水资源信息管理系统设计与开发

2010年12月

测绘与空间地理信息

GEOMATICS＆SPATIALlNFoRMAlloNTECHNOLOGY

V01．33，No．6Dec．，2010

水资源信息管理系统设计与开发

张肆红1，路晓光1，叶

勇2，王宏光3

(1．重庆川东南地质大队，重庆400038；

2．中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京100038；

3．中国移动通信集团设计院有限公司黑龙江分公司。黑龙江哈尔滨ls0080)

摘要：在论述了水资源信息管理系统研究现状的基础之上，结合佳木斯市水资源及其利用现状。面向水资源可持续管理，对水资源信息管理系统的设计和开发进行了研究，提出了一种水资源信息管理系统开发模式。该系统选用新一代关系数据库管理系统SQLServer软件开发环境，实现了水资源管理数据的录入、编辑、查询、统计分析、报表打印、更新维护、分级用户管理等功能，满足了佳木斯市水资源管理的需求。关键词：水资源信息；管理系统；设计；开发中图分类号：P208

文献标识码：B

文章编号：1672—5867{2010)06—0082—03

DesignandDevelopof

Water

Resources

Management

InformationSystem

ZHANGSi—hon91，LUXiao—guan91，YEYon92，WANGHong—guan93

(1．SoutheastGeological

3．HeHongjiang

Branch

Bngade

inSichuan

Province，Chongqing

400038，China；

2．InstituteofWaterResources，IWHR，Beijing

100038，China；

Mobae，Harbin150080，China)

Office，Designing

InstituteLtdofChina

aterAbstract：Thispaperstudiedthedesignanddevelopmentofwof

water

resources

resources

informationmanagementsystembased

theirutilizationin

oncurrentsituation

agement

a

ofwater

informationmbinedanagementsystemandcom

resources．Thenitproposeddevelopmodelentm

a

resources

and

JiamusiCityforthesustainableman．

systemused

forwater

resource

informationmanagementsystem．The

as

new

generationof

relationaldatabase

managementsystem

SQLServer2000

software

ent．ItdevelopmentenvironmachievedSOme

functions

aintenance，usermincludingdatainput，editing，query，statisticalanalysis，reportprinting，updatingandmanagementfeatures

information；managementsystem；design；develop

such

aS

ettheJiamusiCitymgrading，andmanagementneeds．

resources

ords：waterKeyw

0引

言

资源开发、城市排水、水污染环境质量等各类信息的具有空间特征的水资源宏观数据管理体系口1；1998年，王忠

静、李元红等研制了适宜于一般灌区水资源信息管理的水库灌区水资源管理信息系统M1；19年，美国密执安州大学水资源系BartholicJ和VieuxB研制了美国密执安州内陆水资源环境管理系统，并结合空间信息系统技术和有限元法，建立了密执安州数据库，为广大的水资源管理者提供决策信息15J。

佳木斯市设计开发一套切实适合佳木斯市水资源管理工作的“佳木斯市水资源信息管理系统”，为实现佳木斯市水资源科学管理和优化调度提供一个良好的基础信息平台，为水资源管理人员提供现代化的管理工具，提高水资源管理工作效率。

自20世纪十年代以来，由于计算机技术和信息技术的飞速发展，信息管理系统的研制更趋于成熟和完善，其应用范围涵盖了包括水资源管理在内的多个研究领域…。我国在利用计算机进行水资源管理中已开展了大量的研究工作。1995年，吕武、张国生以河南省为例，研制了区域地下水信息管理系统¨1，该系统在微机环境下，把与地下水管理有关的图形、数据、文字信息按一定的空间分布进行输入、存储、检索和分析，为地下水资源管理提供辅助决策工具；1997年，北京市环境保护科学研究院开发了北京市水资源数据管理系统，以水资源、环境与社会经济活动信息为基础，建立包括社会经济活动、水

收稿日期：2010—08—31

作者简介：张肆红(1974一)，男，白族，云南大理人，高级工程师，主要从事工程勘察与地质灾害治理面的工作。

第6期

张肆红等：水资源信息管理系统设计与开发

83

1

系统设计与开发的目标与原则

开发水资源管理系统的目的是向水资源管理者提供

科学的、及时的水资源信息，以便管理者做出正确的决策。以水资源业务应用系统为核心的水资源管理系统，形成支撑水资源管理体系的业务平台和决策支持环境，从而为各级水行政主管部门更好地履行水资源管理职责，实现水资源优化配置、高效利用和科学保护目标提供支撑，系统的用户是非软件工程专业人员，因此系统界面应人性化，操作性强。按照全国水利信息化发展的总体安排，国家水资源管理系统建设遵循“统一规划、分期实施，总体设计、分级建设，需求牵引、面向应用，平台共用、资源共享”的基本原则，遵循水资源信息管理的相关规定，切实满足佳木斯市水资源信息管理系统项目的需求‘6|。

2水资源信息管理系统设计

2．1

系统框架结构设计

佳木斯水资源信息管理系统的设计是系统开发的基

Fig．1

图1系统结构逻辑图

Thelogic

diagramofsystemstructure

础，在分析大量的水资源相关资料信息基础上，对佳木斯水资源信息管理系统进行设计。佳木斯市水资源信息管理系统主要设计为5部分：1)公报与年报子系统；2)基础信息管理子系统；3)业务管理子系统；4)应用信息管理子系统；5)系统管理与维护。其逻辑结构如图l所示，其中公报与年报系统又分为水资源公报、水资源管理年报和水务管理年报子系统；基础信息管理子系统分为气象信息、地表水、地下水和水环境信息子系统；业务管理系统又分为取水许可、取水监测信息和水工程管理子系统；应用信息管理系统又分为成果管理、法规和新闻公告子系统；系统管理与维护系统分为用户管理、系统维护子系统和系统帮助子系统。

保密或数据的有效保护。

5)系统管理

包括数据库管理，数据的备份与恢复。用户管理，建立新用户、设置密码、设置权限、删除用户等。

2．3技术方案设计

为实现佳木斯水资源信息管理的功能、结构需求，应综合数据库技术、Web技术、与计算机网络技术来实现。由数据库服务器、网站服务器等服务器构成的服务端，以及由各用户使用的浏览器构成的客户端，通过二者在网络上的信息交互，由用户在浏览器上下达操作指令，服务器负责执行相应操作来完成系统的各项功能。

技术需求具体设计为：数据库技术采用SQLServe；Web技术选用ASP．net的基本框架环境，结合了HTML，CSS，JavaScript等基本技术，以及采用了目前最新的Ajax技术，采用B／S开发模式即采用服务器端(Server)与浏览器(Browser)相结合。

2．2系统功能设计

佳木斯市水资源信息管理系统设计为以下5个功能：

1)数据查询功能

基本的数据、信息查询。包括所有的数据、文本等资

料的查询。

2)数据管理功能

数据录入、修改、输出与打印功能。数据录入包括在网页上逐条数据录入及Excel数据文件的数据导人功能。数据的修改包括所有数据编辑、更新功能。数据输出，一方面是指根据不同需要生成不同的表格及报表，另一方面是指数据的下载与保存。

3)数据分析及统计

包括各数据的综合统计，数据的序列分析以及动态生成统计图，以便直观地反映分析因子的动态变化规律及趋势。

4)实行分级用户管理制度

把所有用户分成不同的等级，按级别设置用户的操作权限。不同的用户所具有的操作权力不同。达到绝对

3水资源信息管理系统开发与集成

主要对佳木斯市水资源信息管理系统中水资源公报、年报管理子系统进行设计与开发；对佳木斯市水资源信息管理系统中业务信息管理子系统进行设计与开发；对佳木斯市水资源信息管理系统中应用信息管理子系统进行设计与开发。

3．1

系统开发关键技术

佳木斯市水资源信息管理系统的主要关键技术为数

据库技术、Web技术和计算机网络技术。

1)

库技术(Database．DB)

它是与应用彼此的、以一定的组织式存储在一起的、彼此相互关联的、具有较少冗余的、能被多个用

测绘与空间地理信息

2010聋

户共享的数据集合。数据库管理系统(Database

Manage．

ment

System，DBMS)，是一个通用的软件系统，由一组计

算机程序构成。数据库管理系统能够对数据库进行有效的管理，包括存储管理、安全性管理、完整性管理等。数据库管理系统提供了一个软件环境，使用户能方便快速地建立、维护、检索、存取和处理数据库中的数据信息。数据模型是实现数据抽象的主要工具。它决定了数据库系统的结构、数据定义语言(DDL)和数据操纵语言(DML)、数据库设计方法、数据库管理系统软件的设计与实现。数据模型通常由数据结构、数据操作和数据的完整性约束三部分组成\"1。

2)Web技术

Web技术就是指与网页相关的技术。Web技术包括Web服务器、网页文件、动态网页程序、解释并运行动态网页程序的程序环境、编写网页的语言、浏览器等方面。从Web服务器来讲，注意考虑的是网页是否是动态的，如果为动态网页，则采用这种编程语言以及解释并运行这种语言的运行环境。常用的Web服务器主要有Microsoft公司基于Windows系统的IIS(IntemetInformationServer)，自由社区研发的Apache服务器等‘8o。若为静态网页或网页的静态部分，主要由HTML语言组成。也可用JavaS—cript语言来实现一些动态的功能。本系统的开发主要采用了ASP．NET的基本框架环境，结合了HTML，CSS，JavaScript等基本技术，以及采用了目前最新的Ajax技术，实现了网页的局部刷新功能，极大地改善了用户的体验环境及增加了系统的响应速度。

3)计算机网络技术

本系统为基于B／S结构的水资源信息管理系统，必然会使用相关的计算机网络技术。从硬件上讲，计算机网络主要包括负责数据传输的介质以及负责数据分发与中转的设备，如路由器、数据网关、交换机、集线器等。数据信号的传输主要有网线、光纤、无线等。其中网线多用于各终端与相应网络设施的连接，一般距离较短(5类双胶线的正常有效距离为100m)；光纤一般用于数据量大、距离远的数据信号传输，如网络主节点之间的主干线；无线电传输数据主要是通过电磁信号来传输数据，多用于移动人士通过笔记本电脑接入互联网。从软件上讲，主要包括数据通过网络传输时所使用的不同协议而进行的不同编码。www所使用的是HTI'P协议，数据到达网络传输时，将转化为TCP／IP协议的数据在各网络设备之间传输。最后，在客户端再通过逆转换把数据转换成浏览器所识别的数据以便进行显示。

3．2系统开发环境

系统开发环境包括软件环境和硬件环境。

系统软件环境是指支持系统正常运行的软件集合。采用B／S结构的系统软件环境与采用C／S结构的系统软件环境有一定差异，主要体现在：C／S系统的服务端为接收网络的应用程序，当接收到网络中的信息调用时进行运算、库查询与操作等，然后返回直接的给客户端，客户端负责简单功能、人机交互、

的展示等，

服务器端与客户端均需要编写相应的软件，并采用统一

的数据结构与通信标准；而B／S结构系统服务器端主要有Web服务器构成，由其完成数据的接收、运算与发送功能，采用标准的HqTP协议实现数据通讯，客户端由浏览器(Browser)构成，实现人机交互及成果展示等。因此B／S结构的系统与C／S结构的系统所需要的软件环境也有所不同。本系统所需要的软件环境总体上包括操作系统、数据库管理系统、网络支持、Web服务器、．net运行库、图形生成库、浏览器等方面。其中，绝大多数软件环境都是集中在服务器的软件环境，而对客户端则只考虑浏览器。

计算机硬件是衡量与保证计算机计算速度、运行效率、稳定性、存储数据量、同时接收用户访问数量等的综合性指标p。。它由CPU、硬盘、内存等技术指标决定。基于B／S部署的系统要考虑的主要硬件环境包括两大部分：服务器端硬件环境与客户端硬件环境。

3．3系统开发模式

本系统采用B／S(Brower／Server)开发模式。采用此种模式，当服务器连接到网络时，可以在任何联网的地方访问服务器，并且不用安装其他软件，方便使用。用户通过操作自己电脑的浏览器，连接到网络，即可访问服务器上的资源，并进行相关的操作¨…。主要采用微软的程序开发软件VisualStudio进行程序的各模块开发。采用基

于．netFramework，以及其他的开发语如ASP，JavaScfipt，

VBScript，HTMI．，XML等语言技术进行网站的开发。采用微软的数据库管理软件SQLServer2000中文版作为数据库系统。

4

系统维护与更新

为保障系统及数据安全，同时使得相关人员方便、高

效地使用系统，系统应设置不同级别的用户权限，分别为低级用户、一般用户、高级用户以及系统管理人员。

普通用户即低级用户只具有浏览系统的权限，不能进行数据查询；一般用户和高级用户，可以浏览系统网页，能够对数据库进行导入、查询、删除、导出操作，但不能对系统进行维护；系统管理人员能够对系统进行所有操作，不受权限，一般系统中有1～2个系统管理人员。

系统内的数据需要备份，及时更新后台数据库，以及界面和部分功能的更新与完善，数据需要随时更新，包括数据的编辑、添加、删除等内容，数据的及时更新可以满足用户的需求。

5

结束语

水资源信息管理系统的开发包括两部分内容：系统

设计与系统开发。本文以佳木斯市水资源信息管理系统为例，从系统的设计与开发原则、系统的结构、功能和技术方案、系统的开发与集成以及系统的维护与更新方面，对其系统的设计与开发进行介绍，在系统设计过程中，需要对系统信息、系统结构和系统功能分别进行设计；在系

(下转第88页)

88

测绘与空间地理信息

从图3可看出，温度与NDBI呈明显的正相关关系，

2010年

相关系数达0．813，其回归方程如公式(14)，该公式表明NDBI值越高地表的温度越高，建筑物密度越高地表温度越高，这是郑州市热岛产生的主要动因。

T=0．0197NDBI一0．1872，R2=0．8135(14)

了地表温度与NDVI、地表温度与NDBI之间的关系，建筑

物导致热岛效应，植被覆盖能够抑制热岛效应，但是二者达到一个什么样的关系式才能使热岛效应最小，如果通过大面积绿化来抑制热岛效应，必然会造成城市土地的集约度下降，如何平衡这种经济效益与环境效益之间的关系问题，等等，对热岛问题的解决具有重要的价值。作者将在后续工作中对热岛进行更为深入的研究。

热岛的形成主要是受下垫面的影响，建筑物表面多为水泥和沥青，吸热放热迅速，易于造成热量的积累。空调的大量使用，汽车尾气的排放等人为因素显著增加，也是导致主城区地表温度明显高于周边地区的重要因素。

参考文献：

[1]陈云浩，李京，李晓兵．城市空间热环境[M]．北京：科学

出版社。2003．

[2]

OakT．R．Theheat

island

ofthe

urbanboundary

layer：

3结束语

近年来，随着我国经济的发展，城市化进程不断加快，郑州市城市规模在大面积的扩张，热岛效应是城市化进程中不可回避的城市环境问题。本文利用ETM数据反演出了郑州市的地表温度，并根据地表温度的空间分布

来研究郑州市的热岛效应，得到如下结论：

1)本文所述的方法来研究城市热岛是可行的，研究结果显示郑州市城区温度比郊区温度高10．1℃，热岛效应明显，并且热岛的空间分布基本上与城市建设区的轮廓一致。

2)通过地表温度与NDVI的回归分析发现，郑州市地表温度与NDVI具有很好负相关关系，相关系数达0．606。这也表明在郑州市城市化过程中合理的绿化是的缓解热岛效应的有效方法。

3)通过地表温度与NDBI的回归分析发现，地表温度与NDBI具有很强的相关性，相关系数高达0．8135，这也反映了城市地表建筑物密度大是造成热岛效应的动因。

热岛问题自提出以来，由于对城市环境影响较大，一直都是多个学科研究的热点。本文仅对其进行了粗浅的探讨，尚有许多理论问题需要解决。本文定量化地分析

(上接第84页)

indClimateincitiescharacteristics，causesandeffects．Inw

[M]．edited

by

SIseries。KJ．E．Cermak，NATOAluwerAc．

ademicPublishers，1995．

[3]宫阿都，李京，王晓娣，等．北京市城市热岛环境时空变化

规律研究[J]．地理与地理信息科学，2005，21(6)：15—21．[4]

江樟焰，陈云浩，李京．基于LandsatTM数据的北京城市热岛研究[J]．武汉大学学报(信息科学版)，2006，31

(2)：120—123．

[5]陆峰，何报寅，龙占勇，等．利用LandsatETM+分析城市

热岛与下垫面的空间分布关系[J]．国土资源遥感，2008

(2)：56—61．

[6]SchneiderK，Mauser

sat

W．ProcessingandAccuracyofLand—

Data

for

Lake

SurfaceTemperature

RemoteSensing，

Thematic

Mapper

Measurement[J]．InternationalJournalof1996，17(11)：2027—2041．

[7]

覃志豪，李文娟，徐斌，等．陆地卫星TM6波段范围内地表比辐射率的估计[J]．国土资源遥感，2004(3)：28

—32．

[编辑：宋丽茹]

统开发过程中，首先根据系统目标选择开发工具，然后对系统所需数据进行收集和信息化处理，最后进行数据库

和应用界面的设计与物理实现。水资源信息管理系统的建立，不仅对佳木斯市未来10～20年时问跨度上水资源信息科学管理产生重大而深远的影响，而且可推动黑龙江省水资源信息化管理系统建设研究和实践，并提高佳木斯市城市水资源合理配置辅助决策能力，使“可持续发展水利”和“资源水利”理念落实到具体行动，进一步丰富了我国在水利信息化研究领域的内涵，同时对其他城市水资源信息化建设工作具有重要的借鉴和应用价值。

【4jpJ

，、

王忠静，李元红，王贵山．水库灌区水资源管理信息系统[J]．西北水资源与水工程，1998，9(3)：1—6．

ser’SGuideBrook．D．Kendrick，A．Meeraus．GAMSU

[M]．The…。

，，、

。。

SciencePress，USAl988：33—39．

高淑琴，迟宝明，戴长雷，等．水资源信息管理系统[J]．东北水利水电，2007．25(8)：38—40．

喻孟良，段，付鑫，等．基于组件技术的中国西部水资源地理信息系统的设计与实现[J]．首都师范大学学报(自然科学版)，2004，25(4)：7l一75．

r8]

赵建世，王忠静，翁文斌．水资源系统整体模型研究[J]．中国科学E辑：技术科学，2004，34(增刊I)：60

—73．

参考文献：

[1]顾乃学，冯师道．管理信息系统概论[M]．西安：西安电

子科技大学出版社，19．[2]

吕武，张国生．区域地下水信息管理系统研究[J]．测绘学院学报，1995，12(1)：70—72．[3]李达，栗文辉．北京市水资源

科学．1997，18(1)：73—75．

库管理系统[J]．环境

…

L

7

J

叶爱中，夏军，王纲胜，等．水文水资源模拟系统集成研

究——黑河流域系统应用[J]．中国农村水利水电，

2004(8、：76—79．

[10]

康秀丽，胡丽华，高洪升，等．浅谈辽宁省水资源信息管理系统的建设[J]．东北水利水电，2001，19(6)：33

—34．

[编辑：宋丽茹]