决策支持系统

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水资源管理决策支持系统综述
摘要: 由于现今在我们地球，水资源是基础性的自然资源 ,是生态环境建设的控制因素, 同时又是战略性的经济资源。

以水资源紧缺、水污染严重和洪涝灾害为特征的水危机已成为我国可持续发展的重要制约因素。

因此，开发水资源综合管理决策支持系统对缓解水资源紧缺、遏制水污染、有效防治洪涝灾害有着重要的现实意义。

现在，我们就了解一下几个特定地区的水资源决策支持系统。

关键词：水资源管理；决策支持系统；地理信息管理
一：辽河油田地下水资源管理决策支持系统
1.系统平台
地下水资源管理决策支持系统的开发要求系统平台具备良好的用户界面、方便灵活的查询工具、开放的用户接口以及数据格式的兼容性和开放性等几个主要因素。

这里选择美国环境系统研究所发布的Arcview GIS 3. 3 作为基本平台,以可视化开发Visual Basic 作为系统的开发平台,通过建立在OCX 技术基础上的GIS 功能组件MapObject s 对GIS 进行组件式二次开发,以实现辽河油田地区地下水资源管理决策支持系统的各种功能。

2.技术路线
通过野外调查、资料收集、查阅文献、互联网检索采集信息, 建立相应的知识库和基础数据库, 以以系统理论、计算机科学、水环境科学、数值模拟理论、空间信息科学为理论依据, 以集成技术、数据库技术、组件开发技术、数值模拟技术及GIS 空间分析技术为支撑, 在VB开发环境下, 借助MapObjects 组件、专业应用控件及Access 数据库构建辽河油田地区地下水资源管理决策支持系统,实现信息管理、水质评价、水位和水量模拟预测以及结果分析等多个功能。

3.关键技术
3.1 集成技术
集成是指一个整体的各部分之间能够彼此有机、协调的工作, 以发挥整体效益, 达到整体优化的目的。

集成技术包括硬件集成、软件集成、数据和信息集成、技术与管理集成、人与组织机构集成等。

管理决策支持系统的建立一方面是基于GIS 软件与数据库软件的集成, 另一方面也是数据和信息的集成,方
括合理规划数据和信息、减少数据冗余, 更有效地实现信息共享、确保数据和信息的安全保密等。

3.2 数据库技术
组织完备、结构良好的数据库具有减少数据重复、避免数据的不一致、数据共享、强化数据的标准化,以及实现安全性的管理、完整性的维护, 使需求冲突获得平衡等优点。

数据库技术可以对数据进行高效的管理。

系统采用Microso ft Access 数据库软件对数据进行管理,运用Visual Basic编程软件进行数据库开发。

3.3 组件开发技术
组件开发技术属于GIS 二次开发方式中的集成二次开发, 是指利用GIS 工具软件生产厂家提供的建立在OCX 技术基础上的GIS 功能组件,在Visual Basic等编程工具编制的应用程序中,直接将GIS 功能嵌入其中,实现地理信息
系统的各种功能。

运用组件技术既可充分利用GIS 工具软件对空间数据库的管理、分析功能,又可根据用户的实际需要有针对性地开发出外观效果更好、功能更齐全的专业软件。

应用于本系统的 GIS 功能组件是 ESRI 的MapObject s ,它由一个Map控件和40多个OLE 可编程对象组成,可以在标准的Windows编程环境下使用。

利用MO组件可实现地理信息系统中的通用GIS 功能。

3.4 数值模拟技术
地下水流数值模拟是运用数值方法建立数学模型求得地下水流问题的近似解, 从而进行模拟和预测的。

随着GIS 在水文地质领域中的应用日益广泛和深入,为模拟模型提高空间分析能力和自动化程度,目前,地下水模拟软件与地理信息系统之间的联系日益密切。

同时,虽然GIS 能够为地下水流数值模拟提供重要支持, 但不具备地下水流模拟功能,因此,将GIS 技术与数值模拟技术结合起来是今后水流数值模拟可视化发展的趋势。

经过综合考虑,系统开发技术路线设定系统通过特定接口,访问GIS 数据库, 获取部分背景资料,实现资源共享。

4 系统结构和功能设计
4. 1 系统结构设计
根据系统的设计目标,可以将其总体结构分为信息管理子模块、水质评价子模块、水位预测子模块3 个模块,主要由辅助信息查询、图层管理、数据管理、水质评价、水位和水量预测、空间信息分析等功能组成,其数据基础是系统的属性数据库、空间数据库和知识库。

4. 2 系统功能设计
根据系统设计的目标, 系统的功能设计如下:辅助信息查询提供相关的政策法规、应用模型原理、区域自然地理概况、行政区划、社会经济、前人成果等,以辅助决策者了解相关信息,更全面地掌握研究区概况。

二：天津市水资源管理地理信息系统
1.天津市水资源地理信息系统框架的形成
天津市水资源项目研究管理中心利用地理信息系统技术解决水资源信息分析处理问题始于 1991年 ,到1996年从地理信息系统的数据结构设计、系统框架设计、系统集成、成果应用到水资源管理工作、水资源信息的流程等等各个方面均进行了较为深刻的思考 ,在此基础上对地理信息系统技术本身也有了一些新的认识 ,并在1997年以后有关地理信息系统的四个市级科研开发项目中进行了新的探索。

“天津市水资源管理地理信息系统”的框架是以地理信息系统技术为主线 ,在不修正各个应用单位现有职能的前提下 ,将局内有关单位联成了一个完整网络 ,伴随着正常业务工作的开展 ,该系统就可以顺利地运转起来。

2.天津市水资源管理地理信息系统应用的初步分析
目前，“天津市水资源管理地理信息系统”的框架已经基本形成 ,并配合局内相关科研课题或实际管理工作 ,已将“基础数字地图库”向局内有关单位推广应用。

目前 ,局内地理信息系统的应用全部是建立在矢量数字地图基础上的,因此 ,实际应用的基础工作量比较少 ,受到了应用单位的欢迎。

可以说 ,经过这几年的探索和努力 ,天津市水利局地理信息系统的投入与应用已进入良性循环发展的轨道 ,而不是仅靠高投入来维持实际应用数量的 ,换句话说 ,天津市水利局在地理信息系统的资金方面的大部分投入放在了“基础数字地图库”、“GIS硬件平台”的建设上的 ,并形成了一种现代工业流水线生产格局,因而具有了 GIS 技术的先进性和现有管理的实用性相结合的明显的特点。

自1996年后 ,地理信
息系统技术首先在机助制图方面得到了初步应用 ,并且从只在工程项目验收阶段、汇报时才应用地理信息系统的成果 ,逐步发展到在一个大中型项目规划阶段就应用地理信息系统技术 ,并贯彻在整个项目的各个阶段 ,如 1999年后开
工的引黄济津、于桥水库水污染综合治理、天津市市区河道综合治理工程等大型水利建设项目 ,均是从工程项目规划阶段就应用了地理信息系统技术。

另外 ,局内一些日常工作也体现了地理信息系统技术的应用 ,如“天津市引滦及海河水质监测简报”、“天津市地下水动态监测简报”等项工作。

综上 ,目前在天津市水利局系统内部 ,地理信息系统成果全方位得到应用
的局面已初步形成 ,虽然许多应用实例还只是初步的 ,还处在计算机辅助绘制地图阶段 ,或直观地在地图上显示数据 ,没有与相关模型结合集成为区域水资源管理决策支持系统或专家系统。

但由于这些应用实例均建立在局“基础数字地图库”基础上的 ,因此 ,从整个局系统全面应用地理信息系统技术的角度来讲 ,这一格局的形成为地理信息系统技术广泛、深入的应用及健康发展 ,无疑打下了良好的基础。

三：长江流域水资源管理决策支持系统
1．概述
“长江流域水资源管理决策支持系统”定位于长江委信息化规划整体框架之中 ,是重要的水利业务应用系统之一 ,应用于长江委流域水资源管理及决策支持。

在结合水资源基础数据库、模型库和知识库的基础上 ,根据流域规划、区域规划及各类专业规划的框架及具体要求 ,全面建成集水资源管理和监督于一体的长江委水资源管理决策支持平台 ,实现水资源优化配置模型与专业决策支持系统的无缝集成 ,为水资源管理部门提供分层次、可视化的决策方案;建立配套安全体系 ,保障系统正常运行。

2．系统总体结构
长江流域水资源管理决策支持系统是一个典型的计算机信息系统。

它集信息获取、数据存储、加工处理、检查查询和成果展示诸功能为一体。

就其逻辑结构和功能模块而言 ,主要包括:数据库组织、水资源事务管理系统和水资源配置与监督管理系统三大部分。

3．数据库建设
系统的数据主要通过从长江委数据中心和源数据直接采集入库两种方式获取。

所处理的数据有水位、流量、供用水量等结构化数据 ,也有水资源评价、水资源规划、水资源公报等非结构化数据 ,还有描述流域、水资源分区、水系等空间要素的准确位置及其相互关系的地理空间信息 ,是符合系统用户信息需求、面向对象、面向数据的水资源综合数据库。

(1) 水资源基础数据库。

包括长江流域及西南诸河降水量、地表水资源量、地下水资源量、水库蓄水、供水量、用水量、用水指标、耗水量、重点区域、重点流域、省际断面水资源有关信息等。

(2) 水资源空间地理数据。

以国家 1∶ 25万比例尺地形图为底图 ,按照一定的规则分层和编码 ,对长江流域及澜沧江以西区域水资源管理需求的水功能区划、水文站网、引调供水工程、取水口、排水口等各要素的空间位置、属性信息及相互空间关系进行分析梳理 ,形成和建立包括区域信息、水环境信息、河道信息、水工程信息、规划信息五大内容的水资源空间地理数据库。

(3) 水资源遥感动态监测数据库。

主要内容包括:多源遥感水资源信息图像库;
水资源时空分布影响因子的光谱信息库和解译标志库;长江水资源动态变化监测体系;对关键性引调水工程运用时水资源变化情况实施的实时或准实时动态监测。

(4) 经济社会数据库。

收纳长江流域及澜沧江以西区域内的社会、经济、人口等方面的统计数据。

(5) 取水许可信息库。

记载取水户基本资料、水行政管理机构对取水许可审批、核查及取用水量、水资源费征收等信息;水资源论证及相关资质单位、委托监督管理机关及其工作的相关资料。

(6) 水事纠纷及重大水事案件库。

包括水事纠纷的发生原因、基本情况调查报告、调处过程的记载、水事纠纷调处大事记、重大水污染事件以及与案件相关的文件、音像资料等。

(7)技术资料库。

河流水量分配方案、取水许可总量控制指标、用水定额和水资源管理专题研究成果与资料、水资源公报、水资源管理年报、泥沙公报等水资源信息资料。

(8)模型库。

由根据水资源管理决策原理或规律制作的概化模型组成。

可分为数学应用模型和管理决策应用模型 ,为水资源统计、分析、配置、动态预测等提供算法和工具。

数学应用模型主要是水资源管理数据库数据整合所使用的数学公式 ,各种水文、水资源供需、动态预测等分析计算模型,为各子系统提供相应的数学计算工具 ,根据各个子系统的技术要求 ,分析相关制约因素 ,最终提供所需方案。

管理决策应用模型主要包括水资源及水环境评价模型、取水许可和水资源论证决策模型、水资源配置模型、城市供水水源规划模型等。

4、水资源事务管理系统
水资源事务管理系统主要包括:基础信息管理、水资源信息管理、取水许可管理、水行政管理、水事纠纷管理、节约用水管理、政策法规制定等内容。

(1) 基础信息管理。

能方便地对系统的数据库进行数据录入、添加、删除、页面设置、格式转换等操作 ,能设置用户的访问权限 ,对数据进行加密和定期备份。

(2) 水资源信息管理。

对长江流域及西南诸河水资源公报、长江泥沙公报等相关数据进行汇总、评价 ,按照规定格式形成公报 ,经过审查程序后 ,通过长江流域公众信息服务系统发布。

(3) 取水许可管理。

该系统为水资源管理人员提供友好的人机交互界面 ,能方便地查询水资源论证与取水许可审批的依据 ,对提出的取水申请 ,遵循总量控制与定额管理的原则 ,从水资源论证、取水量合理性、水量和水质保证程度、排水情况、水环境影响以及对其他取水户的影响和补偿措施等方面进行综合评价论证分析 ,以 WEBGIS的方式管理取水点的相关信息 ,为建设项目取水许可和
水资源论证报告书审批提供技术支持。

主要建设内容包括:水资源论证管理、取水许可审批和发证、大型取水动态监控等。

(4) 水行政管理。

发布水行政听证、复议的公告及相关程序 ,建立水资源管理论坛 ,查询新颁布的涉水法律、法规、规章、规范性文件等。

(5) 水事纠纷管理。

建立水事纠纷调处的操作平台 ,以一宗水事纠纷为单元 ,准确、快捷地检索水事纠纷发生地水资源、环境、工程、经济社会、纠纷缘由等信息 ,从知识库中调用相关的法律及省际边界河流规划等相关资料 ,通过决策模型 ,模拟纠纷解决方案和工程措施仿真信息等。

(6) 节约用水管理。

提供流域内各地用水定额、节约用水规划、河流水量分配
方案及年度调水计划、流域内节水型社会建设状况等与有节水管理工作相关的资料查询功能。

四：结语
由此，我们可看出，在水资源管理工作中 , 针对研究区水资源开发利用现状及存在的问题,根据未来水资源管理决策科学化、规范化、标准化的需求,构建了水资源管理决策支持系统总体架构, 可以充分利用多学科的研究成果,以数据库技术、组件开发技术、数值模拟技术、GIS 空间分析技术等为手段, 在研究地下水水质、水位、水量的时空分布和转化规律的基础上,充分考虑地下水资源开发利用与生态环境保护之间的关系,建立集管理、评价、预测、分析于一体的水资源管理决策体系,以实现人机交互,为决策部门提供切实可行的参考依据。

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