基于模块化的农村水利工程信息平台设计与实现

摘 要：水利部自2002年提出以“国家防汛指挥系统”为核心的“金水工程”以来，信息化建设进程加快。水利信息化是传统水利向现代水利转变的重要手段，是信息时代下加强农村水利工程管理的新体系、新模式。实践中，仍然存在各自为政、信息共享困难、重复建设的问题，整合与统一部署迫在眉睫。按照水利部关于农村水利管理信息系统建设的要求，该文综合运用现代技术手段对农村水利业务流程进行规范，将离散性的、多中心的数据处理群体，进行有效整合和高效管理，开发完整的基于互联网的应用软件系统。以实现农村水利工程决策的实时化、科学化、自动化，切实提高农村水利工程建设的管理水平，及时的为农村水利建设提供有效的服务。

关键词：农村水利管理 信息系统 设计

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）02（a）-0017-02

1 农村水利管理信息系统建设的必要性和迫切性

农村水利工程信息平台以信息共享为目标，以网络化办公为支撑，以信息安全为保障，对于提高日益增多的信息的分析能力和应用程度，改变原有的管理模式和传统的工作方式具有重要的现实意义。

1.1 提高了农村水利工程建设管理水平与服务能力。

建立水利全面信息化的整体框架，将农村水利工程的大量相关资料信息在同一平台下显示、查询、分析和统计 ，并对这些资料信息进行了全面集成，在信息系统建设的基础上实现农村水利工程决策的实时化、科学化、自动化，切实提高农村水利工程建设的管理水平，及时的为农村水利建设提供有效的服务。

1.2 有利于实现资源的增值与共享。

通过该系统对整个农村水利工程信息进行整合，真正实现信息的共享，有效避免“信息孤岛”，打破信息壁垒和填平数字鸿沟，减少重复建设，降低信息获取成本，提高整体技术水平，充分发挥地理信息在水利工程建设宏观决策、应急管理、服务广大农民等方面的保障服务作用，发挥信息资源的最大效益。

1.3 有利于推动农村水利工程建设的发展

农村水利工程信息平台的建设与运行将使工程管理从传统纸质图表文件提升为在线的电子信息服务，从以往的相对静态服务逐步发展为实时综合服务。这一方面会带动工程信息获取实时化、处理自动化、服务网络化和应用社会化等方面的技术创新与系统研发，另一方面将为进行信息资源的增值服务提供开发环境，有力地促进农村水利工程信息产业的发展。

2 系统框架结构设计与数据组织

该文基于地理信息技术，探索系统架构的设计思路和水利工程空间和属性数据的高效组织方法，以满足远程会商、工程管理及规划、日常办公等多种工作的需求。系统框架结构如图1所示：

数据的组织主要包括空间数据的组织和属性数据的组织两个部分。空间数据和属性数据通过唯一的标识（FID）实现一一对应的关系，是进行空间信息和属性信息查询的关键。空间数据主要采用shp文件来组织，每个图层包括特点的数据集，如道路、河流等，shp文件主要是由arccatalog工具中的geodatabase数据库来管理。属性数据用于描述事物或对象的特征，主要通过关系数据库sql server进行数据的编辑、修改和更新，来维持属性信息的实时性、准确性和逻辑一致性。

3 系统需求分析与功能设计

作为一个开放的资源共享和应用集成系统，农村水利工程信息平台应能够为各级水利部门提供信息共享、快速查询等便捷服务。具体来讲，应能够实现以下核心功能模块：

3.1 地理信息核心引擎模块

该模块主要实现基础地理信息数据的地图服务、水利专题地理信息数据的地图服务等。具体包括：地图显示与浏览、图层控制等。地图显示与浏览主要实现诸如视图的放大缩小；特定比例的图形显示；视图的漫游；全景浏览；快速定位；活动层设置；标注的动态显示；鹰眼功能等。图层控制功能根据工程类型分为不同的图层，图层的显示与否可根据需要控制显示图层，与基础地理图层叠加显示，方便分析和查看。例如，使用者通过“图层配置”提供的功能用户可随意调整图层显示顺序、编辑图层显示风格。主要包括图层命名、符号可视化配置和标注设置等部分内容。具体有修改图层名称、设置图层类别、控制图层可见、设置图层显示比例尺、配置图层符号、线宽，面色、边界色以及字体、字号、字体颜色等标注风格。

3.2 水利专题图层智能化快速生成模块

针对农村水利建设过程中形成的大量文字、图表文件，该功能集数据信息提取、数据入库、数据存储、数据加工、数据转化、数据可视化显示等功能于一体，能够实现由水利工程属性数据到地理数据的快速转化。专题地图可以随时更新，若有新增或修改数据，将最新数据通过动态生成模块制成新的图层，并在系统中实现同步更新。

3.3 水利专题信息查询、定位模块

信息查询主要包括空间要素查询、属性信息查询以及二者交互查询，查询出来的结果以信息列表的形式显示，选择列表中的某条记录，可把视图定位到该记录，准确获取目标对象的地理位置信息，同时还可以查看目标对象的相关属性信息。

在地名地址数据库的支撑下，输入项目所在乡镇或行政村的名称，运用数据库的索引机制，与水利工程信息通过ID标识联系起来，快速查到该区域的项目信息列表，点击列表中的目标对象，电子地图联动定位的工程所在位置，并显示工程详细信息。系统在查询过程中遵循从文到图、从图到文两种交替查询方式。既可以在地图上通过鼠标单击、双击等事件获取某一实体图元的相关信息。也可以通过数据库属性直接找到该属性对象所对应的地图位置。同时，用户可以查询要求能够和与之相关的文档、图片、视频、图件等信息进行链接，点击相应功能按钮能弹出这些资料的详细信息，实现图文查询一体化。

3.4 水利信息网络与管理模块

普通用户主要通过门户网站查看获得所需的农村水利地理信息服务，专业用户则可通过后台管理系统，对水利信息进行管理、编辑工作，实现农村水利信息的实时快速更新。

4 基于模块化的系统功能实现方法

4.1 多尺度、多类型地理信息数据显示机制

系统采用基于胖服务器端/瘦客户端模式实时进行地图，客户端发送数据请求时，服务器端实时的处理空间数据，并将生成的数据发送给客户端。核心部分是C++语言编写的地图操作模块，利用GEOS、OGR/GDAL对多种矢量和栅格数据的支持，通过Proj.4共享库实时的进行投影变换。同时，还集合PostGIS和数据库PostgreSQL对地理空间数据进行存储和SQL查询操作，基于OpenLayers、ka-map、MapLab、Cartoweb 和Chameleon 等一系列客户端JavaScript API来支持对地理空间数据的传输与表达，并且遵守OGC制定的WMS、WFS、WCS、WMC、SLD、GML 和Filter Encoding 等一系列规范。

4.2 地图共享服务

共享服务的实现，主要从3个方面进行实现。

（1）共享服务核心组件：利用C++语言编写成DLL或EXE文件，形成Windows Web组件服务。利用CGI技术，为客户端提供地图共享服务。（2）共享服务地图工程配置：将地图服务配置在某个地图工程文件里面，系统通过CGI接口调用工程配置文件，从而实现对共享接口的调用。（3）客户端地图服务接口编程：客户端使用大量JavaScript函数库，同时结合OpenLayers WebGIS控制技术，对外提供各种服务。

4.3 网络地理信息索引服务

系统依靠SQL Server建立了数据库地理信息空间数据库，将水利工程建设信息、地名地址数据存放在里面，并建立了空间索引服务。运用SqlServer数据库，建立农村水利工程信息数据库，数据库的数据可以分为三类：空间数据、属性数据、文件数据（包括图像、文本等）。通过数据库实现对空间数据与非空间数据的统一存贮，两者通过ID标识建立连接关系。通过C#编写的入库程序，将规范化后的数据录入到数据库中，实现水利工程空间信息和属性信息的数据库存储。

5 结语

该文所设计的农村水利工程信息平台在智能化快速成图、按需显示和图形化表达方面具有一定的优势。

5.1 智能化快速成图

根据专题图层的要求及其制图规范的要求，系统能够将每一类专题图层抽象出相应的制图方案，制定相关参数，利用设计好的各种用户友好界面，引导用户按照需求添加标准参数信息，系统将进行自动完成数据的处理和符号化工作，自动生成专题图层，无需人工干预实现快速成图。

5.2 专题数据叠加显示

系统能够实现专题图层在互联网定制显示功能，将农村水利工程的影响范围以可视化的形式进行展示，结合电子地图上的地理信息、地名地址信息，让用户十分直观的了解水利工程的作用范围。

5.3 图形化表达工程信息

系统对水利工程中以报表、文字等结构单一、形式枯燥的方式表达的信息内容进行分析整理，从中提取、整合出有用信息资源，结合电子地图数据，使这些有用的信息资源以更加准确、高效、直观、形象的表达出来。

参考文献

[1] 孟令奎，邓世军，吴沉寒，等.基于网格的三维可视化技术及其在水利信息化中的应用[J].中国水利，2005（7）：50-54.

[2] 王磊.数据仓库技术在水利信息化中的应用[J].治淮，2006（4）：44-45.