水利山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)解決方案

水利山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)解決方案北京**科技有限公司2014年6月目錄1. 前言 11.1 背景 11.2 系統(tǒng)概述 22. 系統(tǒng)結構和功能 22.1 數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)組織 32.2 數(shù)據(jù)庫接口 32.3 雨水情監(jiān)測子系統(tǒng) 32.4 山洪預警系統(tǒng)子系統(tǒng) 32.5 預警管理子系統(tǒng) 32.6 信息傳輸通信子系統(tǒng) 32.7 監(jiān)測點管理子系統(tǒng) 32.8 信息發(fā)布子系統(tǒng) 42.9 決策支持子系統(tǒng) 42.10 系統(tǒng)維護子系統(tǒng) 43. 技術說明 43.1 文檔查詢 43.2 數(shù)據(jù)查詢 43.2.1 條件輸入 43.2.2 結果分析 53.2.3 多媒體查詢 53.2.4 圖表Chart 53.2.5 輸出打印 53.2.6 專業(yè)地圖符號 53.3 數(shù)據(jù)采集 53.4 GIS分析 63.4.1 空間分析 63.4.2 緩沖分析 63.4.3 山洪蔓延擴散分析 64. 數(shù)據(jù)說明 64.1 空間數(shù)據(jù)說明 64.2 業(yè)務數(shù)據(jù)說明 84.2.1 水情監(jiān)測情況 84.2.2 雨情監(jiān)測情況 84.2.3 工情 84.2.4 水文站水監(jiān)測斷面 84.2.5 水庫閘壩情況 85. 技術要求 85.1 易用性 85.2 可擴充性 85.3 交互性 85.4 智能化 95.5 直觀性 96. 性能描述 96.1 數(shù)據(jù)精確度 96.2 時間特性 96.3 適應性 9水利山洪災害監(jiān)測預警系統(tǒng)方案第9頁PAGE9前言背景水利系統(tǒng)信息化管理工作已經開展多年，據(jù)了解，由于各項工作的管理部門不同，各部門基本上都根據(jù)本部或某一特定業(yè)務編制了相應的軟件。在這些軟件中有的已應用了數(shù)據(jù)庫技術、網(wǎng)絡通信技術、多媒體技術等，但是這些軟件還不能完全滿足科學、可靠、及時掌握區(qū)域洪水實時動態(tài)情況，區(qū)域水利變化情況，各地水利機構對洪水監(jiān)控和預警處理能力等水利應急監(jiān)測工作的需要。而計算機技術應用于管理領域近40年來，已發(fā)生了翻天覆地的變化，從電算化到辦公自動化、信息管理系統(tǒng)，再到支持決策系統(tǒng)，3S（GIS、RS、GPS）技術的日趨成熟更給了計算機在決策支持和信息管理方面廣闊的發(fā)展空間。使用計算機技術來管理環(huán)保信息，提高效率，提高決策科學程度是管理上臺階的必然過程?；贕IS（GeographyInformationSystem）的水利環(huán)境信息系統(tǒng)能夠使水利管理在辦公自動化方面產生質的飛躍，它通過分析信息的空間分布，監(jiān)測信息的時序變化，比較不同的空間數(shù)據(jù)集，實現(xiàn)對空間信息及其它各類信息的標準化管理與信息交換，使大量抽象、枯燥的數(shù)據(jù)變得生動、直觀和易于理解，并根據(jù)應用目的進行各種形式的專題表圖輸出。遙感技術RS（RemoteSense）從本世紀以來開始得到廣泛應用，50年代以來，更是得到突飛猛進的發(fā)展。從最初區(qū)域視野的航空遙感發(fā)展到全球視野的航天遙感，從單一的可見光攝影手段發(fā)展到多波段攝影、多波段掃描儀、光譜儀、雷達及輻射計，信息獲取的手段、精度與速度都得到了極大提高。成為區(qū)域與全球研究的有力手段。RS可以實時、快速地提供大面積地物及其周邊環(huán)境的幾何與物理信息及各種變化參數(shù)，其對地觀測的海量波譜信息為目標識別及科學規(guī)律的探測提供了精確的定性和定量綜合性的數(shù)據(jù)。RS信息是GIS十分重要的數(shù)據(jù)源，它有助于GIS數(shù)據(jù)庫的及時更新，確保現(xiàn)實性，特別在環(huán)境動態(tài)監(jiān)測方面具有其它類型數(shù)據(jù)所無法代替的優(yōu)越性。全球定位系統(tǒng)GPS（GlobalPositionSystem）是美國在24顆衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的最新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)。它由三部分組成，即空間部分、地面監(jiān)測部分和用戶部分。GPS能夠實現(xiàn)遙感數(shù)據(jù)的實時定位，能夠對遙感信息和實時動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行地學編碼，并可直接進入GIS進行處理。此舉大大提高了遙感和監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度，減輕了數(shù)據(jù)處理的難度。GPS的快速定位為RS數(shù)據(jù)快速進入GIS系統(tǒng)提供了可能，保證了RS數(shù)據(jù)及地面同步監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取的動態(tài)匹配。同時，GPS可為GIS及時采集、更新或修正空間定位數(shù)據(jù)，為GIS從靜態(tài)管理擴展到動態(tài)實時監(jiān)測提供了有力的技術支持。將GIS、GPS和RS技術配合使用，借助模型的建立能很好地用于模擬洪水形成、擴散、蔓延地理空間環(huán)境中的運行結果?；?S技術的模型能幫助人們了解不同參數(shù)間的相互作用，并能提供對洪水預警決策及災后評估有意義的依據(jù)。系統(tǒng)概述為了湖南省水利廳加強對重點區(qū)域水利監(jiān)管工作，及時動態(tài)掌握重點區(qū)域的水利狀況，提高監(jiān)察辦對應急事件反應能力，為水利山洪監(jiān)控、預警處理和指揮、調度工作提供科學準確的決策依據(jù)，建立以地理信息系統(tǒng)為基礎平臺，綜合應用3S（GIS、RS、GPS）技術，利用先進的地理信息系統(tǒng)技術，與高分辨率衛(wèi)星遙感圖像、航空圖像和流域大比例尺數(shù)字化地圖相結合，通過強大的綜合信息處理和分析功能，特別通過GIS的強大的空間分析能力，監(jiān)測數(shù)據(jù)以多媒體形式呈現(xiàn)，分析結果以直觀的圖表呈現(xiàn)，提供對山洪的動態(tài)監(jiān)測、預警，水利狀況的查詢和統(tǒng)計，以及對山洪爆發(fā)模擬分析和蔓延變化趨勢分析為決策者提供有力科學依據(jù)。系統(tǒng)將電子地圖基礎數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感影像、水利機構數(shù)據(jù)、廠礦企業(yè)居民分布數(shù)據(jù)、水利監(jiān)控設施檢測點分布數(shù)據(jù)、動態(tài)檢測數(shù)據(jù)、區(qū)域社會經濟發(fā)展數(shù)據(jù)、氣候變化數(shù)據(jù)等微觀和宏觀數(shù)據(jù)以地理坐標為紐帶有機整合在一起，以直觀、動態(tài)和多媒體的方式實現(xiàn)了在電子地圖背景下的水利監(jiān)測、山洪預警和應急事件的指揮調度。系統(tǒng)結構和功能雨水情監(jiān)測子系統(tǒng)雨水情監(jiān)測子系統(tǒng)山洪預警子系統(tǒng)預警管理子系統(tǒng)信息傳輸通信子系統(tǒng)監(jiān)測點管理子系統(tǒng)信息發(fā)布子系統(tǒng)決策支持子系統(tǒng)系統(tǒng)維護子系統(tǒng)地理信息平臺數(shù)據(jù)庫接口空間數(shù)據(jù)庫水利專業(yè)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)組織包括兩方面的內容:空間數(shù)據(jù)和業(yè)務數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)指基礎底圖和環(huán)境專題圖組成，用于圖形顯示、空間數(shù)據(jù)查詢、分析和統(tǒng)計等。業(yè)務數(shù)據(jù)指與環(huán)保監(jiān)察業(yè)務緊密相關的自然環(huán)境數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)、污染源數(shù)據(jù)、污染物數(shù)據(jù)、環(huán)境標準數(shù)據(jù)、環(huán)境保護政策和法律法規(guī)數(shù)據(jù)、污染事故數(shù)據(jù)、有關部門和機構通訊錄數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫接口數(shù)據(jù)庫接口指采用通用穩(wěn)定高速的數(shù)據(jù)庫引擎在應用系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)間建立數(shù)據(jù)傳輸通道。雨水情監(jiān)測子系統(tǒng)雨水情監(jiān)測是實現(xiàn)對水情、雨情和工情的遠程監(jiān)測。監(jiān)測點可以是水監(jiān)測斷面、水文站、自動監(jiān)測站等。監(jiān)測數(shù)據(jù)可通過有線或無線網(wǎng)絡從各級監(jiān)測站獲得。山洪預警系統(tǒng)子系統(tǒng)通過現(xiàn)代化的手段實現(xiàn)當有暴雨、溪河洪水與滑坡、泥石流等地質災害隱患的時候自動發(fā)布山洪警報與組織山洪易發(fā)區(qū)居民躲災避災，達到盡最大可能減少人員傷亡的目標。水利監(jiān)測預警系統(tǒng)與在線監(jiān)測點網(wǎng)絡相連，或者與監(jiān)測點實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相連，每隔一段時間在圖上顯示當前監(jiān)測數(shù)據(jù)超標的監(jiān)測點分布位置，并且根據(jù)監(jiān)測點與河流、分向等的自然環(huán)境關聯(lián)關系追蹤河流水位情況，并可通過調用有關部門和機構通訊錄數(shù)據(jù)向有關部門核實情況，做出判斷，可以使用水利山洪信息管理系統(tǒng)將河水水位事件記錄備案，提出處理意見并發(fā)往相關部門對事故快速處理。預警管理子系統(tǒng)預警管理系統(tǒng)包括云圖氣象信息、雨水情查詢統(tǒng)計、各類報表生成、工情信息查詢、山洪預警決策支持系統(tǒng)。信息傳輸通信子系統(tǒng)實現(xiàn)雨水情信息的數(shù)據(jù)傳輸和預警信息的數(shù)據(jù)傳輸；通信方式可以是水利行業(yè)內部上下通信，也可以是平行部門的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)與氣象、國土、水文等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與共享。監(jiān)測點管理子系統(tǒng)監(jiān)測點是在容易發(fā)生洪水地質災害的地段上建立的常年監(jiān)測點。對一旦有暴雨、溪河洪水與滑坡、泥石流等地質災害隱患發(fā)生時，能及時傳回環(huán)境變化信息，包括水位情況、山體變化情況等。監(jiān)測可根據(jù)需求分為固定監(jiān)測點和流動監(jiān)測點。信息發(fā)布子系統(tǒng)公眾信息網(wǎng)站、政務信息查詢、地理信息查詢、山洪預警決策支持、系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護、用戶權限管理等。決策支持子系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)提供根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，自然地理環(huán)境數(shù)據(jù)，建立水利環(huán)境數(shù)據(jù)模型和專家預測案，計算水環(huán)境容量，模擬各種條件下的水利災害影響結果。根據(jù)區(qū)域內的發(fā)展規(guī)劃和狀況，結合模擬山洪暴發(fā)結果，預測近期內水環(huán)境變化趨勢，為決策提供依據(jù)各種評價模型，分析區(qū)域內環(huán)境質量變化趨勢。系統(tǒng)可提供監(jiān)測點點位分析，洪水蔓延、擴散模式分析，地形地貌等高線分析等。系統(tǒng)維護子系統(tǒng)系統(tǒng)維護包括數(shù)據(jù)的錄入、修改、刪除、備份、恢復，用戶管理，網(wǎng)絡通信管理，數(shù)據(jù)層管理，數(shù)據(jù)結構管理等。技術說明文檔查詢系統(tǒng)的文檔包括區(qū)域的基本社會、經濟、人文情況、大型工程項目介紹、環(huán)境監(jiān)測報告、相關法律法規(guī)、環(huán)境標準等，全部以超文本（HTML）格式存放。HTML是全球廣域網(wǎng)上描述網(wǎng)頁內容和外觀的標準。用戶只需輕擊鼠標，便可以方便地瀏覽用戶需要選擇的數(shù)據(jù)或資料，還可以添加例如音頻、視頻、動畫等多媒體元素，靈活多變，使文檔內容豐富、效果栩栩如生。數(shù)據(jù)查詢條件輸入數(shù)據(jù)是決策分析的基礎，面對查詢要求的不盡相同，系統(tǒng)為用戶提供了多種的查詢方式：快速查詢、高級查詢、空間分析等。高級查詢其實就是快速查詢的擴展，而空間分析使用戶在地圖上更清楚地看到了數(shù)據(jù)沿程的變化。地圖上的數(shù)據(jù)其實就是數(shù)據(jù)查詢的一個重要條件，系統(tǒng)采用了地圖選擇與條件輸入同步的方法，如在水質監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢中，用戶在地圖窗口/條件窗口中選擇某個斷面，條件窗口/地圖窗口中同時選擇某個斷面，使用戶無論從哪個方面進行查詢，都可以在另一方面看到相應的變化。結果分析用戶可對數(shù)據(jù)查詢的結果進行排序、統(tǒng)計最大值、最小值、平均值、匯總值等分析處理。用戶可把查詢結果按照任何一列的從大到小或者從小到大的順序排列，而對查詢結果中任何一項數(shù)字列都可以統(tǒng)計最大值、最小值、平均值和匯總值。多媒體查詢在查詢水文站、水庫、閘壩、監(jiān)測斷面等的自然環(huán)境數(shù)據(jù)時，可以查閱重點的水庫、閘壩的現(xiàn)場的照片和錄像資料，結合全球眼系統(tǒng)，甚至可以隨時看到現(xiàn)場攝像資料。當用戶需要查詢現(xiàn)場的照片和錄像時，系統(tǒng)會彈出一個多媒體窗口用于顯示相應的圖片和視頻。圖表Chart生成不同的圖表制作項目供用戶選擇。為方便用戶能更清楚、正確地利用圖表，可采用了實時顯示圖表信息的方法，當用戶的鼠標在圖表上移動，同時顯示當前鼠標所在位置的結果數(shù)據(jù)。輸出打印用戶對查詢的結果數(shù)據(jù)根據(jù)自己的需要將結果數(shù)據(jù)直接打印或輸出到Excel報表以及當前地圖窗口的打印。用戶既可以將結果數(shù)據(jù)全部打印，也可以在結果數(shù)據(jù)中選擇自己需要的項目進行打印。用戶可以對輸出的Excel文件進行打印、編輯或者傳遞到其他Office應用程序中作進一步的加工。用戶也可利用地圖打印功能將地圖窗口中地圖打印到用戶的打印機上。專業(yè)地圖符號在地圖專題信息的體現(xiàn)上，采用了豐富的表達方式。例如：水利環(huán)境專題信息，包括監(jiān)測斷面、水文站等要素，系統(tǒng)將提供專業(yè)的圖標用于標注專業(yè)數(shù)據(jù)要素。數(shù)據(jù)采集對一些需要精確定位的監(jiān)測點或其他地理要素可利用Gps定好經緯度坐標，再將新采集的要素建立在相應的數(shù)據(jù)層中。GIS分析分析是GIS應用中的主要功能，靈活地運用Gis開發(fā)平臺提供的各項分析技術，可在一定程度上實現(xiàn)分析功能?？臻g分析靈活地使用GIS系統(tǒng)顯示對象，在使用直方圖或者圓餅圖等方式表示地理要素的各項指標，可以在地圖上以直觀的方式顯示某些指標在空間上的分布情況，使用戶能一目了然的了解這些指標的空間變化。緩沖分析緩沖區(qū)分析在GIS系統(tǒng)中是一種常用的分析方法，GIS系統(tǒng)中各種地理元素或地理元素集合可以計算出對象的緩沖區(qū)，例如可以求出某段河流周圍1000米以內有多少家民居、企業(yè)、學校等山洪蔓延擴散分析利用緩沖區(qū)分析技術和網(wǎng)絡拓撲關系，分析山洪在某段時間后將會擴散到某地，特別是在洪水順著河流、湖泊向下游向低洼地帶擴散，分析統(tǒng)計出影響的流域面積、流域人口數(shù)，流經政區(qū)等信息。數(shù)據(jù)說明空間數(shù)據(jù)說明使用不同比例尺基礎地圖數(shù)據(jù)建立各圖層數(shù)據(jù)，行政區(qū)劃1：250000比例尺，水系1：250000比例尺，城市數(shù)據(jù)1：10000比例尺，道路交通1：50000，城市商業(yè)點1：100000。各圖層數(shù)據(jù)說明如下:一層二層三層空間類型文件名說明基礎信息行政單位省行政區(qū)劃polygongovrgns地市行政區(qū)劃polygongovrgnm政府駐地省政府駐地pointgovprv地市政府駐地pointgovmnc縣政府駐地pointgovcounty鎮(zhèn)政府駐地pointgovtown環(huán)保機構pointenvprtdep水系主要水域polygonmajorwater主要河流polylinemajorriver次要水域polygonminorwater次要河流polylineminorriver交通信息主要線道路polylinemajorroadl次要線道路polylineminorroadl主要面道路polygonmajorroadp次要面道路polygonminorroadp專業(yè)信息工業(yè)污染源pointpollution污水處理廠pointsewage水監(jiān)測斷面pointwatersect入河排放口pointletport閘壩pointgatedam水域功能區(qū)劃分土地利用polygonsoiluse其他信息標志點pointunitpoint公安局學校商場醫(yī)院工商、稅務其它村委會橋梁polylinebridge居民地polygonresident企業(yè)pointenterprise注記行政區(qū)劃注記行政區(qū)劃polygontxtgovrgns地區(qū)行政區(qū)劃polygontxtgovrgnm省級政府機關pointtxtgovprv地市級政府機關pointtxtgovmnc縣級政府機關pointtxtgovcounty鎮(zhèn)級政府機關pointtxtgovtown交通注記主要面道路polygontxtmajorroadp次要面道路polygontxtminorroadp主要線道路polylinetxtmajorroadl次要線道路polylinetxtminorroadl水系注記河流polyli