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水资源与生态环境评估管理信息系统的设计与开发摘要综合使用GIS技术、信息系统技术、数据仓库技术以及互联网技术,对于水资源和生态环境进行系统分析,构成了高度自动化、实时化和智能化的信息系统水资源与生态环境评估管理信息系统以Arc Ims
9.0地图服务平台为基础,使用EJB构件技术封装Arclms的通用地图功能,建立了一个对外提供WebGIS二次开发服务的通用功能构件层,体现了面向对象的设计原则,使地理信息系统和数据库技术的结合实现了无缝连接关键词WebGis数据仓库构件技术中间件与我国经济社会快速发展的要求相比较,水资源管理还有一些问题,洪灾、干旱、污染并存,突出表现在防洪减灾能力偏低、水资源调控能力不足、水污染严重、水资源和水环境承载能力偏低,已成为社会可持续发展的制约因素,建立水资源管理和生态评估系统,可以为经济社会全面协调、可持续发展提供更好的水利支撑和保障水资源与生态环境评估是一件牵涉面广,相关数据来源、种类繁多,分析数据模型复杂的工作,需要运用多种手段进行分析研究随着计算机技术的发展,各种新技术运用在水资源与生态环境评估工作中,地理信息和数据库技术在水资源与生态环境评估工作中的综合应用是当前发展的趋势数据库技术可以综合处理非空间数据、根据数据模型分析评估;地理信息技术则承担时空数据综合处理分析、展示的任务水资源与生态环境评估管理信息系统具有结构复杂、技术难度大、功能众多、涉及面广、建设周期长的特点,为确保达到预期的目标,建设时应遵循以下原则a统一规划,分步实施b需求主导,共建共享c先进实用,开放扩展d统一标准,保障安全
1.系统体系结构水资源与生态环境评估管理信息系统采用“四库三系统”的应用体系结构系统体系结构如图1所示整个系统由四个数据库支撑,分别是空间数据库、属性库、方法数据库、模型数据库,包括水资源、环境的预测、规划、评价、管理、决策、立法和监督等诸多方面的信息由于水资源、生态信息涉及社会、自然、经济、技术等较多因素,因此,具有数据量庞大、数据种类繁多的特点由于水资源、生态问题多是复杂、现实的空间问题,所以空间数据库的建设非常必要而针对城市水资源、生态分析检索中的专业性强、计算方法多、编制计算机计算程序比较繁杂等实际问题,我们专门开发了模型库、方法库,以便让用户能在方法库中方法的指导下,方便地调用数学模型工具,在地图空间信息环境下来分析、评价、预测水资源、生态问题三个系统分别是水资源信息管理维护子系统、专家分析子系统和基于WebGlS方式的水资源与生态环境评估综合信息检索子系统水资源信息管理维护子系统承担维护四个数据库中数据的责任,实现数据采集、录入,以数据仓库技术为基础实现数据分析、挖掘的功能;专家分析子系统是水资源与生态环境评估管理信息系统的核心部分,其主要任务是实现GIS与专业模型的有机结合,建立专题信息,将空间数据和水资源与生态环境评价所需的屈性数据结合成为有机的整体,使空间数据信息为水资源与生态评价服务,并将查询结果直观地在地图上表示出来,实现信息可视化;基于肥bGIS方式的水资源与生态环境评估综合信息检索系统实时、广泛发布水资源信息和生态环境数据,主要用户为外网用户
2.系统建设内容水资源与生态环境评估管理信息系统的建设内容包括地理信息空间数据库、遥感信息库、属性数据库以及与各类数据形式管理相应的计算机应用软件的开发1电子地图的建设为保护投资者的利益,基础电子地图数据可以采用现有的电子地图主要内容包括行政区边界、城市、居民点、河流、湖泊、水库、公路、铁路等信息专业电子地图数据是在基础电子地图的基础上,结合水资源信息描述的需要,新增图层信息,与基础电子地图相匹配并进行叠加主要内容包括水资源分区的边界、雨量站、水文站、蒸发站、水质监测站、排污口、各类水利工程、水体功能区等信息2数据库的建设数据库的建设包括了属性库、空间数据库、模型数据库、方法数据库的建设1空间数据库的建设完成现有的1:25万GIS数据和其它相关业务数据的整合,建立了基于服务器的空间地理数据库,采用的数据库平台为Oracle数据库平台,以实现以后的各种应用系统的空间数据的共享2方法数据库的建设方法库中存放已建立的所有水资源调度方法或预案数据库平台为Oracle数据库平台3模型数据库的建设主要用于存储各种模型等方面的信息,包括各类支持决策的分析计算模型水资源管理调度系统通过调用模型,对已有数据进行处理,得到预测结果和调度方法水资源管理调度系统涉及到数学模型主要有径流预报模型、枯水径流演进预报模型、骨干水库联合调度模型、水量实时调度模型、需水计算模型、水资源优化配置模型,并建立适合各污染特征的水质数学模型4属性数据库的建设为空间数据库提供属性数据,数据库内容包括社会经济状况、水资源状况、水利工情、水环境状况以及土地利用状况等其中水资源状况以及土地利用状况由水资源和土地利用信息接收处理软件提供数据数据库平台为Oracle数据库平台3基于GIS方式的水资源信息管理维护系统的建设对于水资源资料和生态环境资料进行维护,在其中体现“数据库群”的概念,即此管理系统不只是维护单个资料库,而是在一个统一的平台上对空间数据库、属性数据库、模型数据库、方法数据库进行管理,提供统一的人机交互界面和管理模式主要完成的功能有资料处理、数据管理、数据存储管理4专家分析子系统专家分析子系统是水资源与生态环境评估管理信息系统的核心部分,其主要任务是实现GIS与专业模型的有机结合,建立专题信息,将空间数据和水资源与生态环境评价所需的属性数据结合成为有机的整体,使空间数据信息为水资源与生态评价服务,并将查询结果直观地在地图上表示出来,实现信息可视化专家分析子系统的内容包括水土流失及治理等分类、预测、估计专题图虚拟实景漫游模型土壤侵蚀、水土保持措施等数学模型;预报调度;统计检测报表等5基于WebGIS方式的水资源与生态环境评估综合信息检索系统系统以WEB服务为主体,GIS技术为支撑,结合水资源和生态环境数据,以地理空间数据和属性数据为基础,以实时、广泛发布水资源信息和生态环境数据为目的,实现了图、文、表一体化
3.系统开发1软件体系结构图2基于WebGIS方式的水资源与生态环境评估综合信息检索系统体系结构客户端的浏览器采用IE Web Server采用Apache+Jboss Tomcat作为开发环境,运行环境视情况而定Java采用Sun公司推出的最新版本JDK
1.
4.
2.05Web Server端的程序采用Model-View-Controller MVC结构,并使用基于MVC结构的Struts框架来组织程序视图View是软件的HTML含JavaScript,JSP页面控制器Controller是Servlet程序,采用Struts提供的框架来编写模型Model是JavaBeans对象,进一步分为ValueBeans即数据对象和UtilityBeans数据访问对象ValueBeans与数据库之间的信息交流由UtilityBeans来实现因此ValueBeans和UtilityBeans很好地屏蔽了数据库Database Server采用0raclce9i图3整体体系结构2相关技术介绍
①中间件中间件的建设将改变传统信息化工程重复建设的现象,大大节约投资,有助于改变各个部门信息化建设各自为政的现象,实现统一建设、资源共享同时,应用服务中间件是一种可以重复利用的资源,新开发的应用系统可以很方便地使用它,可以大大加快软件开发速度,节约成本结合应用系统建设,充分整合已有资源,建设服务于各专业应用系统的中间件,初步构成应用服务平台,建立标准和规范,基本实现信息资源的有效共享,应用系统的互连互通之后,扩充完善系统功能,形成较为完善的应用服务,为应用系统的开发运行提供支持
②GIS应用开发工具软件Arcinfo是GIS系统开发工具具有地图编辑和显示功能,支持DXF、ARC/INFO、Atlas GIS.Intergraph MGE等地图格式,具有数据可视化功能和地理分析能力Arcview是GIS应用工具可用于构造特定的GTS应用Mapobject是OCX控件,与其他软件工具如Power Builder和C十十等集成使用,通过Mapobject还具有能够集成Arcview的功能,使用DDE DynamicData Exchange4其他软件包进行通信和调用DLL DynamicLink Libraries例程等开发能力IMS是Internet支持的G1S软件产品IMS提供灵活服务体系结构支持,同时Mapobject为IMS提供GIS Server配置方法每个WebServer可配置一个或多个GIS服务的服务器,GIS服务还可以和Web服务放在同一台主机上,ESRIMAP能够在GIS Serve门可动态地分配客户请求,所以不管采用哪种服务器网络结构都可充分利用服务器资源,达到服务器网络最优化
③数据仓库数据仓库是一个“以大型数据管理信息系统为基础的、附加在这个数据库系统之上的、存储了从企业所有业务数据库中获取的综合数据的、并能利用这些综合数据为用户提供经过处理后的有用信息的应用系统”如果说传统数据库系统的重点与要求是快速、准确、安全、可靠地将数据存进数据库中的话,那么数据仓库的重点与要求就是能够准确、安全、可靠地从数据库中取出数据,经过加工转换成有规律信息之后,再供管理人员进行分析使用数据仓库是一种管理技术,它将分布在企业网络中不同站点的商业数据集成到一起,为决策者提供各种类型的、有效的数据分析,起到决策支持的作用数据仓库为决策支持系统开辟了一种新途径随着数据仓库的广泛应用,基于数据仓库的决策支持系统应运而生数据仓库的使用分三大类L提高数据分析的速度和灵活性;
2.为访问和综合大量数据提供集成基础;
3.促进或再创造商业过程利用数据仓库建立的应用系统,在激烈的市场竞争中,为企业领导者的决策支持起到了明显的作用这种应用系统是一种新形式的决策支持系统4结语建设“水资源管理与生态评价系统”是实现数字水利”的关键措施和必由之路,不仅必要,而且非常迫切基于数据仓库、GIS技术、中间件技术等的水资源管理与生态评价系统能够提高水资源和生态信息获取的及时性;提高流域水污染事故应急处理及省(区)水污染联防能力;增强调度的主动性和防断流、防污染能力基于高新科技的水资源管理与生态评价系统将是未来防汛抗旱信息系统的发展趋势。