水库管理空间信息系统的设计与实现探讨

李 直

(辽宁省白石水库管理局，辽宁朝阳122000)

水库管理空间信息系统的设计与实现探讨

李 直

(辽宁省白石水库管理局，辽宁朝阳122000)

目前，国内水库的管理存在信息化程度低的情况，对于检测数据分析严重不足，为了破解这一弊端，特提出了GIS空间管理系统，将该技术同数据处理融合并配合相关分析手段，开发出一套适用于水库管理的信息化系统，达到水库管理的高信息化、高水平化发展，为水库管理提供真实、科学、有效的参数。文章主要从水利管理参数、土地管理数据、城市规划分析及其基础性测绘数据分析，等方面切入，阐述其具体构件过程，提出以空间信息处理为依托，多层次对于水库进行科学化管理，并且结合我国具体的水库管理项目，将水库的信息化管理进行系统地实践检验。

国内水库管理;地理信息;数据结构建立;水库保护

0 前言

水库的信息化管理是现代化水库管理的重要构成。由于目前国内水库正在向大型化、复杂化、复合化发展，而且水库周边的人员分布、建筑物布置情况比较复杂，这样一来，水库的检测与监控作用将更为重要，而水库信息化管理恰恰可以在最短时间内将水库一系列参数及时上报并汇总，有利于提高水库的运行效益，充分彰显水库的管理职能［1］。

但是，目前国内的水库管理在信息化水平方面还相对落后，具体体现在:①数据采集不完备，没有建立相关的数据处理部门;②水库管理部门信息化水平低，数据处理方法单一;③数学模型建立针对性不强，决策率低。

伴随GIS技术的不断完善和升级，将该技术引入水库信息化管理中，是提高水库管理信息化的重要途径，本文将从水利管理数据、基础测绘参数等方面提出相应的水库信息化管理基础、管理模块分配、相关辅助内容等，并且检验了各项管理技能的各项技术内容。

1 水库信息化管理系统的具体设计

1.1 管理系统的数据库构件

在进行水利部门的信息化管理时，必须先构建相应的数据库系统，而且这个数据库必须包含水利基本参数、国土勘察资料、相关测绘数据等内容，将不同内容的数据全部整合入数据库中［2］。根据数据库的内容和数据间的关系，可以将数据分为:基础数据、管理数据、规划数据和基本测设数据等，具体结构见图1。

1.1.1 在水利基本数据中，应该涵盖的数据

河流网络参数、水工参数、水利基础设施参数、降水量参数等，上述一类数据均属于基本类型数据，这些数据是进行水库管理信息化的基础条件，是水库进行信息化管理的主要信息来源，比如，在分析水库网络及其库区防汛指挥中制作拓扑图的数据来源［3］。

图1 数据库分析图

1.1.2 对于土地资源管理来讲，主要涵盖的数据

土地利用率、土地未来规划参数、及其与水库管理密切相关的土地使用参数等，这些参数是水库进行合理业务分析的重要来源，一般与水库的基础数据配合使用，比如，利用水库的土地利用情况，利用软件模拟水库可承担的灌溉面积。还有，就是关于城市规划参数，一般包含，城市规划参数、城市建设用地、以及同城市规划相关的其他数据类型，这一参数主要是用来指导水库建设的具体事宜。

1.1.3 关于基础测设参数的统计

一般有DEM、DOM、地理参数、以及建筑结构测量参数。全面掌握这些数据，可以对水库的空间管理进行理性管理，通过系统的数据统计，亦可以作为水库信息化管理的重要部分。

1.2 关于制定水库保护线的系统控制模型

关于水库保护线的测定及规划工作，牵涉到很多领域，受技术和政策引导较大。而相应的信息化控制系统是利用计算机模拟水库保护划定，利用各项数据，进而帮助管理人员制定合理的水库保护规划，为技术人员提供信息支持［4］。

保护范围的主体设计思路为:先根据水库所处的地理位置制定相应的参数收集手段，对数据进行筛选分析，将筛选出的可靠数据利用DEM系统进行模拟分析，进而推算出水库山脊及各个高程的基本数据，然后根据高程数据制定水库保护范围，在制定了初步的管理范围以后，建立一套优选分析系统，将变量土地利用率、城市规划参数、建筑结构物等参数嵌入，最终为管理者形成一套可行的水库保护数据。

具体的保护方案可以涵盖:水库保护范围内的土地利用情况、建筑用地面积、城市规划参数等信息。在水库保护范围信息系统指定以后，其具体的工作流程可以分为以下几个步骤，包括:数据采集、处理、条件划定、计算机统计等，具体流程见图2。

在起初的数据采集步骤中，要依据水库周边的地理方位，及其河床高度，参考影响资料初步确定保护范围［5］。

绘制出第一道分水岭的分析精度，并且构建相应的DEM数据库;再者，就是要对采集的数据进行纯数学加工，为了避免DEM数据库在后续的计算中，出现数据错误，要对模拟以后的数据在拟合不完全处、数据缺陷处，将不可靠数据删减，也就是对拟合过程做相应的平滑处理，消除DEM中缺陷点。

除了做好上述关于数据问题的处理以外，接下来较为重要的一步便是划定初步的保护范围，在划定中，应该采取计算机系统自动拟合人工确认配合操作，根据DEM数据计算出的相关数据内容，利用插值法计算出保护范围内的山脊线和高程线［6］。

然后，可以将影像资料作为范围划定的底样，沿着绘制的高程线将边界线同山脊线实现很好的拟合，形成闭合的曲线，此多边形便是相应的初步水库保护范围线。

最后，便是要做好相应的统计分析，将作出的保护范围边界的各项参数利用SAS软件建模，将土地利用率、城市规划相关参数、建筑物结构等各项参数作为拟合对象，利用水库保护中的信息化管理方法，采用空间分析技术、数据拟合技术，得到相应的控制信息参数，将各项参数同先前的建筑规划对比，是否符合水库使用要求［7］。

图2 水库保护信息系统流程图

在进行完上述的一系列过程以后，最后便是将各个统计结果输出，组成一套完整的设计方案，在最后输出的方案中，应该包括:水库地理信息、DEM参数、高程线参数、山脊分布情况、保护线分配情况、土地利用详尽分配表、建筑结构的可行性评估等。

2 完整系统构建

在水库管理体系中，应包括具体的基础数据构成及后续的开发应用。针对这两个内容做相关阐述。

基础数据系统设计，通过空间数据系统为基础，将水利水工设计、土地利用、规划、测设等各个组件嵌入数据系统中，在数据库中必须采用统一的空间坐标系，目前我国普遍采用的坐标系为西安80空间坐标系统，空间相应的投影坐标则采用高斯坐标，数据的储存，采用分层式管理储存，具体的图层模块分为:水库图层、水库周边河道图层、水库土地利用图层、水库在城市规划中的图层等。

在后续的开发及应用方面，可以采用Web Service系统进行各个模块的合理嵌入，进行整体网络架构，在数据层间可以按照数据系统、数据间链接、终端显示等内容，各个模块可以通过管理中心的局域网进行互相调用。

3 结语

文章针对水库信息化管理提出了相关意见，主要从管理系统的构建和工作流程进行分析，希望可以为后续的水库信息化管理起到一定的参考和指导作用。

［1］刘泽慧，黄培之.DEM数据辅助的山脊线和山谷线提取方法的研究［J］.测绘科学，2003，28(04):33-36.

［2］朱求安，张万昌，余钧辉.基于GIS的空间插值方法研究［J］.江西师范大学学报:自然科学版，2004，28(02):183-188.

［3］张华，顾士升，马明文，等.数字水库防汛调度空间信息技术的应用研究［J］.测绘科学，2004，29(04):31-34.

［4］李元红，卢树超.基于GIS的民勤绿洲水资源调度管理系统设计［J］.中国水利，2010，5(05):40-41.

［5］李新，程国栋，卢玲.空间内插方法比较［J］.地球科学进展，2000，15(03):260-265.

［6］谢森辉，彭剑，郑友淼.水库管理空间信息系统的设计与实现［J］.地理空间信息，2011，9(05):84-88.

［7］郭利华，龙毅.基于DEM的洪水淹没分析［J］.测绘通报，2002(11):25-30.

P208;TV697

B

1007-7596(2013)11-0095-03

2013-04-15

李直(1981-)，男，辽宁开原人，工程师，从事水利工程管理工作。