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366 采砂规划管理地理信息系统 采砂规划管理地理信息系统 陈亮雄 黄本胜 广东省水利水电科学研究院 广州 510610 1 建立采砂规划管理 GIS 的必要性 1 建立采砂规划管理 GIS 的必要性 广东作为经济大省 城乡建设 交通和水利等基础设施建设都需要大量河砂 泥沙供给与需 求的矛盾非常突出 巨大的供需矛盾致使河砂价格不断上涨 一些单位和个人受巨大利益的驱动 非法乱挖滥采河砂 长期的无序 超量采砂 对河道造成了多方面的危害 为保证河道稳定 保 障行洪 供水 灌溉 航运等综合利用部门的安全 实现河道采砂的依法 科学 有序管理 需 要制订采砂控制规划 对主要河道内的泥沙资源有所控制地进行有序的开发利用 为此 广东省 水利厅下达广东省水利电力勘测设计研究院和广东省水利水电科学研究院共同开展 广东省主要 河道采砂控制规划 的任务 采砂控制规划管理涉及河道水文泥沙 河道地形 河床演变 采区河道工情和其它涉水建筑 物等 以及社会 经济 技术等较多方面因素 信息的内容种类繁多 数据信息量很大 表达方 式很多 特别是空间分布信息占有很大比重 而常规的数据表达形式是文字报告和统计图表 形 式单调 主要以手工收集 处理为主 即使应用计算机技术 也多基于一般数据库系统 其数据 结构缺乏空间性特征 不能实现空间信息的显示 管理和空间分析功能 不易被人们接受 用科学的方法和地理信息系统的手段组织 存储 管理分析和展示采砂规划的基本数据和规划结 果 建立以 GIS 为核心的采砂规划管理地理信息系统 无疑具有很大的现实意义和必要性 体现 在 1 通过空间信息的可视化处理 使大量抽象 枯燥的数据变得生动 直观和易于理解 加 速了采砂信息化进程 使采砂的管理 保护和开发工作走上一个新的台阶 2 由于河床的演变是动态的 某段河床在前几年是可采区 几年后开挖到一定深度变成禁 止开采区 而前几年是禁采区的 经过几年的淤积后有可能变成可采区 同时采砂方案的实施也 是动态的 因此 有必要建立采砂规划管理地理信息系统 对采砂实施动态的管理控制 以不断 地根据实际情况对规划进行调整 3 采砂信息统一集中管理 可减少信息流失和重复工作 便于信息资源共享 4 系统可促进采砂管理工作的标准化 改善和提高采砂管理工作的效率 质量和科学决策 水平 5 系统可提供快速准确的信息查询 图文并茂的信息表现形式 有效地辅助管理人员制定 规划 2 系统建设内容 2 系统建设内容 采砂规划管理地理信息系统的建设内容包括 1 建立与采砂相关的政策法规 管理条例数据库 方便用户快速查询相关法规 条例 2 实现采砂规划相关基础地理信息的数字化 分别建立北江干流 西江干流 东江干流 珠江三角洲 韩江及其三角洲的基础地理信息数据库 3 实现对采砂规划信息的整编 组织 建立采砂专题信息数据库 同时 对具有空间特征 的采砂信息创建空间特性 4 建立与河道采砂规划相关的采区 水情 工情地理信息数据图形库和属性数据库 367 5 建立一套查询机制 可以通过电子地图 采区名称等快速查询 检索采砂信息 以图形 表格 文字等多种方式形象直观地表达查询信息 采砂区信息 禁采河段 可采河段 禁采期 可采期 禁止采砂区 规划采砂区 规划采砂 区的平面位置和行状 控制坐标 规划采区面积 采区河床高程 开采控制深度 规划采砂量 年度采砂控制总量 采砂船控制数量等 采砂信息管理 采砂许可证 许可证招投标 许可证有效期 采区实施情况 采区河道水情 所在流域及水文情况 河道特性 通航控制水位 河道洪潮频率水位 河道 水文泥沙特性 采砂对河道水情影响的计算结果等 采区河段工情 河道断面地形 河床演变分析 水利枢纽 穿堤建筑物 取水建筑物 桥梁 水文站点 险段 航道整治工程信息等 3 系统体系结构 3 系统体系结构 采砂规划管理地理信息系统的内部结构见图 1 广东省主要河道采砂规划管理系统由西江 北江 东江 珠江三角洲 韩江各子流域规划范围内的采砂规划管理地理信息子系统构成 各子 系统具有相同的数据结构和软件功能 但数据内容不同 采砂规划管理GIS 西江 采砂规划管理GIS 北江 采砂规划管理GIS 东江 采砂规划管理GIS 珠江三角洲 采砂规划管理GIS 韩江 采砂规划管理GIS 图 1 系统结构 按照系统的建设内容分析 采砂规划管理地理信息系统的体系结构见图 2 系统采用主流的 Windows 操作系统 由商业数据库管理常规数据 属性数据 和空间数据 电子地图 软件开发 基于 GIS 平台 专业应用系统包括 数据库维护管理系统 采砂政策法规查询系统 采砂区信息管理查询系统 采砂信息管理查询系统 河道水情信息管理查询系统 采区河道工情信息管理查询系统 系统管理 外部程序接口 例如视频显示 4 系统设计 4 系统设计 根据系统建设目标 要求通过电子地图 采区名称 子流域 河道等多种方式能快速查询采 砂区 并以图形 图表 文字等各种方式形象直观地统计 显示流域 子流域 河道 采区的采 砂信息 因此系统必须建立在有关采砂规划成果和地理信息系统平台基础上 用 GIS 贯穿系统数 据库的管理 信息检索 查询 统计及显示 4 1 网络架构 4 1 网络架构 368 系统的网络架构如图 3 图 2 系统体系结构 数据库服务器 数据维护工作站指挥控制工作站GIS客户端 GIS应用服务器 以太网 调制解调器 电话线 GIS客户端 浏览器 GIS应用 孤岛计算机 Internet 网络打印机 防火墙 移动硬盘 路由器 GIS客户端 浏览器 DDN专线 总 部 下 设 机 构 下 设 机 构 移 动 办 公 369 图 3 网络构架示意图 4 2 总体软件框架 4 2 总体软件框架 主体采用客户 服务端方式 采用空间数据管理模块 利用商业化的关系型数据库实现对空间数据和属性数据的统一管理 以 Web 浏览方式作为辅助查询工具 4 3 系统支撑平台 4 3 系统支撑平台 为保证数据的安全性 可靠性 完整性 一致性 保密性 必须使用专业数据库软件管理数 据 系统以 GIS 作为基础平台 必须从众多的 GIS 产品中选择主流的 能满足使用要求 高性价 比 易于推广使用 成熟 稳定的产品 4 3 1 数据库选型 在当今的商用数据库市场上 有 Oracle Microsoft SQL Server Sybase IBM DB2 Informix 等 从国内 GIS 的建设来看 主要是选择 Oracle 或 Microsoft SQL Server 本项目数据库选用 微软公司的 Microsoft SQL Server 主要是基于以下几点原因 1 虽然 Oracle 的功能比 Microsoft SQL Server 要强些 但是在本项目中 Microsoft SQL Server 足以满足数据的存储容量和运行要求 2 Microsoft SQL Server 与 Oracle 相比 具有更容易安装和使用的优点 3 Microsoft SQL Server 与 Oracle 相比 价格更便宜 具有更高的性价比 4 对桌面型的应用 采用 Microsoft SQL Server 数据库进行设计 可以直接使用免费免费的 MSDE 数据库服务引擎 管理数据 这非常适合在工地 没有网络环境 上使用计算机进行管理 降低系统使用成本 5 采用 Microsoft SQL Server 数据库的移植将变得非常简单 不需要专业人员参与 6 Microsoft SQL Server 提供了数据的安全性检查 数据备份与恢复等功能 可确保数 据的安全性 保密性 可靠性 而且为系统的分发提供了简易手段 7 Microsoft SQL Server 是美国微软公司的产品 使 Microsoft SQL Server 数据库与操 作系统无缝结合 代表了当今数据库的主流发展方向 4 3 2 地理信息系统选型 国外主要 GIS 平台有 ArcGIS MapInfo MGE Genamap GeoMedia GRASS IDRISI AutoCAD Map 等 国内平台有吉奥之星 GeoStar 系列 MapGIS SuperMap 等 目前国内水利行业主要选 择的 GIS 平台为 ArcGIS 或 MapInfo 都能满足本项目的需要 虽然 ArcInfo 功能更加强大 但价 格昂贵 开发成本和使用成本都很高 相对来说 在能满足应用要求的情况下 采用 MapInfo 可 降低使用成本 而且在桌面型应用方面 MapInfo 与 Microsoft 联系更加紧密 是平民化的 主 流的 GIS 平台 有非常广阔的前景 广东水科院在基于 MapInfo 的 GIS 应用开发上积累了一定的基础 不论是采用 MapInfo Professional 的 OLE 开发方式 还是采用 MapInfo MapX 的 ActiveX 控件开发方式 都已有成功 的应用实例 4 4 系统开发模式 4 4 系统开发模式 MapInfo Professional 是一个全面的桌面地图化工具 它可进行复杂的地理分析 尽管其功 能强大 但它只是一个通用 GIS 应用平台 离真正的行业应用还有很大差距 这就需要对 MapInfo Professional 进行应用开发 基于 MapInfo 的地理信息系统的开发方式有三种 MapBasic 开发方 式 OLE 的开发方式 ActiveX 开发方式 本项目采用 ActiveX 开发方式 使用可编程控件 MapX 4 5 系统工作流程 4 5 系统工作流程 系统以地理信息系统为平台 通过电子地图或子流域 河道 采砂区名称快速查询 检索与 河道采砂规划相关的信息 以图 文 声 像等方式形象直观地表达采砂区 采砂管理 采砂河 370 道水情 采区河段工情等信息 系统由数据库软件 GIS 平台 专业应用软件组成 其工作流程见图 4 用户通过应用软件的人机 交互窗口 发出 查询 更新 插入 指令 系统通过空间分析 生成 Select Update Insert SQL 语句 并提交给服务器 服务器的服务程序对请求作出应答 根据 SQL 语句进行 查询 更新 插入 数据 并返回结果给应用程序 根据用户请求 程序对查询结果进行分析 统计 并以直 观 合适的方式显示图形 报表等 常规数据库 空间数据库 采 沙 区 平 面 位 置 禁 采 期 可 采 期 规 划 采 砂 量 控 制 开 采 深 度 控 制 开 采 高 程 规 划 采 区 面 积 采 砂 进 度 规 划 采 区 河 道 断 面 地 形 采 区 河 道 水 情 采 区 河 段 工 情 查 询 统 计 数 据 用户 查询 请求 空间 分析 查询 结果 人机交互界面 基于电子地图 查询SQL 更 新 用户 更新 请求 空间 分析 更新 结果 Update SQL GIS平台 结果显示结果显示 分析 统计 图 4 系统工作流程 5 系统功能 5 系统功能 采砂规划管理地理信息系统使用图形窗口 提供友好直观的人机交互界面 见图 5 有助于 使用人员快速理解该地理信息系统提供的各种信息 电子地图采用分图层的方式 用户可以快速 地选择所需的地图信息 操作风格与 Windows 一致 符合大部分用户的习惯 用户进行简单培训 甚至不用培训即可操作系统 371 图 5 1 系统主界面 系统的功能特点如下 采用分图层的电子地图作为系统的基本工作界面 采用多窗口技术 实现多种信息的复合表达 面向图形操作 即实现基于地理空间位置或名称的信息查询与指令操作 尽可能输出与显示直观且容易分析的结果 以图形 表格方式表