广东省水资源保护地理信息系统研究

吴亚帝 罗承平

　　摘 要 广东省水资源保护地理信息系统具有空间数据与属性数据双向查询功能，能以不同的颜色表示不同的河段水功能区，具有即时数据修改功能，地图数据可分层显示，易于使用，快速查询。
　　关键词 水资源 地理信息系统 数据库 查询

　　一、 需求分析

　　广东省河流、水库众多，水资源时空分布不均匀，水污染状况因时、因地而不同，用传统的技术方法很难做到快捷、全面地掌握全省水资源状况，必须借助新的技术手段。地理信息系统（GIS）是一个在电子计算机系统的支持下，集数据采集、分析、显示等功能于一体的空间数据管理信息系统。它能把地图（称为空间数据）和传统的数据库（称属性数据）有机地结合起来，进行快速的双向查询——既可直接在地图上选取查询目标（分为点、线、面三大类），而查询到其相应的属性信息，也可通过设定查询条件，而由系统检索出满足查询条件的空间数据。

　　目前有不少应用较广的GIS平台。但是，这些GIS平台资金投入大，所开发系统的应用也会受到开发平台的限制，同时，还仅仅是一个开发平台而不是一个应用系统，使用者必须先花时间和精力学会GIS的原理，掌握GIS的系统开发方法，才能在工作中予以应用。因此，有必要开发一套不依赖任何已商品化的GIS平台支撑便能在Windows操作系统下运行的、具有GIS主要功能的、而且不需要掌握GIS原理便能使用的GIS。广东省水资源保护地理信息系统便是以此为指导思想进行研究开发的。

　　二、系统结构分析和信息模型

　　1.系统信息模型

　　系统信息模型见图。

　　2.系统的结构与功能

　　根据前述的信息模型以及子系统的划分原则，把广东省水资源保护地理信息系统划分为12个子系统：

　　(1)取水口查询子系统
　　(2)排污口查询子系统
　　(3)监测断面查询子系统
　　(4)河流水功能区查询子系统
　　(5)水库水功能区查询子系统

　　上述五个子系统的功能是：通过设定的查询条件，查询到全省（或所选择的流域）满足查询条件的查询目标，并把结果予以列出，若查询者欲进一步查看某一目标的位置及详细资料，则可点选该目标的名称，该目标便会在图上的对应位置上闪烁显示，并列出其属性资料及多媒体资料。可设定的查询条件为该目标所有属性，或其“而且”“或者”等条件组合。

　　(6)图形缩放、漫游子系统

　　该子系统的功能是：对本系统所涉及的各种地图以及各种地级市的市区流域图，进行无级缩放、漫游，并且可打开与所谓调用的图形对应的索引图，一方面可通过索引图上的索引框察看当前屏的位置，另一方面也可在索引图上进行漫游。在缩放、漫游过程中，索引框将始终与当前屏保持同步。

　　(7)修改子系统

　　该子系统的功能是：可以添加、删除、移动排污口、取水口、文字标注及监测断面（包括符号及属性）。

　　(8)多媒体子系统

　　该子系统的功能是：可以查看、增加、删除排污口、取水口、河段功能规划、水库功能规划、监测断面的多媒体（包括照片、文字和录音）信息。

　　(9)要素选择子系统

　　该子系统的功能是：对图中的地理要素的显示与否进行选择，以便查询者有选择地查看某次查询需要的地理要素，而把不必要的其他要素关掉，以达到突出重点和加快速度的目的。

　　(10)流域和市区选择子系统

　　该子系统的功能是：让查询者对欲查询的流域或市区进行选择。

　　(11)操作界面子系统

　　该子系统的功能是：弹出各种操作界面，使用户能通过各种界面实现对本系统各项功能的操作。

　　(12)显示子系统

　　该子系统的功能是显示操作界面、查询结果、图形等。

　　三、系统特点

　　1.具有空间数据与属性数据双向查询功能。既可以从屏幕显示的地图上直接点击欲查询的目标（如排污口、取水口、河段等），系统能立即弹出相关的属性数据（如污水排放量、水质等）；也可以通过设定查询条件（如取水口名称等），系统快速地满足查询条件的目标以闪烁方式在地图的对应位置上显示出来。这是传统的纯数据库的信息系统无法实现的。

　　2.能以不同的颜色表示不同的河段水功能区，而且在同一水功能区内的同一河段，即使上游是单线河、下游是双线河，也能保持其分区的完整性，而不会因其数据类型的不同而被分割（在GIS系统中，单线河用线表示，是线状类型数据，而双线河则需用多边形表示，属面状数据）。这样在查询某一河段功能分区时，对于上游是单线河、下游是双线河的河段水功能区，本系统能把两者同时闪烁显示。当用鼠标点选查询时，若点选上游（单线河），本系统能把属于该功能分区的下游（双线河）一同闪烁显示，并弹出其属性数据，反之亦然。

　　3.精确的双线河及水库检索。对于形状复杂甚至其中含有若干小岛的双线河或水库，本系统在直接点选查询或条件查询中均能对其精确检出和定位。

　　4.底层开发、自主版权。本系统完全是运用Ｃ语言，从GIS的最底层起开发的，不需别的任何GIS平台的支撑，只要在Windows 9x操作系统下安装即可运行。可以安装任意多台机，大大降低GIS的软件使用成本。

　　5.具有即时数据修改功能。对于排污口、取水口和监测断面，可根据实际变化情况，在本系统的“修改”功能下进行修改（增加或删除）；对于属性数据，可在查询时弹出的属性对话框上直接进行修改。修改后的属性数据和空间数据，能保持惟一的对应关系。

　　6.地图数据可分层显示。地图数据是矢量数据，因此可根据需要对显示的地理要素有目的地进行选择，这样可以突出某次查询用户所关心的重点，也可以加快系统的运行速度。例如，可把数量众多的支流关闭。

　　7.既可进行全省的查询，也可分流域进行查询。当查询条件为取水口或排污口的属性时，系统将自动切换到城市（地级市）图。

　　8.具有多媒体功能，可把取水口、排污口、监测断面、河流、水库与之对应的文字、照片等多媒体信息一并在查询的过程中显示出来，并可对多媒体信息进行管理，可增删相关的多媒体信息。

　　9.易于使用。开发本系统的出发点之一是使本系统具有较高的易用性，即不要求使用者掌握计算机专业知识，更不需要使用者掌握高深的GIS原理和技术，只要操作者会用鼠标，就能对本系统操作自如。而且系统的所有界面上所出现的术语、说明等，均为水资源保护方面的专业术语，因而能与水资源保护方面的工作者极好地沟通。

　　（作者单位：河海大学，珠江水资源保护科学研究所）责任编辑 隋晓飞（实习）