运用ArcGIS系统软件 实现水务一体化管理

摘要：水务局作为统一管理水资源的综合部门，对城乡的防洪、水源、供水、排水、节水、污水处理与回用以及农村水利、水土保持、农村水电等涉水事务实行一体化管理。本文阐述了arcgis计算机软件技术在水务管理信息系统的应用，以期为城市水资源的现代化管理、快速有效地进行防汛抗旱提供信息服务和决策支持，取得了良好的应用效果。

关键词：ArcGIS；水务管理信息系统；应用

中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号：

一、城市水务信息综合管理存在的问题

水务管理体制是一件新生事物，它服务范围广，涉及领域多。水务发展的当前形势，迫切要求积极推广与运用新技术，加大水务事业建设管理的科技含量，加快水务信息化建设步伐，以水务信息化支撑水务现代化，与时俱进、奋发有为，努力开创水务建设新局面。

经过多年的努力，水利信息化已经取得了突破式的发展，信息技术在水务管理工作中发挥着不同程度的作用。但是，纵观目前信息化进程，分析目前信息化成果，我们发现一些不尽人意的地方：

（1）标准不统一，信息化重复建设：

由于水利信息化还处于一个不断完善的阶段，加之水利部门所管的业务相当复杂，业务流程各不相同，导致在信息化过程中，存在地方标准和国家标准，数据的存储各不一样，从而产生了各个系统的数据标准不统一，上下级之间业务数据很难共享，各级管理单位对信息化进行重复性建设。

（2）未充分考虑系统的兼容性和开放性：

各业务系统在构建的过程中，没有充分考虑系统的兼容性和开放性，导致系统间无法实现数据通信，信息孤岛随即产生，同时导致系统缺乏延续性，要么是在过去的基础上添加部分很小的功能，要么就是重新开发，而不是在延续过去系统的基础上，升华对业务的认识，强化系统的实用性与扩展性。

（3）缺少应对突发性事件的快速响应系统，信息化未能在突发性事件起到应有的作用：

针对近年来水利行业的突发性事件，信息化未能建立一套完整的应急指挥机制，利用现代的信息技术完成对突发性事件的处理。反应出现有的信息化还停留在业务信息的查询，并没有深入到业务信息的梳理、再造的程度。

（4）系统针对性差，缺乏生动性与实用性

由于水务信息化相对金融等行业的信息化起步晚，许多系统按照其他行业的思路来对待水务信息化，对许多业务需求采取一刀切的模式，导致水务信息化重点不突出，解决不了实际的问题，导致许多系统使用率不高，达不到信息化的初衷。

针对传统水务信息化建设遇到的重复性建设和缺乏统一管理平台以及信息孤岛等多种问题，提出了“集中部署、分级管理、水务数据横向与纵向的整合”的水务信息化建设思路，开发出分级式水务管理信息系统，并进行了实施应用。本系统主要利用数据采集与传输技术、计算机网络技术、数据库技术、地理信息系统技术、多媒体技术、工作流引擎、水务计算模型等，系统建立在.net框架基础上，地理信息平台采用arcgis，是一个“纯”B/S系统。

二、ArcGIS的优势

GIS作为一门集计算机、信息学、地理学等多学科为一体的新兴学科。运用系统工程和信息科学理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，突出对现实世界空间关系的模拟。GIS具有空间可视、空间导向及空间思维的特点，能够存储各地物的空间信息和空间关系。实现空间信息和属性信息的集成管理，并通过无级缩放的地图，对现实世界的空间关系进行直观展现。

ArcGIS是基于服务器的GIS产品，用于构建集中管理、支持多用户、具备高级GIS功能的企业级GIS应用与服务。通过提供广泛的基于Web的GIS服务。以支持在分布环境下实现地理数据管理、制图、地理处理、空间分析、编辑和其他GIS功能。

城市水务综合管理是GIS技术体现空间思维特征最典型的应用领域。在城市水务综合信息管理方面应用GIS技术，是信息时代对现代水务管理工作提出的新要求。

三、ArcGIS的总体架构

ArcGIS体系架构主要由数据、GIS Server、Web Server、客户端等几部分组成。

数据包含以服务的方式到GISServer的GIS资源，如地图文档、 Geodatabase等。用DBMS在数据服务器上部署的ArcSDE Geodatabase可以

实现数据的安全、完整和高效。

GIS Server用于宿主GIS资源．将其为服务供客户端应用．并响应

客户端的应用请求。

Web Server用于部署Web应用和服务，这些应用和服务使用GIS Server提供的资源。

在水务信息综合管理中一方面通过ArcGIS对本地的基础、行

业、规划等资源进行有效管理、整合及应用，同时也通过网络充分利用

Google地图、ArcGISOnline、微软地图及相关部门的在线业务资源充分发挥Web 2．0时代ArcGIS企业级应用和服务的优势。ArcGIS在水务信息综合管理中的应用框架见图1。

图1ArcGIS在市水务信息综合管理中的应用框架

四、数据存储

空间数据主要包括每1～2年的城市中心城区1：500、 外环内及中心城镇1：1000、郊区1：2000的全要素基础地形图数据。全市0.6m分辨率的Quickbird卫星遥感影像、1m分辨率的Spot卫星遥感 影像、0.25m分辨率的航空遥感影像等多比例尺、多时相的遥感影像数据，全市水务工程设施、应急指挥、 规划管理等业务数据的总数据量超过3TB。

数据存储管理采用OraclelOg+ ArcSDE组合模式。ArcSDE作为Arc GIS与关系数据库之间的GIS通道。具有高性能、多用户、可伸缩、长事务处理、面向对象数据模型等特点。它可以保证存储于关系数据库中的矢 量和栅格几何数据的高度完整性。这些数据包括矢量和栅格几何图 形、坐标、曲线、注记、元数据、空间模型等。

空间数据库根据数据类型分为基础数据库、设施数据库、应急管理数据库、水资源管理数据库等。历史数据按年单独存储。

五、GIS Sewer制作及应用

1．地图配置

为灵活支撑应用层中各模块，分别制作包括基础底图、遥感影像、实时监测、行业监管、规划管理、行政许可、台风路径等30余个专题地图，每个专题地图只包含特定的图层。最终在统一平台中互相叠加形成完整的城市水务综合地图。地图制作利用ArcGISDesktop的专业制图和编辑工具。对每个图层的字体、颜色、样式等进行美工设计，对工程设施按照城市水务信息管理标准进行标绘，做到地图整体协调、条理清晰、重点突出。

2．瓦片制作

城市每年度的基础地形图和遥感影像数据量都达数百GB，直接制图会导致服务器端压力大、出图慢。应用ArcGISServer9．3的地图瓦片缓存(Tile Cache)机制，预先将全市地图划分为11个比例尺。把每个比例尺的地图再切分成若干个小图块，客户端访问时直接获取指定比例尺下的小图块，可以有效提高访问速度。制作地图缓存时．不同的参数配置将影响地图服务的显示效果．这些参数包

括起始点坐标、比例尺分级、切片格式、压缩比、图片高宽、DPI、缓存类型等。瓦片参数设置为格式png8、图片大小512×512pix、DPI96、融合缓存，创建后的地图服务能够与其他部门实现地图熔享。瓦片级别见表1。

表1 瓦片级别及比例尺

3、服务

地图服务通过ArcGIS创建并，主要包括两类：

①静态地图服务。对数据量巨大、更新不频繁的基础底图和遥感影像地图为静态地图服务(Tiled Map Service Layer)。优化应用系统绘制底图的效率。

②动态地图服务。对有数据更新、查询、定位需求的实时监测、行业监管、

规划管理等专题地图制作为动态地图服务(Dynamic Map Service Layer)。

4、服务应用

后的地图服务都有一个类似于“htp：／IP／ArcGIS／rest／services／服务名／MapServer”的服务地址，应用程序通过ArcGIS接口引用该地址便可以创建对应的GISServer，将本地资源、网络资源等叠加集成在一张地图上。

六、应用实践

采用WebGIS作为应用集成的主要技术手段．开发主要采用REST API模式。这种轻量级开发模式具有丰富的客户端展示功能和巨大的发展潜力，只要熟悉业务，通过客户端脚本技术调用相应的GIS功能．就可以满足功能需求。

防汛保安应用

台风路径

①台风数据抓取：通过台风数据实时采集程序，从中央气象台、城市气象

局等相关网站上精确提取数据，将网页上的二维表导人数据库和XML格式数据解析。并提供手动校正功能。做到每6小时更新一次。当台风进入48小时警戒线后每3小时更新一次。台风进入24小时警戒线后每1小时更新一次。

②台风路径自动生成：利用InfoWindow动态绘制台风实况路径和预报路径，按照6个等级(热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风、超强台风)，通过不同颜色和大小的符号来直观表达台风发生、发展和消亡的变化过程。

③多类服务叠加：将实时接收的卫星云图、雷达云图等以GISServer 方式即时并与Google地图、ESRI地图、微软地图等网络资源熔享。实现台风路径与多类资源的相互参考，为防汛指挥人员提供全面的决策支持。

灾情

通过ArcGIS将实时雨情信息、灾情信息、堤防险工险段、病险水闸、人员

沿线堤防溃决风险等专业模型生成的风险模拟图层集成在一张地图上，通过空间分析为防汛指挥及调度提供及时、全面的信息参考，提高抢险的效率及可操作性。

水资源管理应用

基础管理

对城市区域内整个水循环过程中涉及的基础数据、设施数据进行 统一管理和集成应用。包括河道水系(河流、湖泊等)、取水(地下水深井、 取水口等)、供水(水厂、泵站等)、用水(用水情况日报、月报，节水指标等)、排水(排水系统、排水泵站、排水井、污染源、污水处理厂等)、水资源保护(水功能区、水源地等)、水利工程(水利分片治理、重要水闸等)、河道整治(黑臭河道等)，并与测绘院的基础地图服务、城市排水处的专题数据服务进行熔享，借助于高分辨率的航空遥感数据为水资源管理提供客观参考。

监测监控

将监测站点采集到的各个书库原水系统的实时监测信息(包括原水的氯化物浓度、，氨氮、浊度、溶解氧、流量等信息)，全市市属供水厂、泵站、管网的每5分钟实时监测信息(包括供水厂的出厂压力、瞬时流量、累计水量、出厂浊度、出厂余氯信息，供水泵站的出站压力信息，供水管网的压力信息)在基础地图上进行及时、直观的展示。

统计评价

在地图上对任意时问段内全市雨量等值线(面)的即时绘制，直观展示全市雨量分布：以每月监测数据为基础，按水质级别以不同颜色在地图上直观反映骨干河道的水质情况：以每月监测数据为基础．按照水功能区划定义的水质控制标准直观反映各河段水质是否达到控制标准等。

专题应用

将局部区域内的防汛保安、水资源管理及特定业务等应用的业务模块进行整合。同时拥有堤防巡查和网格化管理等特定模块，通过GIS技术实现日常巡检过程数字化，为水库管理部门提供既面向对象又面向过程的信息汇总。

七、结语

ArcGIS技术的应用改变了过去以使用纸质地图和文档为主的传统工作模式，提高了工作效率。同时通过资源熔享、数据整合和应用集成，使分布于不同区域、相互封闭的信息资源有机关联起来。加深了行业管理的精细化和数字化程度，初步实现了跨区域、跨行业的多部门间的工作协同，减少了重复劳动，降低了建设和运营维护成本。

下一步将继续探索ArcGIS的空间分析功能。结合数据挖掘技术对多类实时监测监控数据进行综合分析提炼，构筑专题数据库，为城市防汛保安、水资源管理等专题应用提供全方位的决策支持。