以海河流域水土保持动态监测数据为基础,采用面向服务架构(SOA)的设计思想,综合应用3S技术、元数据、海量数据存储等技术和二次开发方法,构建流域水土保持监测数据管理系统。该系统实现了基础数据管理、动态监测、海河流域ET(蒸发蒸腾)、普查数据管理和监测数据对比等功能。其成功运行为水土保持工作提供信息服务和分析手段,实现了水土保持信息规范化、现代化的管理和共享,全面提高了水土保持机构管理和服务水平,同时为水土保持监测数据管理提供良好的信息平台和科学依据。 The data management system for soil and water conservation monitoring is based on the dynamic monitoring data of soil and water conservation in Haihe river basin, which adopts the design idea of the service oriented architectures (SOA), applies 3S technology, metadata, mass data storage technology and method of secondary development to construct basin soil and water conservation monitoring data management system. This system has realized the basic data management, dy-namic monitoring, ET (evaporation and transpiration), census data management and monitoring data comparison and other functions. The operation of the system provides information service and analysis means for soil and water conservation work, realizes the information standardization of soil and water conservation, improve the soil and water conservation organization management and service level comprehensively. At the same time, it provides a good information platform and scientific basis for the management of soil and water conservation monitoring data.
朱翊1,李佩2
1中国测绘科学研究院,北京
2辽宁工程技术大学,辽宁 阜新
Email: 1083066125@qq.com
收稿日期:2016年6月15日;录用日期:2016年6月24日;发布日期:2016年6月28日
以海河流域水土保持动态监测数据为基础,采用面向服务架构(SOA)的设计思想,综合应用3S技术、元数据、海量数据存储等技术和二次开发方法,构建流域水土保持监测数据管理系统。该系统实现了基础数据管理、动态监测、海河流域ET(蒸发蒸腾)、普查数据管理和监测数据对比等功能。其成功运行为水土保持工作提供信息服务和分析手段,实现了水土保持信息规范化、现代化的管理和共享,全面提高了水土保持机构管理和服务水平,同时为水土保持监测数据管理提供良好的信息平台和科学依据。
关键词 :水土保持,数据管理,统计分析
水土资源是人类文明的根基 [
海河流域地处京畿要地,在我国政治、经济、文化等领域具有重要的战略地位 [
我国的水土保持数据管理信息化工作已取得较大进展 [
为了解决上述问题和有效的存储、管理、合理利用流域水土保持监测数据信息,通过本系统的建设,实现对专业数据的分析挖掘,提供多要素、多层次、多功能、多时态的空间信息查询与分析功能,提升业务信息化管理水平,丰富业务人员工作手段,辅助领导的决策支持过程。
流域水土保持监测数据管理系统维护工具主要针对海河流域水土保持监测的要求,采用面向服务架构(SOA)的设计思想,实现空间信息高效化管理、个性化灵活配置、智能化对比分析、流程化控制、便捷的二次开发,为面向海河流域水土保持监测构建应用系统支撑平台。平台由应用系统基础数据库、基础地理信息服务、平台支持工具、应用示范系统,以及应用服务标准规范与规程组成,总体架构如图1所示。
系统由基础数据库层、数据管理维护层、服务平台支撑工具层和用户应用层四部分构成。其中数据库层除了常规的GIS数据外,还有与水土保持业务相关的各专题图层。数据管理维护层是将基础数据库的数据转化为符合标准接口规范的各种瓦片数据,供平台调用。服务平台支撑工具层是系统提供给用户层的各种软件工具,实现用户层面进行的数据查询、浏览、对比分析、量算等业务。
通过对数据种类和应用需求进行梳理,从而设计系统功能。流域水土保持监测数据管理系统主要模块构成如图2所示。该系统基于Eclipse IDE,Visual Studio 2012、JavaSDK 1.6、Tomcat 6.0等软件开发工具进行开发,空间数据的处理由ArcGIS 实现,空间数据的管理调用信息和系统专题信息存储在大型关系型数据库管理系统SQL Server的关系表中。客户端免安装,在IE浏览器中实现系统的调用。
图1. 系统总体技术架构
图2. 系统核心功能模块图
基础数据主要包括海河全流域遥感影像地图,海河全流域的行政区划地图,现场探勘调查照片,水土保持监测站点分布情况,以及和监测站点相关的其它详细信息;功能包括:数据展示、查询、浏览、量算、定位等功能,如图3所示。
其中:遥感影像数据具有多种分辨率尺度数据;行政区划数据包括行政界线(省、地、县、水系、地名、居民地等)。
动态监测功能涵盖海河流域水土监测重点治理区的动态监测成果,主要包括永定河重点治理区、太行山重点治理区、滦河重点治理区以及黄泛平原风沙区,实现对各个重点治理区的监测、土地利用、植被覆盖及土壤侵蚀、坡度等数据成果的展示、浏览、查询、量测、定位等,以及对相同区域不同时间段内土壤、植被、土地利用等相关情况的对比分析,如图4所示。
海河流域ET(蒸发蒸腾)是对海河全流域以及水土流失重点治理区域的蒸发蒸腾数据成果的展示、浏览、查看、量算、对比分析等,如图5所示。
普查数据板块涵盖国家历年的水土保持普查成果、遥感调查成果。成果数据包括文字材料和空间数据等。系统功能设计包括对指定时间的普查成果或调查结果进行展示、浏览、查询、量算、定位等;除此之外,系统还提供对不同时段的水土保持普查结果或遥感调查结果进行对比查看、对比分析等功能,如图6所示。
监测数据对比主要是针对同一区域/流域不同年份的土壤侵蚀情况、土地利用情况、植被覆盖情况进行,可以按照河系、省份、地区、县域为统计单位进行对比分析,对系统功能包括:数据展示、查询、浏览、量算、定位、对别分析等功能,如图7所示。
系统运行主界面如下图8,包括基础数据、动态监测、流域ET数据、普查情况介绍和水土保持监测
图3. 基础数据板块功能图
图4. 动态监测板块功能图
图5. 海河流域ET(蒸发蒸腾)板块功能图
图6. 普查数据板块功能图
图7. 监测数据对比板块功能图
图8. 系统主界面设计图
数据四个功能区。基础数据功能区是对系统包含的基础数据库层的数据进行浏览,包括区域范围内的遥感影像数据、行政区划数据和调查照片等。
系统提供给用户的时态对比分析功能展示界面如图9。用户按照自己的需求选择不同年份的同类型的数据进行对比。例如不同年代的土壤侵蚀数据或ET数据等,这样可以清晰地反映出不同年代数据变化情况。同时可以查询监测数据的属性对比情况,通过统计图表方式来表达,如图10。
图11是对站点数据查询界面。
通过系统建设,实现了流域数据的可视化查询、浏览、对比、应用、分析挖掘,从而提升业务信息化管理水平和工作效率,也为后续流域数据的管理和应用打下坚实的基础。
本研究针对海河流域水土保持决策实践需求,收集海河流域多年积累的水土保持监测数据资料,按照一定的标准对海河流域多年积累的水土保持数据进行整理和规范,并运用数据库等技术和二次开发方法,建立了流域水土保持监测数据管理系统。该系统可以满足各级水土保持部门的管理与分析需求,为水土保持监测数据管理中的各类问题,提供多要素、多层次、多功能、多时态的空间信息查询与分析功能。本文建立的流域水土保持监测数据管理系统实现了对海河流域水土保持数据的共享和统一管理,对流域水土流失面积、分布状况和流失强度,水土流失造成的社会危害及发展趋势,水土流失防治情况及其效益有一个全面的掌握,这对于海河流域水土保持整体规划部署和决策具有重要的现实意义。该系统
图9. 时态对比
图10. 查询统计
图11. 站点查询
的成功应用不仅为海河流域水土流失监测、水土保持治理提供了成熟、先进的信息平台载体,同时也为其他流域的水土保持管理的信息化建设提供示范与借鉴。
朱翊,李佩. 流域水土保持监测数据管理系统研究Research on Data Management System of Soil and Water Conservation Monitoring in Watershed[J]. 计算机科学与应用, 2016, 06(06): 376-383. http://dx.doi.org/10.12677/CSA.2016.66046