/大型水庫移民信息系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

2006-1-4來源：長江水利網(wǎng)翟建軍葉芳毅盧娟（長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計探討院，武漢，430010）摘要：本文以南水北調(diào)中線工程丹江口水庫移民信息系統(tǒng)為例，介紹基于GIS的大型水庫移民信息系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)方法和取得的成效。通過對關(guān)鍵技術(shù)問題的分析，探討了GIS的在大型水利工程中的應用思路。關(guān)鍵詞：GIS遙感數(shù)據(jù)庫水庫移民信息系統(tǒng)1引言為合理開發(fā)利用水資源，促進經(jīng)濟發(fā)展，目前我國有一大批擬建或者在建的大中型水利工程，如三峽工程，南水北調(diào)工程，金沙江梯級電站等等。這些水利工程的建設(shè)，涉及大范圍的人口搬遷，以及土地、廠礦、基礎(chǔ)設(shè)施乃至城鎮(zhèn)的規(guī)劃和建設(shè)。水庫移民是一項困難的系統(tǒng)工程，它關(guān)系到水利工程移民的居住權(quán)和生存權(quán)，是影響國家安定和發(fā)展的一個重要因素。移民工作的首要任務是正確處理發(fā)展和穩(wěn)定的關(guān)系，發(fā)展移民經(jīng)濟，提高移民生活水平，維護社會穩(wěn)定。須要依據(jù)環(huán)境容量來編制移民安置規(guī)劃，使移民具備生存和發(fā)展的基本資源條件。須要依據(jù)工程建設(shè)進度的要求來組織移民搬遷，想方設(shè)法地促進移民收入的穩(wěn)步增長，成家立業(yè)，確保水利工程順當建設(shè)和發(fā)揮效益。因此，科學地管理和決策是移民工作中的關(guān)鍵。如何借助提高信息化水平是作為庫區(qū)移民工作亟待解決的問題。南水北調(diào)中線工程丹江口水庫移民信息系統(tǒng)是我們利用地理信息系統(tǒng)、遙感和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)構(gòu)建的一個移民專業(yè)應用系統(tǒng)，它依托GIS的強大數(shù)據(jù)管理和分析功能，利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫SQLSEVER建立起移民管理數(shù)據(jù)庫，對資源數(shù)據(jù)進行高效管理維護，是水庫移民規(guī)劃管理決策的有效工具。2系統(tǒng)目標本系統(tǒng)的總體目標是：利用遙感、地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立先進好用的水庫移民數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)，為丹江口水庫移民安置工程的規(guī)劃、實施和管理決策供應高效、科學、牢靠的支持。主要內(nèi)容有：l收集、存儲和分析具有地理位置特征的信息，削減為收集和管理信息而付出的總成本，增加各種數(shù)據(jù)的直觀性、可比性和兼容性。l提高移民安置規(guī)劃編制深度和效能，使規(guī)劃更全面，成果表達更直觀、更具操作性，確保規(guī)劃成果的科學性和牢靠性。l在移民安置實施過程中，對工程的資金、進度、質(zhì)量進行支配、限制和管理，提高實施管理的科學性。3系統(tǒng)設(shè)計3.1系統(tǒng)設(shè)計要點系統(tǒng)的設(shè)計遵循如下要點：l留意先進性、開放性和好用性。l接受自上而下的開發(fā)模式，利用最新技術(shù)，堅持科技創(chuàng)新。l留意系統(tǒng)的好用性，干脆為水庫移民安置工程服務。l系統(tǒng)接受開放性的面對對象開發(fā)技術(shù)，系統(tǒng)以模塊式結(jié)構(gòu)保證可擴展性。l重視數(shù)據(jù)的標準化探討，為系統(tǒng)的推廣應用奠定基礎(chǔ)。l接受客戶機/服務器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)依據(jù)系統(tǒng)分析階段的系統(tǒng)需求和數(shù)據(jù)流程，確定系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)，即由邏輯模型得出物理模型，系統(tǒng)物理模型框架結(jié)構(gòu)圖如下：3.3系統(tǒng)功能模塊設(shè)計由系統(tǒng)的物理模型確定系統(tǒng)須要實現(xiàn)的功能，系統(tǒng)功能總體設(shè)計模塊結(jié)構(gòu)如圖2：l數(shù)據(jù)資源的管理維護：建立基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫和移民資源數(shù)據(jù)庫，為實物指標管理和移民規(guī)劃設(shè)計供應必要的信息支持，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的動態(tài)更新維護機制，并為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫擴展留有接口。l查詢統(tǒng)計決策分析功能：通過各種查詢、統(tǒng)計、專題圖和報表輸出功能，為用戶供應剛好、精確的信息查詢檢索和統(tǒng)計分析服務。l移民安置規(guī)劃幫助設(shè)計功能：基于各種指標運算和困難的分析功能，為生產(chǎn)安置人口計算、土地分類和環(huán)境容量分析，安置點選擇和居民點規(guī)劃等供應幫助決策支持服務，提高移民安置規(guī)劃編制深度和效能，使規(guī)劃更全面，成果表達更直觀、更具操作性。4系統(tǒng)實現(xiàn)4.1系統(tǒng)實現(xiàn)的技術(shù)路途水庫移民信息系統(tǒng)的兩個主要技術(shù)支柱是地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)。本系統(tǒng)以GIS空間數(shù)據(jù)庫為核心，關(guān)系數(shù)據(jù)庫和影像數(shù)據(jù)庫為輔的數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)?？臻g數(shù)據(jù)、統(tǒng)計數(shù)據(jù)以及觀測數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)的統(tǒng)一儲存、管理、裝載和更新等。系統(tǒng)開發(fā)接受組件式GIS，運用空間疊加分析、空間統(tǒng)計分析、三維分析等多種地理信息系統(tǒng)技術(shù)解決移民安置應用問題。接受基于計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方式，以ArcGIS系列軟件作為支撐平臺。水庫移民信息系統(tǒng)接受客戶機/服務器結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫選擇SQLSEVER網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它具有多用戶同時存取數(shù)據(jù)的實力，具有平安保密功能和可復原性，即從系統(tǒng)故障中復原而不損失數(shù)據(jù)的實力等。4.2數(shù)據(jù)庫的建立空間數(shù)據(jù)庫的建立數(shù)據(jù)采集接受移民涉及范圍的地形圖，用圖形矢量化軟件GeoWay矢量化全部地形圖，按要求編輯圖形的全部屬性，接受統(tǒng)一的分層命名標準分層后轉(zhuǎn)化為形文件，最終建立空間數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)質(zhì)量是系統(tǒng)的生命，在數(shù)據(jù)采集錄入過程中，切實加強對每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量限制。依據(jù)有關(guān)國家標準和行業(yè)標準對過程、技術(shù)指標和參數(shù)的規(guī)定，訂正出現(xiàn)的錯誤和誤差，以達到提高數(shù)據(jù)質(zhì)量的目的。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的建立關(guān)系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源：l移民沉沒涉及村范圍實物指標調(diào)查數(shù)據(jù)。l沉沒區(qū)和移民區(qū)土地分類數(shù)據(jù)。l移民沉沒涉及村范圍國民經(jīng)濟統(tǒng)計年報和年鑒資料數(shù)據(jù).應用軟件MSAccess對移民沉沒涉及村范圍的實物指標調(diào)查數(shù)據(jù)、土地分類調(diào)查數(shù)據(jù)和國民經(jīng)濟統(tǒng)計年報資料等采集、轉(zhuǎn)換、編輯、入庫。遙感影像庫的建立本系統(tǒng)利用的數(shù)據(jù)來源于中科院衛(wèi)星遙感地面站辨別率達到0.61米的QUICKBIRD衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，對沉沒涉及須要移民的區(qū)域的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)通過專業(yè)影像處理軟件ERDAS對衛(wèi)星影像進行訂正、裁減、拼接、鑲嵌、勻光、地理配準等處理，進行衛(wèi)星影像判讀解譯，提取土地利用現(xiàn)狀分類信息入庫。影像接受TIFF/ERDASImage格式，柵格文件為Grid格式。數(shù)據(jù)存放水庫移民信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中接受分縣存放，數(shù)據(jù)庫安裝于服務器中?？蛻舳诉\用系統(tǒng)數(shù)據(jù)時須要確定的用戶權(quán)限。服務器中的數(shù)據(jù)庫構(gòu)成如下：4.3系統(tǒng)功能模塊地圖操作模塊地圖操作模塊可以獨立運用，也可以進一步擴展為更困難的操作系統(tǒng)模塊，它由地圖基本功能、地圖符號化顯示、地圖量算和一個叫沉沒面積計算的子模塊及其它一些功能構(gòu)成。（1）地圖基本功能包括放大、縮小、平移、全屏、單個圖層全屏、刪除圖形和境界切換等。（2）地圖符號化顯示包括地圖卷標、地圖著色和圖表顯示等。這些功能是為了使地圖顯示更美觀，信息顯示更干脆。（3）地圖量算包括距離測量、面積測量。在地圖上用鼠標畫線或者多邊形可以干脆得到距離或者面積的結(jié)果。（4）沉沒面積計算子模塊l提取等高線l提取境界線l組成多邊形l計算沉沒區(qū)江河的面積。l沉沒區(qū)的面積和示意圖。（5）其它包括隱藏/顯示圖例、隱藏/顯示導航圖、添加/刪除圖層和打印/輸出圖像、選擇行政區(qū)、進入其它界面、退出系統(tǒng)、實時顯示坐標、功能提示等。信息查詢模塊信息查詢模塊是由一個數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計查詢子模塊和圖形屬性查詢組成。（1）數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計查詢子模塊包括功能統(tǒng)計查詢、明細查詢、表達式查詢和生成報表等。其中統(tǒng)計查詢是為了對沉沒區(qū)的沉沒實物指標進行查詢，如對房屋、工業(yè)、用地等等。在查詢過程中，還可以分為一般查詢和按類別查詢。明細查詢是為了對沉沒區(qū)的沉沒實物指標進行詳細的查詢，如對某一戶主被沉沒的房屋、用地等。其中沉沒的用地又可以分為林地、菜地、稻田等等共一十八類。表達式查詢在供應的窗口中輸入表達式對沉沒區(qū)的沉沒實物指標進行查詢，如查詢沉沒區(qū)年稅收大于100萬的企業(yè)、沉沒用地超過1萬畝的鄉(xiāng)鎮(zhèn)等等。（2）圖形屬性查詢包括單個對象屬性查詢、整個專題屬性查詢和表達式查詢等。通過供應的窗口干脆輸入SQL條件語句，從數(shù)據(jù)庫中查找出符合條件的對象，地圖跳轉(zhuǎn)到該對象的區(qū)域并閃爍幾下且用高亮顏色顯示該對象。點擊該對象就得到更詳細的屬性信息。移民規(guī)劃分析模塊移民規(guī)劃分析模塊是特地應用于移民專業(yè)的工程應用模塊，它依據(jù)移民規(guī)劃專業(yè)中的應用模型，供應科學、精確、快捷的分析結(jié)果。包括土地沉沒分析、安置區(qū)土地容量分析、搬遷人口計算和規(guī)劃安置人口計算。1）土地沉沒分析統(tǒng)計指定一個高程，和分析區(qū)域，分析該區(qū)域內(nèi)土地的沉沒狀況，并依據(jù)土地的分類來統(tǒng)計沉沒的面積。2）安置區(qū)土地容量分析在移民搬遷的過程中，合理的進行移民安置，是一個重要的問題，是當?shù)亟?jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的重要因素，一個區(qū)域內(nèi)的移民安置數(shù)量和該區(qū)域的土地容量有關(guān)。該功能分析結(jié)果示意圖如下：3）規(guī)劃安置人口計算依據(jù)移民沉沒的調(diào)查數(shù)據(jù)，按區(qū)域統(tǒng)計生產(chǎn)安置人口和規(guī)劃生產(chǎn)安置人口。4）搬遷人口依據(jù)移民沉沒的相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)和前面的安置人口計算結(jié)果，按區(qū)域統(tǒng)計規(guī)劃淹房搬遷人口和規(guī)劃淹地不淹房搬遷人口和規(guī)劃建房總?cè)丝??？臻g分析應用模塊空間分析應用模塊也是特地應用于移民專業(yè)的工程應用模塊，是進行移民專業(yè)分析的基礎(chǔ)，包括生成坡度圖、生成坡向圖、生成斷面圖、生成沉沒范圍圖和計算庫容。1）生成坡度圖：由數(shù)字地面模型生成坡度圖。2）生成坡向圖：由數(shù)字地面模型生成坡度圖。3）生成斷面圖：提取柵格、影像上指定路途上的斷面信息。4）生成沉沒范圍圖：指定沉沒高程，依據(jù)數(shù)字地面模型，生成沉沒圖。5）計算庫容：指定數(shù)字地面模型的沉沒高程，計算沉沒的面積。三維分析顯示模塊三維顯示分析模塊也是特地應用于移民專業(yè)的應用模塊，供應真實的三維場景顯示界面，和在三維場景下的分析等功能。包括三維漫游、三維顯示設(shè)置、三維場景顯示、三維斷面分析和洪水沉沒分析。1）三維漫游靈敏的三維圖像閱讀方式，包括三維圖像放大、縮小、平移，漫游等。2）三維顯示設(shè)置供應三維顯示方式的模塊，包括分類顯示、分級顯示、拉伸顯示。3）三維場景顯示供應真實地形的模擬顯示。4）三維斷面分析供應三維斷面信息分析的交互查詢。在界面上用鼠標隨意畫出一條斷面線，顯示該指定線上的斷面信息。5）洪水沉沒分析模擬三維狀況下的洪水沉沒狀況，在圖上可以直觀比較不同水位的沉沒狀況