水利“一张图”解读(修改版)[1]重点讲义资料

解读水利解读水利 一张图一张图 工程工程 一 一 3S 与水利与水利 1 1 水利行业现状及发展趋势水利行业现状及发展趋势 随着水利资源信息化工作的深入以及国家 一张图 工作的推进 水利资 源基础信息数字化程度日益提高 水利资源管理部门和社会各领域对水利基础 信息的需求也越来越大 对数据共享和信息服务的要求与日俱增 对于各级资 源管理部门来说 怎样集成应用分散 独立的水利资源信息 使其更好的为水 利资源管理决策服务 并提供网络化的社会服务 是目前迫切需要解决的问题 建设统一的水利资源交换体系是确保信息系统建设整体一致性的有效途径 开 展这项工作 将其列为信息化建设的重点工作来进行 这样才能有效的配合水 利资源电子政务建设 避免重复建设 各自为战的现象出现 才能确保国家 省 市 县四级水利资源部门之间 以及水利资源部门内部之间实现信息的有 效共享 智慧地球 的提出 加快了 智慧水利 的发展 水利行业依托强大的 信息化应用软件平台开发和 IT 系统集成能力 利用电信政务光网和 3G 无线网 络 结合在云计算 高清视频会议 GPS 卫星定位 GIS 视频监控 卫星通 信 物联网 RFID 等领域的先进技术 从 水政务 水业务 水服务 三个方 面 构建 五张网 一个平台 即 水利政务网 防汛应急指挥网 监测数据 传输网 重点区域视频监控网 水利信息发布网及水利信息化平台的 智能水 利 智能水利 将进一步提高防汛减灾 水资源优化配置 水利工程建设 管理 水土保持 水质监测 农村水利水电和水利政务等水利业务中信息技术 应用的整体水平 带动水利现代化 1 2 3S 技术在水利行业的应用技术在水利行业的应用 3S 是 20 世纪六七十年代逐渐发展起来的空间信息处理技术 作为重要自 然资源的水资源 与地理位置有着必然的联系 进而与水资源有关的水利行业 也与地理位置有着必然的联系 而 3S 在水利基础设施与水资源的信息化管理与 监测方面更具有不容忽视的重要作用 在水利信息化系统建设中 地理信息系 统 GIS 是系统构建的框架 是辅助决策的工具 是成果展示的平台 遥感 RS 是实时监控工具 借助 GIS 突出的可视化功能和强大的分析功能以及 RS 强大的实时监测功能 不仅能够从空间上 时间上实现对水利基础设施与水 资源的现状与变化发展的彻底了解 还可以实现对水利基础设施和水资源的规 范管理 便于各级水行政部门开展防汛指挥与决策 水情监测与管理 水利基 础设施与水资源管理等多方面的工作 如在防洪减灾 水资源管理与监测 水 环境管理与监测 旱情监测 水土流失调查 河口 河道 湖泊和水库泥沙淤 积调查 大型水利水电工程建设和管理中 GIS 技术起着不可忽视的作用 大型 跨流域引水 例如南水北调 工程的选线和大型水利工程的选址以及环境效益 评估是遥感和 GIS 技术在水利水电领域中发挥作用的重要方面 GIS 是水利水 电工程选址 规划乃至设计 施工管理中十分重要的分析工具 例如移民安置 地环境容量调查 调水工程选线及环境影响评价 梯级开发的淹没调查 水库 高水位运行的淹没调查 大中型水利工程的环境影响评价 防洪规划 大型水 利水电工程抗震安全 河道管理 大型水利水电工程物料贮运管理 蓄滞洪区 规划与建设等等 遥感技术可以快速 经济和客观地为大型水利水电工程选址 提供所需要的地理 地质 环境以及人文等各类信息 从而提高工作的效率和 质量 在进行的南水北调西线研究中 遥感技术在青藏高原发挥了不可替代的 重要作用 尤其是用干涉雷达 1NSAR 或立体像对确定高程更是引起了广泛 的关注 1 3 3S 技术在水利行业应用的发展趋势技术在水利行业应用的发展趋势 3S 技术的发展与计算机硬件 软件 数据仓库 数据挖掘 网络 数据库 管理 数字摄影与自动成像等技术的发展是紧密相关的 3S 技术在水利行业应 用的发展 不仅仅取决于 3S 技术的发展 更取决于水利行业信息化的进程 要 在水利行业更好地应用和发展 3S 技术 必须在进一步加强标准化 规范化的基 础上 大力开展基础数据库的建设 尤其是富有水利行业特色的数据库 如蓄 滞洪区空间展布式社会经济数据库 雨情和水情数据库 水旱灾情数据库等等 3S 在水利行业应用的发展趋势主要有 遥感数据源方面朝着高空间分辨率 高光谱分辨率和新型雷达遥感的方向发展 定量遥感是当前国内外遥感应用的 发展方向 也是水利遥感的发展趋势 遥感在水利中的应用将会越来越深入 如降雨的定量遥感 土壤含水量定量遥感 蒸散发遥感 水质遥感监测 生态 环境遥感等 GIS 技术在水利行业的发展必须结合水利应用 如大规模 远程的会商系 统用到了 WebGIS 组件式 GIS ComGIS 使软件的可配置性 可扩展性和开 放性更强 使用更灵活 更便于二次开发 特别有利于水利应用系统集成和拓 展 三维 GIS 和四维 GIS 系统为各种水利信息提供了更为直观的表现方式 如 在调水线路沿线贯穿飞行 城市及蓄滞洪区洪水演进 水利工程布置 大坝及 堤防等工情信息的表达 水流流动的三维表现 库区的描述 宏观地形地貌表 现 通视性分析等等方面使用得特别多 VR GIS 技术是虚拟现实技术与 GIS 技术的结合 应用 VR GIS 技术进行水利工程模拟 例如对河流地貌过程 三 角洲演化过程 湖泊与沼泽演化过程 调水工程 水资源调控 河道整治 大 型水利工程的环境评价 水质污染过程 洪涝灾害的发生与救助 防洪规划 河口与港口整治 垮坝溃堤 水土保持效果 大型水利水电工程规划进行模拟 等 二 二 MapGIS K9 水利水利 一张图一张图 解读解读 2009 年 10 月 21 日 中地数码集团自主研发的新一代面向网络超大型分布 地理信息系统基础软件开发平台 MapGIS K9 发布会在北京钓鱼台国宾馆召开 该平台将 3S 技术有机融为一体 提供海量空间数据管理和专业制图解决方案 在具体的应用领域 MapGIS K9 对功能资源进一步细分 由服务器开发平台 DCServer 遥感处理开发平台 RSP 三维 GIS 开发平台 TDE 互 联网 GIS 开发平台 IGServer 嵌入式 GIS 开发平台 EMS 五大开发平台 组成 MapGIS K9 水利 一张图 结合水利行业应用及发展趋势 以满足经济社 会发展和水利资源管理的需要为宗旨 在现代信息技术的支持下 建立完整的 水利资源信息库 包括历史资料信息 建立完善的水利资源各项业务信息化 管理功能体系 实现水利资源管理业务信息的采集 处理 分析 查询 统计 输出的信息化 其中包括水利现状调查信息 水利资源管理数据及其他数据的 入库与更新 审批过程数据的自动入库 数据的维护 数据格式转换和空间参 考信息转换 方便快捷灵活的地理信息图形和属性数据的交互查询 各种统计 报表的自动生成以及多种格式的专题图制作与输出 地理信息的空间分析和相 关统计分析 实现水环境动态监测和领导辅助决策等功能 为建立国家水利信 息平台 推进水利信息化和现代化奠定坚实基础 为编制水利发展空间规划 加强水资源综合管理 提高水利情势分析评估 仿真推演 监控预警等能力提 供坚实可靠的支撑和保障 2 1 MapGIS K9 水利水利 一张图一张图 总体架构总体架构 MapGIS K9 水利 一张图 主要包含六个部分 网络系统 数据存储系统 空间数据中心管理平台 数据服务系统 数据挖掘支持系统和数据交换系统 总体架构如图 1 所示 网络基础设施 机房 网络 服务器 存储系统 备份设施 安全支撑 数据目录服务 元数据管理 引擎 数据服务系统 数据标准 GIS数据服务 数 据 交 换 标 准 协 议 数据交换管 理系统 交换服务 传输软件 数据 生成 数据 维护 主题分析 统计 分析 发布数据库 基础数据库专题数据库支撑数据库交换数据库 空间数据中心管理 系统 数据挖掘支持系统数据交换系统 数据 存储 元数据库 图图 1 一张图一张图 总体架构图总体架构图 1 网络系统提供网络接入 本级核心网络管理功能 2 数据存储系统包括数据库管理系统和文件管理系统 提供对各类数据的 存贮 备份 恢复 迁移等基础功能 3 空间数据中心管理平台提供数据的检查 整合 数据入库 数据的更新 维护 数据清理等功能 4 数据服务系统提供数据目录 数据服务目录 元数据 数据搜索引擎 数据加工 服务计费等功能 5 数据挖掘支持系统完成数据的主题分析 主题统计 数据挖掘 输出 决策服务等功能 6 数据交换系统提供数据提取 数据发送 数据接收 数据转换和数据传 输方面的功能 2 2 功能设计功能设计 水利 一张图 管理系统 如图 2 所示 依托 MapGIS K9 基础 GIS 平台构 建多源异构数据采集 处理 显示 管理 分析及维护的核心功能仓库 运用 数据中心集成开发平台自定义搭建可视化的数据组织 视图加载 界面设计和 后台更新维护 并运用 IGServer 向外发布一张图成果 系统探索并实现了一张 图数据资源与日常管理应用相结合的模式和方法 提供可供推广的数据编码标 准 软件规范和实现技术 最终实现了便捷 规范的水利综合电子监管 和科 学 准确的数据分析决策支持 图图 2 水利水利 一张图一张图 管理系统管理系统 系统功能基于数据中心集成开发平台构建系统框架 支持自定义表单 工 作流搭建式 WEB 界面开发 能很方便的进行功能扩展 根据建设目标 一 张图 管理系统的数据管理子系统 C S 包含 数据入库 数据管理 数据编 辑与处理 图形查询分析 成果输出 综合统计 数据交换 数据更新管理 数据维护等功能模块 WEB 发布子系统包含数据发布 业务审批决策支持 输 出上报等三个模块 总体功能模块图如图 3 所示 图图 3 水利水利 一张图一张图 总体功能模块总体功能模块 2 3 数据交换平台数据交换平台 数据交换体系主要由网络系统 数据仓库以及信息安全体系三部分组成 这三部分一起构成了水利资源应用系统的基础设施条件 为水利资源政务管理 和信息服务系统提供硬件载体 数据存贮 数据交换 管理利用基础以及信息 安全保障 2 4 数据库总体架构数据库总体架构 一张图 系统的建设必将为水利部门电子政务系统服务 政务系统含政 务办公和政务公开系统 分别在内网和因特网等各种网络环境下的应用 因此 从数据库安全和数据库管理一致性等原则出发 系统的数据库可以划分为内网 数据库和外网数据库 系统数据库分别包括水利业务信息库和基础地理信息库两个部分 其中水 利业务信息库的内容有业务办理过程中产生的信息如审批内容 督办信息 项 目办理意见以及相关表格属性等 另外还包括相关业务审批的办事指南 办理 细则以及相关的政策 法规和各级政府部门的文件 基础信息库又称为 GIS 数 据库 主要包括基础地形数据库和专题数据库等地理信息 系统中的外网数据库 内网数据库是相互紧密联系 密不可分的 需要及 时保证两个数据库之间的同步和数据一致性 2 5 网络架构网络架构 水利网络体系主要由内网 水利信息网和外网三部分组成 如图 4 所示 远程数据传输 水水利利数数据据库库 B S信息发布 C S信息发布 数数据据库库管管理理系系统统 国国家家水水利利业业务务平平台台 水水利利行行业业多多功功能能监监测测系系统统 数据中心防火墙 水水利利信信息息发发布布平平台台 公众网防火墙 辅辅助助决决策策系系统统 政务网防火墙 水水利利虚虚拟拟专专网网 公公共共互互联联网网 政政务务网网 社会公众政府决策部门水利管理部门 图图 4 水利信息化网络架构水利信息化网络架构 三 中地数码三 中地数码 智慧水利智慧水利 助力水利行业发展助力水利行业发展 近十年来 3S 在水利行业中有了更广和更深入的应用 已替代了许多传统的 手段 作为一种先进的技术和有效的工具 遥感和 CIS 技术已被越来越多的