(貴州省水利水電勘測設(shè)計研究院，貴州 貴陽 550002)

1 地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)簡稱GIS(geographic information system)，是一個用于進行有效的搜集、存儲、更新、處理、分析和顯示所有形式地理信息的計算機硬件、軟件、地理數(shù)據(jù)和有關(guān)人員(用戶)的有機集合。GIS是近50年來迅速發(fā)展起來的一門新興應(yīng)用技術(shù)，是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，對空間相關(guān)數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、分析、運算，以獲得科學(xué)的決策輔助信息的計算機技術(shù)系統(tǒng)。GIS與全球定位系統(tǒng)(GPS)及遙感圖像處理系統(tǒng)(RS)合稱為3S技術(shù)，是信息化和數(shù)字化的重要手段，也是目前應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛技術(shù)之一[1]。

GIS融合計算機圖形學(xué)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)于一體，儲存和處理空間信息的高新技術(shù)，它把地理空間位置和相關(guān)屬性有機地結(jié)合在一起，根據(jù)實際需要準(zhǔn)確真實、圖文并茂地輸出給用戶，滿足各種用戶對空間信息的要求，同時借助其獨有的空間分析和可視化的表達(dá)方式，提供各種輔助決策功能，將GIS技術(shù)應(yīng)用于各種應(yīng)用領(lǐng)域，建立一系列應(yīng)用系統(tǒng)是社會信息化發(fā)展的必然趨勢。GIS近10年來取得了驚人的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通訊、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域[2]。

2 水庫移民工作引入GIS技術(shù)的意義

水庫移民問題涉及政治、經(jīng)濟、社會、人口、資源、環(huán)境、工程技術(shù)等許多領(lǐng)域，是一項龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程，是影響水利工程能否順利建設(shè)的重要專題。水庫移民工作中，信息化管理加快了水庫移民區(qū)域的改革建設(shè)，因此，為了更好地開展水庫移民工作，需發(fā)揮GIS系統(tǒng)對多元數(shù)據(jù)的管理在移民工作中的應(yīng)用優(yōu)勢。引入GIS技術(shù)是利用遙感、地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，建立先進實用的水庫移民數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)，利用GIS技術(shù)的管理系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)平臺對實現(xiàn)水庫移民工作中實物的前期調(diào)查和統(tǒng)計分析，輔助完成移民安置規(guī)劃的有關(guān)分析與制圖等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理和決策分析具有重要意義。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)的技術(shù)路線

開發(fā)方式是基于Visual basic.net開發(fā)工具，結(jié)合地圖控件對象開發(fā)工具包ArcEngine以及GIS軟件中的ARCGIS強大的制圖與空間數(shù)據(jù)編輯處理功能，進行水庫淹沒、安置規(guī)劃相關(guān)屬性數(shù)據(jù)和相關(guān)圖件、空間數(shù)據(jù)庫的建設(shè)和系統(tǒng)的研發(fā)。

結(jié)合ARCMAP或ARCGIS的開發(fā)技術(shù)平臺及遙感技術(shù)，利用ArcObjects組件研究開發(fā)具有圖形分析、編輯，數(shù)據(jù)庫的建立、查詢和管理等綜合性的信息化管理系統(tǒng)，可以對錄入的移民有關(guān)數(shù)據(jù)信息進行分類管理；對有關(guān)圖形文件進行編輯和分析并導(dǎo)出分析成果，進行環(huán)境容量分析，計算生產(chǎn)安置人口，確定搬遷人口規(guī)模，對水庫淹沒庫區(qū)地形和集中安置點地形進行三維分析等[3]。系統(tǒng)實現(xiàn)的技術(shù)路線見圖1所示。

圖1 系統(tǒng)技術(shù)路線

4 GIS技術(shù)在水庫移民工作中的開發(fā)應(yīng)用

水庫移民安全是社會各界普遍關(guān)注的問題，對地區(qū)水利項目建設(shè)具有指導(dǎo)性作用。信息科技支持下，地理信息系統(tǒng)朝著智能化方向轉(zhuǎn)變。由于傳統(tǒng)資源的圖形數(shù)據(jù)老舊且不符合實際，項目信息資源利用率偏低，影響了區(qū)域資源綜合利用機制[4]，從而導(dǎo)致移民安置規(guī)劃工作精度和分析不足。為了改變傳統(tǒng)資源利用存在的不足，通過信息管理的數(shù)據(jù)采集和更新，與GIS數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中心建立統(tǒng)一的資源庫，達(dá)到圖形數(shù)據(jù)及各項環(huán)境資源數(shù)據(jù)的實時更新與共享。

4.1 操作系統(tǒng)

GIS開發(fā)技術(shù)平臺提升了水庫移民工作系統(tǒng)的可控制性能，開發(fā)平臺擬以VB.net為開發(fā)編程語言，借助GIS技術(shù)實現(xiàn)空間圖形操作與信息化管理，開發(fā)實現(xiàn)水庫移民工作的實物統(tǒng)計匯總，圖形操作與三維分析，移民安置點的空間建模以及安置規(guī)劃的有關(guān)分析等工作。

4.2 數(shù)據(jù)系統(tǒng)

GIS空間數(shù)據(jù)庫是水庫移民信息系統(tǒng)主控平臺，主要提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時為用戶提供了多功能數(shù)據(jù)處理模式，滿足信息化處理作業(yè)要求。利用組件式GIS(COMGIS)或網(wǎng)絡(luò)GIS(WebGIS)的開發(fā)技術(shù)，研究開發(fā)水庫移民信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)以GIS空間數(shù)據(jù)庫為核心，關(guān)系數(shù)據(jù)庫和影像數(shù)據(jù)庫為輔的數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)，其兩個主要技術(shù)支撐是地理信息系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)技術(shù)；包含航拍和視頻等影像資料、圖片以及原始調(diào)查數(shù)據(jù)、工作往來函件等資料及匯總統(tǒng)計的資料等多維度數(shù)據(jù)庫的建立與管理。

4.3 平臺應(yīng)用

系統(tǒng)開發(fā)采用組件式GIS，使用空間疊加分析、空間統(tǒng)計分析、三維分析等多種地理信息系統(tǒng)技術(shù)解決移民安置規(guī)劃設(shè)計的安置點三維建模，水庫淹沒三維圖形分析、移民安置規(guī)劃及專項改復(fù)建規(guī)劃分析等問題?；贕IS網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)方式，以ArcGIS圖形軟件作為支撐平臺，實現(xiàn)水庫移民信息的多功能處理，將數(shù)據(jù)、圖像、視頻等多種數(shù)據(jù)源實現(xiàn)傳輸控制，穩(wěn)定了水庫移民管理系統(tǒng)的持續(xù)有效運轉(zhuǎn)。因此，水庫移民的前期工作，要根據(jù)水庫移民數(shù)據(jù)信息與GIS平臺管理的內(nèi)在關(guān)系，設(shè)計符合水庫移民使用需求的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，充分利用數(shù)字監(jiān)控輔助GIS平臺管理中心之間的協(xié)調(diào)運行。

5 水庫移民管理系統(tǒng)功能模塊

以水庫移民基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，利用高級面向?qū)ο笥嬎銠C程序語言工具VB.NET，設(shè)計開發(fā)管理信息系統(tǒng)。實現(xiàn)移民基礎(chǔ)信息的查詢、添加、編輯、刪除、存儲、分析與輸出等數(shù)據(jù)庫管理功能和圖形瀏覽以及基本的編輯功能等，同時實現(xiàn)與其他系統(tǒng)間的信息互通，詳見右表。

5.1 地圖操作模塊

地圖操作模塊可以提供真實信息指導(dǎo)，避免水庫工程建設(shè)征地過程中出現(xiàn)搶種搶建等諸多問題。功能設(shè)計中，地圖操作模塊可以獨立使用，也可以進一步擴展為更復(fù)雜的操作系統(tǒng)模塊。系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)包括柵格圖形、mxd文件、layer文件以及shapefile圖形格式文件等的添加和操作，其地圖基本功能有：地圖符號化顯示、地圖量算和三維模型分析模塊及其他一些功能構(gòu)成。例如：地圖的加載和瀏覽功能包括放大、縮小、漫游、全屏等。

移民管理信息系統(tǒng)的功能和任務(wù)表

5.2 信息查詢模塊

5.2.1 數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計查詢子模塊

數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計查詢子模塊功能包括統(tǒng)計查詢、明細(xì)查詢、表達(dá)式查詢和生成報表等。該功能模塊是為了方便用戶應(yīng)用系統(tǒng)對移民基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)進行簡單的統(tǒng)計處理和分析，并將統(tǒng)計結(jié)果以報表和圖形文件等形式輸出存檔。其中統(tǒng)計查詢是對淹沒區(qū)的淹沒實物指標(biāo)進行查詢，如淹沒涉及的房屋、專業(yè)項目、工業(yè)企業(yè)、土地等實物指標(biāo)。明細(xì)查詢是對淹沒區(qū)的淹沒實物指標(biāo)進行詳細(xì)的查詢，如：對某一戶主被淹沒的房屋、土地等的面積和分類等詳細(xì)信息的查詢。

5.2.2 圖形屬性查詢

圖形屬性查詢功能包括單個對象屬性查詢、專題屬性查詢和表達(dá)式查詢等。該功能是通過查詢窗口輸入或選擇SQL條件語句，從數(shù)據(jù)庫中查找出符合條件的地圖對象，如：淹沒范圍圖、樞紐總體布置以及輸水布置圖中相應(yīng)的查詢范圍，地圖自動跳轉(zhuǎn)到該對象區(qū)域并以高亮顏色閃爍顯示該對象[5]，點擊該對象就得到更詳細(xì)的圖形屬性信息；或者通過單擊某一選擇圖層圖形上的某一圖斑，即可顯示其相應(yīng)的屬性值。各類查詢方法綜合了模糊查詢和精確查詢兩種查詢方法。

5.3 移民規(guī)劃分析模塊

移民規(guī)劃分析模塊用于移民規(guī)劃與指導(dǎo)，為提供現(xiàn)場真實可靠的數(shù)據(jù)信息。水庫移民信息化是GIS開發(fā)最為重要的操作，決定著系統(tǒng)運行狀態(tài)。根據(jù)GIS技術(shù)應(yīng)用要求，對GIS信息描述進行多功能處理，提高數(shù)據(jù)傳輸運行效率。包括水庫淹沒分析、安置區(qū)土地容量分析、搬遷安置規(guī)劃人口計算等。例如：水庫淹沒分析統(tǒng)計是指定一個高程或分析區(qū)域，可以量算統(tǒng)計該區(qū)域內(nèi)土地的淹沒面積，并按照土地的分類列表顯示；安置區(qū)土地容量分析是對移民搬遷安置設(shè)計過程中，合理地進行移民安置規(guī)劃及確定其安置去向和安置方式等決策分析工作。

5.4 空間分析應(yīng)用模塊

空間分析應(yīng)用模塊是進行移民專業(yè)分析的基礎(chǔ)，該模塊主要是利用GIS的空間分析功能將各類圖形圖像數(shù)據(jù)進行三維建模并生成相應(yīng)的三維圖形，包括生成坡度圖、坡向圖、斷面圖、淹沒范圍圖和計算庫容。例如：生成斷面圖可提取柵格、影像上指定路線上的斷面信息；生成淹沒范圍圖可指定淹沒高程，根據(jù)數(shù)字地面模型，生成淹沒圖。

5.5 三維分析顯示模塊

三維顯示分析模塊是利用GIS圖形分析軟件將水庫航拍照片及地形圖生成DEM影像等圖件，同時建立具有真實的三維場景顯示界面以及在三維場景下的分析等功能模塊。包括三維漫游、三維顯示設(shè)置、三維場景顯示、三維斷面分析和洪水淹沒分析[6]。例如：洪水淹沒分析中，通過加載GIS空間分析模塊，利用地形圖的不同高程或DEM(高程地面模型)影像生成三維情況下的洪水淹沒狀況，可以在圖上直觀地比較不同水位的淹沒情況，該功能分析結(jié)果示意圖如圖2所示。另外，可根據(jù)集中安置點地形地貌和典型設(shè)計模型進行三維模擬，直觀地展示移民安置點設(shè)計效果及其分布情況。

圖2 洪水淹沒分析

6 結(jié) 語

總之，加快研究地理信息系統(tǒng)(GIS)的開發(fā)技術(shù)在水庫移民工作管理系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，是改變傳統(tǒng)的水庫移民工作方法，實現(xiàn)水庫移民前期實物調(diào)查、移民安置規(guī)劃設(shè)計以及移民實施管理各階段工作的人機智能化管理，是實現(xiàn)水庫移民工作高效管理的一項重要研究課題。

[1] 郭泓.地理信息系統(tǒng)(GIS)在水庫移民工作中的應(yīng)用與思考[J].中南水力發(fā)電,2010,10(3).

[2] 吳信才,白玉琪,郭玲玲.地理信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及展望.計算機工程與應(yīng)用[J].2004,4(9).

[3] 朱長富.基于3S的水庫淹沒處理信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用[J].人民珠江,2015(S1).

[4] 孟淑英,王學(xué)佑,孫丹峰.遙感技術(shù)在長江三峽移民工程中的應(yīng)用研究[J].遙感信息,2014(4).

[5] 芮建勛,祁亨年,廖紅娟,等.組件式GIS開發(fā)中的空間數(shù)據(jù)管理方式探討[J].杭州師范學(xué)院學(xué)報,2014(4).

[6] 陳雪冬,楊武年.水庫移民GIS輔助決策支持系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)[J].測繪科學(xué),2014(3).