有关技术。MapServer地理数据网络共享的高效实现，有赖于广泛数据的汇总，并且它可以便捷地整合大量空间、非空间数据。此外，MapServer具备投影、字体改变等功能，以及可以在不同比例尺下自动改变所示各种地图要素。

对各级图层的显示内容、展示样式，地图的检索路径等各种MapServer属性进行自定义，需要运用到MapFile这种软件配置文件，同时该文件后缀为.map。MapFile包含Web、Legend、Scalebar、Layer 以及Outputformat等设置。其中需要注意的是，MapServer发送的地图由一层层图层覆盖组合，Layer设置显示的图层顺序与在MapFile程序中的图层顺序正相反。MapServer正常显示地图需要MapFile各项数据的正确配置。

MapServer作為WebGIS系统的关键结构之一，具备两种能使用于服务器端的操作模块，它们是：CGI以及MapScript。

2.2 MapServer运行流程

MapServer通常的运行流程是：Web服务器收集客户端的请求数据并发送至MapServer服务器端;MapFile利用已配置好的路径读取数据再绘图表示出来。数据库把相应的数据信息以及配置属性发送给 MapServer程序处理，再通过GD库转换数据的格式为jpg/png/gif。经由MapFile相关属性的配置，即可指定模板文件对数据进行绘图表示，同时可以指定浏览器中MapServer应用程序的表达设计。最后程序将制图结果按照客户端提供的路径参数下载到指定位置，Web服务器将制图发送至客户端直观展示。

2.3 MapServer工作环境

开源软件的使用方便了用户结合自身需要定制程序。本文主要探讨由下列软件建设的信息共享平台。

（1）WebGIS系统的关键组成部分：MapServer。

（2）地理信息系统地图设计软件：Quantum GIS。Quantum GIS基于Qt及GDAL等开源软件，是用户界面友好的地理信息系统软件，它提供给MapFile各项配置显示环境。

（3）Web服务器：Apache。Apache作为排名第一的Web服务器软件，它的跨平台及安全性能非常优良。

（4）数据库：PostgreSQL。PostgreSQL特性非常全面，它是一种对象-关系型数据库管理系统（ORDBMS）。为使PostgreSQL更高效地提供空间信息服务，PostGIS被设计出来。

（5）前端工具软件：Ka-Map。Ka-Map作为MapServer系统中的前端，具有与Google Map相似的外观设计，它包含矢量瓦片技术，在节省服务器资源的同时，加快了浏览器反应速度。MapServer系统的直观显示需要Ka-Map发挥关键作用，利用Java API，借助浏览器的特性，即可拓展为空间信息传送及展示提供平台的具有优秀交互性能的Web-Mapping。

3 在線地图

3.1 数据库的选取

pg AdminⅢ属于一款在PostgreSQL数据库安装之后，对其进行可视化管理的工具软件。pg AdminⅢ管理Postgre SQL的途径，基本为编辑postgresql.conf及pgpass.conf 等文件。首先使用pg AdminⅢ建立空间数据库之后，再将一种空间数据开放文件（Shapefile）导入空间数据库中。

3.2 Map File的配置

（1）生成Map File文件。Map File具有明晰的设计架构。Map File的属性对象则以图层对象为主。Map File包括一个（及以上）图层对象，有多数图层对象的时候，Layer设置显示的图层顺序与在MapFile程序中的图层顺序正相反。在Map File不能完整保存图层对象又甚至图层属性产生错误的时候，Map Server的运行将受到较严重的影响。MapFile文件还包含Web、Legend、Scalebar、Layer 以及Outputformat等多项设置。

整个系统的研究开发，对Map File文件进行编辑是重中之重，它影响着Map Server最终的绘图展示以及直观设计。Map File的图层种类繁多，具有很大程度的复杂性，单纯使用人力对Map File进行编写不能保证工程的高质量、高效率。可以合理使用Maplab、 Quantum GIS等对Map File文件进行编写，举例来说，借助Quantum GIS软件编辑，能够设置图层类型、直观设计、显示比例等等元素，最终取得较为完善的Map File文件。一般步骤是首先利用Quantum GIS软件导入对应的Shapefile文件，然后对直观设计进行自定义设置同时保存到.qgs格式的工程，最后选择“插件→Map ServerExport”选项即可生成设置好的Map File文件。不过，还需对由Quantum GIS软件生成的Map File文件做一些编辑，将未起作用的多余数据进行删减。

（2）编辑Map File文件。这一步应再次对Map File文件的相关属性进行编辑、修改，同时取消读取本地文件的Shapefile文件，改成连接postgis：

将之前的属性之一DATA “HYDA”修改为：

CONNECTIONTYPE postgis

CONNECTION “dbname='wmapdata' host=localhostport=5432 user='postgres' password='123456' ”

DATA 'the_geom FROM “HYDA” USING UNIQU-Egid USING srid=-1'

将看到以空间信息数据库为范围的网络信息发布界面。

4 结语

水利行业中各类空间地理信息繁多。相关单位及部门应重视大规模的水利数据库的建设，以便科学处理庞大的数据。各岗位、部门间应加强信息交流，努力搭建智慧水利工程的信息共享平台。多种数据的汇总及交流，可以高效地降低系统资源浪费，让企业开源节流。Web GIS技术在水利中的应用，能够增强各施工单位、各建设部门间密切合作的效果，作为先进的技术手段促进智慧水利的健康可持续发展。

参考文献

[1] 曹宏文.数字水利到智慧水利的构想[J].测绘标准化，2013（4）：26-29.

[2] 郑灿堂，王庆华，张洪芳.浅谈“智慧水利”[J].山东水利，2012（7）：1-3.