GIS技术在农村饮水安全工程评价系统中的应用

房 凯

(宿迁市水利局，江苏 宿迁 223800)

0 引言

农村饮水安全工程是国家、各省实施的重大民生项目。通过“十一五”“十二五”和“十三五”近15年的工程实施，通过建设水厂、铺设管网和供水到户，显著改善了农村居民的饮水条件。随着农村饮水安全工程的覆盖面愈来愈广，其后期运行管理成为主要问题。据江苏省某市统计，新建、改造水厂近700座，供水管网达到5万km。为确保工程长效发挥效益，亟需通过现代化信息手段加强运行管理，对工程适时评价，为后续农村饮水安全工程巩固提升提供科学依据。

目前，水利信息化已成为发展方向，特别是近年来，随着空间技术的不断发展，水利工程管理要求天地一体化监督管理。GIS技术在水利工程中研究应用十分广泛，改变了过去单一的管理方式，能够有效解决传统管理的不足，满足水利工程运行管理需要[1-5]。本文通过建立农村饮水安全工程数据库，结合工程空间分布特点，引入GIS技术，应用对象编程方法，建立基于空间管理的农村饮水安全工程评价系统，以提高工程管理效率，助推水利信息化。

1 总体设计

1.1 开发目标

一是基于GIS的农村饮水安全工程信息管理。实现对水厂、进村入户管网等基本信息的输入、查询检索、信息维护和输出等功能，绘制农村饮水安全工程电子地图及空间数据的管理。

二是基于GIS的农村饮水安全工程评价。采用模糊综合评价模型对建设的水厂和铺设的管网进行综合评价，计算出综合得分。利用地理信息系统，首次实现农村饮水安全工程评价与GIS的结合，提供空间查询等多种实用功能。

1.2 数据管理

为了对属性、空间数据进行管理，在建库过程中GIS应用了分层技术，根据地理要素设置单独的图层，如老水厂图层、新水厂图层、乡镇管道图层和村级管道图层。在管理图像方面，MapInfo(MapX)的功能比较强，将多个图层集合可得到工作空间。关系数据结构在属性数据中应用比较广泛，在数据结构组织时可以参考关系数据库理论来进行。以唯一代码为索引，通过属性数据和空间数据关系的建立来实现图文互动，如图1所示。

图1 数据结构示意Fig.1 Data structure schematic

1.3 功能设计与实现

基于GIS的信息管理和工程评价是农村饮水安全工程系统的两大主要功能，系统还具备工程信息和空 间数据的维护功能，如图2所示。系统具体设计中，

图2 系统功能设计Fig.2 System functional design

采用面向对象开发方式，通过Visual FoxPro建立属性数据库，并作为可视化开发平台，电子地图由Mapinfo实现，空间管理功能由MapX控件实现，结合农村饮水安全工程评价，实现信息管理、工程评价、空间管理及评价信息空间管理等功能[3-5]。

(1)基于GIS的信息管理功能。一是实现水厂、管网信息的管理功能。对新建、改造水厂和进村入户管网等进行查询检索。二是实现地理信息的查询功能。系统提供图形操作功能，包括图形数据输入与输出、电子地图放大、缩小、漫游、图形点选、图查属性和属性查图等功能。

(2)基于GIS的工程评价功能。用户根据需要选择水厂，对其各项指标评分，再利用已编制好的模糊综合评价模型，进行工程评价。已经评价好的农村饮水安全工程，随时可以检索查询，查看评价指标。利用系统上的选择工具，在电子地图上对水厂、管网进行查询。

(3)维护功能。在数据访问的过程中依据不同用户设置不同访问权限，实现不同级别的数据维护。

2 农村饮水安全工程评价研究

2.1 评价指标

影响农村饮水安全工程评价的因素很多，在调查和分析的基础上，从前期规划、可行性研究，到建设过程中的规范化管理，再到工程建成后日常运行管理，以及工程可持续性等多方面的评价指标进行研究，确定了3个一级指标(建设指标、管理指标和持续性指标)和7个二级指标(前期工作、建设情况、水厂管理、运行管理、财务管理、满意度和水源保证率)，在二级指标下设立25个三级指标[6-10]。

对于权重，目前运用较多的方法有加权平均法、专家调查法、层次分析法和Delphi法等。本文采用专家调查法得到各个评价指标的权重。系统在设计时，指标权重设置成可修改模式，随时修改，从而提高了系统方便程度。

2.2 评价指标处理

经前期调查分析，确定指标等级，采用专家打分方式确定评价等级。评价等级分为“好、较好、中、较差、差”5个等级，对应量化值采用百分制，分别为100、80、60、40、0。

2.3 评价模型

本文采用模糊层次综合评价法。农村饮水安全工程评价指标以定性指标为主，采用定性评价模型，具体评价步骤如下。

(1)二级指标得分。根据评价标准，对被评价水厂的各项指标科学打分，然后依据评价指标权重，得到各指标得分。通过这一步骤，计算出对应的二级指标得分。

(2)一级指标得分。根据第1步的二级指标得分和对应的二级指标权重，可以得到对应的一级指标得分。

(3)评价总得分。根据第2步的一级指标得分和对应的一级指标权重，可以得到农村饮水安全工程的评价总得分。

通过以上3个步骤，依据得分标准，对被评价的农村水厂进行归类分析，具体为4个等级：好(80分以上)、较好(70～79分)、一般(60～69分)、差(60分以下)。

本文以江苏省某地农村饮水安全建设的卓圩水厂为例，经过计算，卓圩水厂建设指标89.3分，管理指标80.4分，持续性指标86.0分。最后，计算出卓圩水厂总得分84.75分，评价等级为好，水厂从建设到运行管理各环节做得较好，暂时不需要改造。

3 系统实现

3.1 信息查询

本文主要介绍基于地图的水厂查询。在查询界面，设置“水厂类别”“查询乡镇”和“输入名称”等查询框。用户在使用中，根据功能需要进行空间查询。系统在设置查询框时，既可以模糊查询，也可以精确查询，从而方便各类用户管理信息，极大提高了系统的可操作性。当用户输入查询条件，在电子地图中便会突出显示查询内容。用户也可以在地图上直接点击查询对象，显示其具体技术参数，包括图像，如图3～4所示。

图3 水厂查询界面Fig.3 Enquiry interface of water plant

图4 水厂具体信息Fig.4 Specific information of water plant

3.2 工程评价

(1)评价指标输入。根据确定的各项评价指标权重进行输入或修改。

(2)评价得分输入。根据各指标打分方法，对某个水厂将预先在纸上打好的分输入，确定各项指标的得分情况，如图5所示。

图5 某水厂各项指标得分输入Fig.5 Input of each index score of water plant

首先选择水厂所在乡镇，并输入水厂名称，然后对各项指标根据情况进行打分，为操作方便，各项指标的分值只需进行选择即可。

(3)评价得分计算。点击菜单中的“评价得分计算”菜单，会对所有已经输入评价得分的水厂进行评价计算，得出每个水厂的总得分，从而确定水厂的总体评价等级。

(4)评价情况查询。点击菜单中“评价结果查询”菜单，会显示如图6所示的界面，在评价结果查询栏中先选择水厂类别即是新建还是原水厂，再选择总得分类别，再点击“评价结果查询”按钮，即可在图中闪烁显示所有该类别的水厂。

图6 水厂评价结果查询界面Fig.6 Query interface of water plant evaluation results

3.3 数据维护

(1)评价信息维护。用户只需重新查询要维护的农村水厂，并重新进行评价。

(2)地图维护。针对农村水厂或供水管网变化时，根据管理权限，由系统管理员对地图进行重新绘制、更新等，并同步更新水厂数据库中数据，确保属性数据库和空间数据库一致。

4 结束语

通过建立农村饮水安全工程数据库，结合工程空间分布特点，引入GIS技术，应用对象编程方法，建立了基于空间管理的农村饮水安全工程评价系统。利用模糊综合评价模型对工程评价，首次实现了工程评价与GIS的结合，方便了农村饮水安全工程运行、管理。应用实践显示，系统操作性较强，评价结论可信，可推广到其他市县工程管理中。