大型水库移民信息系统的设计与实现2006-1-4 来源：长江水利网翟建军叶芳毅卢娟（长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，武汉，430010）摘要：本文以南水北调中线工程丹江口水库移民信息系统为例，介绍基于GIS的大型水库移民信息系统的设计开发方法和取得的成效。
通过对关键技术问题的分析，探讨了GIS的在大型水利工程中的应用思路。
关键词： GIS 遥感数据库水库移民信息系统1 引言为合理开发利用水资源，促进经济发展，目前我国有一大批拟建或者在建的大中型水利工程，如三峡工程，南水北调工程，金沙江梯级电站等等。
这些水利工程的建设，涉及大范围的人口搬迁，以及土地、厂矿、基础设施乃至城镇的规划和建设。
水库移民是一项复杂的系统工程，它关系到水利工程移民的居住权和生存权，是影响国家安定和发展的一个重要因素。
移民工作的首要任务是正确处理发展与稳定的关系，发展移民经济，提高移民生活水平，维护社会稳定。
需要根据环境容量来编制移民安置规划，使移民具备生存和发展的基本资源条件。
需要按照工程建设进度的要求来组织移民搬迁，千方百计地促进移民收入的稳步增长，安居乐业，确保水利工程顺利建设和发挥效益。
因此，科学地管理和决策是移民工作中的关键。
如何借助提高信息化水平是作为库区移民工作亟待解决的问题。
南水北调中线工程丹江口水库移民信息系统是我们利用地理信息系统、遥感和网络数据库技术构建的一个移民专业应用系统，它依托GIS的强大数据管理和分析功能，利用网络数据库SQL SEVER建立起移民管理数据库，对资源数据进行高效管理维护，是水库移民规划管理决策的有效工具。
2 系统目标本系统的总体目标是：利用遥感、地理信息系统和数据库技术，建立先进实用的水库移民数据库及其应用系统，为丹江口水库移民安置工程的规划、实施和管理决策提供高效、科学、可靠的支持。
主要内容有：l 收集、存储和分析具有地理位置特征的信息，减少为收集和管理信息而付出的总成本，增加各种数据的直观性、可比性和兼容性。
l 提高移民安置规划编制深度和效能，使规划更全面，成果表达更直观、更具操作性，确保规划成果的科学性和可靠性。
l 在移民安置实施过程中，对工程的资金、进度、质量进行计划、控制和管理，提高实施管理的科学性。
3 系统设计3.1 系统设计要点系统的设计遵循如下要点：l 注重先进性、开放性和实用性。
l 采用自上而下的开发模式，利用最新技术，坚持科技创新。
l 注重系统的实用性，直接为水库移民安置工程服务。
l 系统采用开放性的面向对象开发技术，系统以模块式结构保证可扩展性。
l 重视数据的标准化研究，为系统的推广应用奠定基础。
l 采用客户机/服务器网络结构。
3.2 系统结构根据系统分析阶段的系统需求和数据流程，确定系统的物理结构，即由逻辑模型得出物理模型，系统物理模型框架结构图如下：3.3 系统功能模块设计由系统的物理模型确定系统需要实现的功能，系统功能总体设计模块结构如图2：l 数据资源的管理维护：建立基础地理空间数据库和移民资源数据库，为实物指标管理和移民规划设计提供必要的信息支持，实现系统数据的动态更新维护机制，并为系统数据库扩展留有接口。
l 查询统计决策分析功能：通过各种查询、统计、专题图和报表输出功能，为用户提供及时、准确的信息查询检索和统计分析服务。
l 移民安置规划辅助设计功能：基于各种指标运算和复杂的分析功能，为生产安置人口计算、土地分类与环境容量分析，安置点选择与居民点规划等提供辅助决策支持服务，提高移民安置规划编制深度和效能，使规划更全面，成果表达更直观、更具操作性。
4系统实现4.1系统实现的技术路线水库移民信息系统的两个主要技术支柱是地理信息系统和数据库系统技术。
本系统以GIS空间数据库为核心，关系数据库和影像数据库为辅的数据库管理信息系统。
空间数据、统计数据以及观测数据等多源数据的统一储存、管理、装载和更新等。
系统开发采用组件式GIS，使用空间叠加分析、空间统计分析、三维分析等多种地理信息系统技术解决移民安置应用问题。
采用基于计算机网络的数据库系统方式，以ArcGIS系列软件作为支撑平台。
水库移民信息系统采用客户机/服务器结构，数据库选择SQL SEVER网络数据库管理系统，它具有多用户同时存取数据的能力，具有安全保密功能和可恢复性，即从系统故障中恢复而不损失数据的能力等。
4.2数据库的建立4.2.1空间数据库的建立数据采集采用移民涉及范围的地形图，用图形矢量化软件GeoWay矢量化所有地形图，按要求编辑图形的所有属性，采用统一的分层命名标准分层后转化为形文件，最后建立空间数据库。
数据质量是系统的生命，在数据采集录入过程中，切实加强对每一个环节的质量控制。
按照有关国家标准和行业标准对过程、技术指标和参数的规定，纠正出现的错误和误差，以达到提高数据质量的目的。
4.2.2 关系数据库的建立关系数据库的数据源：l 移民淹没涉及村范围实物指标调查数据。
l 淹没区和移民区土地分类数据。
l 移民淹没涉及村范围国民经济统计年报和年鉴资料数据.应用软件MS Access对移民淹没涉及村范围的实物指标调查数据、土地分类调查数据和国民经济统计年报资料等采集、转换、编辑、入库。
4.2.3 遥感影像库的建立本系统利用的数据来源于中科院卫星遥感地面站分辨率达到0.61米的QUICKBIRD卫星遥感数据，对淹没涉及需要移民的区域的卫星遥感数据通过专业影像处理软件ERDAS对卫星影像进行纠正、裁减、拼接、镶嵌、匀光、地理配准等处理，进行卫星影像判读解译，提取土地利用现状分类信息入库。
影像采用TIFF/ERDASImage 格式，栅格文件为Grid格式。
4.2.4数据存放水库移民信息系统的数据在数据库中采用分县存放，数据库安装于服务器中。
客户端使用系统数据时需要一定的用户权限。
服务器中的数据库构成如下：4.3 系统功能模块4.3.1 地图操作模块地图操作模块可以独立使用，也可以进一步扩展为更复杂的操作系统模块，它由地图基本功能、地图符号化显示、地图量算和一个叫淹没面积计算的子模块及其它一些功能构成。
（1）地图基本功能包括放大、缩小、平移、全屏、单个图层全屏、删除图形和境界切换等。
（2）地图符号化显示包括地图卷标、地图着色和图表显示等。
这些功能是为了使地图显示更美观，信息显示更直接。
（3）地图量算包括距离测量、面积测量。
在地图上用鼠标画线或者多边形可以直接得到距离或者面积的结果。
（4）淹没面积计算子模块l 提取等高线l 提取境界线l 组成多边形l 计算淹没区江河的面积。
l 淹没区的面积和示意图。
（5）其它包括隐藏/显示图例、隐藏/显示导航图、添加/删除图层和打印/输出图像、选择行政区、进入其它界面、退出系统、实时显示坐标、功能提示等。
4.3.2 信息查询模块信息查询模块是由一个数据库统计查询子模块和图形属性查询组成。
（1）数据库统计查询子模块包括功能统计查询、明细查询、表达式查询和生成报表等。
其中统计查询是为了对淹没区的淹没实物指标进行查询，如对房屋、工业、用地等等。
在查询过程中，还可以分为一般查询和按类别查询。
明细查询是为了对淹没区的淹没实物指标进行详细的查询，如对某一户主被淹没的房屋、用地等。
其中淹没的用地又可以分为林地、菜地、稻田等等共一十八类。
表达式查询在提供的窗口中输入表达式对淹没区的淹没实物指标进行查询，如查询淹没区年税收大于100万的企业、淹没用地超过1万亩的乡镇等等。
（2）图形属性查询包括单个对象属性查询、整个专题属性查询和表达式查询等。
通过提供的窗口直接输入SQL条件语句，从数据库中查找出符合条件的对象，地图跳转到该对象的区域并闪烁几下且用高亮颜色显示该对象。
点击该对象就得到更详细的属性信息。
4.3.3 移民规划分析模块移民规划分析模块是专门应用于移民专业的工程应用模块，它根据移民规划专业中的应用模型，提供科学、准确、快捷的分析结果。
包括土地淹没分析、安置区土地容量分析、搬迁人口计算和规划安置人口计算。
1）土地淹没分析统计指定一个高程，和分析区域，分析该区域内土地的淹没情况，并按照土地的分类来统计淹没的面积。
2）安置区土地容量分析在移民搬迁的过程中，合理的进行移民安置，是一个重要的问题，是当地经济稳定发展的重要因素，一个区域内的移民安置数量和该区域的土地容量有关。
该功能分析结果示意图如下：3）规划安置人口计算根据移民淹没的调查数据，按区域统计生产安置人口和规划生产安置人口。
4）搬迁人口根据移民淹没的相关调查数据和前面的安置人口计算结果，按区域统计规划淹房搬迁人口和规划淹地不淹房搬迁人口和规划建房总人口。
4.3.4 空间分析应用模块空间分析应用模块也是专门应用于移民专业的工程应用模块，是进行移民专业分析的基础，包括生成坡度图、生成坡向图、生成断面图、生成淹没范围图和计算库容。
1）生成坡度图：由数字地面模型生成坡度图。
2）生成坡向图：由数字地面模型生成坡度图。
3）生成断面图：提取栅格、影像上指定路线上的断面信息。
4）生成淹没范围图：指定淹没高程，根据数字地面模型，生成淹没图。
5）计算库容：指定数字地面模型的淹没高程，计算淹没的面积。
4.3.5 三维分析显示模块三维显示分析模块也是专门应用于移民专业的应用模块，提供真实的三维场景显示界面，和在三维场景下的分析等功能。
包括三维漫游、三维显示设置、三维场景显示、三维断面分析和洪水淹没分析。
1）三维漫游灵活的三维图像浏览方式，包括三维图像放大、缩小、平移，漫游等。
2）三维显示设置提供三维显示方式的模块，包括分类显示、分级显示、拉伸显示。
3）三维场景显示提供真实地形的模拟显示。
4）三维断面分析提供三维断面信息分析的交互查询。
在界面上用鼠标任意画出一条断面线，显示该指定线上的断面信息。
5）洪水淹没分析模拟三维情况下的洪水淹没状况，在图上可以直观比较不同水位的淹没情况。
指定一个淹没高程和数字地面模型，就可以生成三维的淹没分析结果。
该功能分析结果示意图如下：5 结语迄今为止，水库移民信息系统已经在多个大型水利工程移民工作中得到应用。
它改变了传统的水库移民规划管理的工作方法，为移民专业人员和管理人员提供了一个科学、高效的工具，取得了良好的效益。
今后的工作，是进一步拓展在移民工程实施阶段的管理决策应用和进一步深化移民规划应用，完善移民工程管理、决策功能的开发，形成一个通用的移民信息系统平台。
