灌区水资源智能化管理GIS系统设计

4 系统分析

开发环境分析
MapObjects
地理匹配对象 数据访问对象 地图显示对象 几何图形对象 实用对象
实现GIS的基 本功能
(1)支持(.shp)文件格式、空间数据库引擎、大多数 栅格图形文件、地址匹配以及面向对象的语言编 程等； (2)通过开放式数据库互联(ODBC)支持与多种类型 的外部数据库联接； (3)用标准查询语言(SQL)表达进行特征选择和查 询； (4)将数据转化为多个图层显示，并可实现图层的 移动和缩放； (5)可以按饼状图、柱状图、点密度图以及分级符 号等多种方式对数据进行描述，并可实现以文本 形式进行定位和标注； (6)以多方位的空间操作和搜索完成空间选择。
• 实现系统分级用户管理。 • 数据的录入、编辑以及各种信息要素的多方式显示。 • 地图操作。 • 信息査询。 • 报表打印输出。 • 灌区预测预报。 • 广义水资源合理配置。 • 操作帮助。
4 系统分析

可行性分析
资料 搜集
灌区水文气象资料、空 间地理要素资料、工程 建设资料、河流水系资 料、社会经济情况资料 和农业生产相关资料 有着鲜明的空间特征以 及属性特征 对缺测资料进行插补或 者延长
可扩展性
稳定性
水资源管理信息系统的开 发是遵循灌区实际管理的 需要，应力求做到系统稳 定运行，且满足人机交互 界面友好；
在保证数据共享性、独立性 以及完整性的基础上，设定 灌区不同用户的管理权限， 保证系统数据的安全
安全性
实用性
在设计系统时，应更加注重系 统的实用性，尽量釆用成熟且 实用的技术来建立系统，从而 提高系统的可信度，同时满足 用户的实际需求；
信息管理 水平落后
• 缺少先进技术手段，仍然 采用手工管理的方式，造 成了灌区信息共享困难， 使灌区资源不能得到充分 的利用
2目标和任务
对灌区高 效利用水 资源进行 技术上的 支持
建立灌区水资 源管理信息系 对灌区水资源 空间和属性信 进一步完善灌 统 区水资源管理 息进行管理 信息系统的建 设
3技术路线
• 灌区管理信息系统采用分层和分区的原则对空 间数据进行设计和组织 • 点图层：地市行政中心、县、乡、村、管理处 共6个图层；
• 线图层：灌区边界、公路、灌溉干渠10个图层；
• 面图层：市区、河流、实际灌溉面积、新增灌 溉面积和补源灌溉面积共5个图层。
5 系统设计


数据库设计
数据库逻辑结构
(2)关系规 范化 (1)E-R模型 向关系模型 的转换
专题建库
5 系统设计


数据库设计
数据库概念设计
Access数据 库概念设 计 空间数据 库概念设 计
• 首先确定灌区基础数据库所包含的基本数据， 再把这些基本数据转化为对应的实体，然后确 定它们之间的联系以及约束条件，最后根据E-R 模型的设计原则画出灌区基础数据库部分实体 间的E-R图 • 建立Access数据库，与MO的属性库转换，实现 该系统的大量数据库操作
技术 层面
地理信息系统(GIS)是管理和 处理空间信息的有力工具， 经过几十年的发展已经相当 成熟 对灌区空间数据及属性数据 完成采集、存储、处理、管 理和输出等功能 VisualBasic6.0语言和 MapObjects组件对GIS进行二 次开发技术上已经成熟 数据库采用Access数据库，可 实现数据的输入、修改、调 取。
灌区水资源智能化管理 GIS系统设计
目录
背景介绍 目标和任务 技术路线 系统分析 系统设计

1 背景介绍

我国水资源现状
只有2300m3，约为世界平 均水平的四分之一，预测 到2030年，人均水资源占 有量仅为1760m3，全国缺 水量将达到400~500亿m3
人均水资源量低
每年水资源的短缺将给我 国农业以及工业造成重大 的损失
1 背景介绍

灌区面临的问题
• 由于灌区缺少资金以及 技术支持，灌区工程老 旧失修，造成灌概面积 不断萎缩
• 随着社会的发展以及人口的 快速增长，人类对粮食的需 求也在不断增加，灌概农业 所承受的压力必然越来越大；
用水效率 不断衰减
粮食生产 压力大 水资源供 需矛盾日 益尖锐
• 部分地区长期过度发展灌概农业 导致灌溉用水量急剧增加，破坏 灌区的生态平衡，使灌区水资源 供需矛盾日益尖锐，缺少对水资 源的保护，水污染问题严重；
5 系统设计

流程图
控 制 层
开始 系统登录界面
连错3次
密码判定
正确
退出系统
进入主程序
功 能 模 块 层
地 图 操 作 模 块
基 本 情 况 模 块
信 息 查 询 模 块
统 计 分 析 模 块
预 测 预 报 模 块
广义水 资源合 理配置 模块
系 统 管 理 模 块
帮 助 模 块
5 系统设计

模块设计
• 点查询：空间定位查询，提供属性数据和图形数据的关联，并利用地理 要素关联属性表 • 地物查询：输入地物的部分信息，模糊识别，查找到与输入信息相符或 相似的相关地物，显示出地物的空间位置。
信息查询模块
统计分析模块
• 用水量统计、流量资料统计、气象资料统计、毛灌溉用 水统计、田间用水情况调查、灌区基本情况汇总、渠道 衬砲等
降雨量时空分布不均
从东南向西北逐渐减少, 而土地资源北多南少
造成了我国水资源供需 矛盾的加剧
1 背景介绍

什么是灌区？
灌区一般是指有可靠水源和引、输、配水渠 道系统和相应排水沟道的灌溉面积，是人类 经济活动的产物，随社会经济的发展而发展。 目前，灌区面积占全国耕地面积的40%，却 生产了全国90%的经济作物和75%的粮食作 物，因此灌区作为我国粮食生产的基地，对 保障我国的粮食安全具有十分重要的作用。
试
用户
系 统 实 现
反馈
程序设计
数据库设计
界面设计
属性数据库
空间数据库
4 开发调试
3 系统设计
4 系统分析
开发环 境分析 可行性 分析 用户需求分 析
4 系统分析

用户需求分析
用户的职责 和任务
用户需求调 查
• 贯彻执行国家有关水利政策、法律法规，认真搞好灌区工程规划建设，加强灌区内工程设 施的管理及养护，使之经常保持良好工作状态，提高工程的使用年限，发挥工程设施的最 大作用。 • 编报实施用水计划，合理及时的调配水资源，为灌区人民生活及工农业生产提供有利条件。 • 做好田间工程配套，并推广先进灌水技术，不断提高灌概水的利用效率。 • 努力减少渠首引沙量；妥善处理入渠泥沙。 • 进行必要的观测试验及科学研究，降低灌区产品生产成本，使灌区农业高产稳产。 • 调控地下水位，防止地下水位过高引起次生盐碱化，防止地下水位过低引起提水灌概成本 增加。 • 开展多种经营、合理征收水费来增加灌区收入，减少国家负担。
• (1)系统概述包括：系统开发单位及开发环境(2) 系统的安装步骤(3)系统各功能模块的操作步骤
5 系统设计


数据库设计
数据库需求分析
数据安全 需求
系统中所涉及数据对于不同 用户应设置不同访问权限， 尽可能保障数据的安全。
数据查询需求包括：灌区内各 县市基本信息查询，测站点基 本信息查询，属性空间信息双 向查询。
集成二次 开发方式
Visual Basic
对GIS进行二 次开发
5 系统设计
设计原 则
数ห้องสมุดไป่ตู้库 设计
系统 设计
模块设 计
流程图
5 系统设计

设计原则
可靠性
应使程序设计和信息资源满足可靠性的设计要 求，另外系统应该具有较高的容错能力及较强 的抗干扰能力；
应考虑到系统以后的 扩充和升级，在软硬 件扩充或升级后保证 原有系统能够正常使 用。
结构分类
空间基础 数据 属性数据
总体分类
与灌区空间数据相关的基 础地图类数据。这些数据 包括灌区内电子地图的各 图层：地市行政中心、县、 乡、村、管理局处所在地、 水阐、灌区边界、铁路、 公路、灌溉干渠、灌溉支 渠、灌概斗渠、堤现、跌 水、排水沟道、扩建渠道、 市区、河流、实际灌溉面 积、新增灌溉面积和补源 灌溉面积等图层。 灌区属性数据是指用来 描述灌区及灌区内各实 体的基本情况，并且信 息更新周期较长的资料。 灌区的属性数据包括： 灌区内水文气象状况、 水文分区概况等基本数 据。
数据查询 需求
数据库需 求分析
存储需求
系统应本着将灌区基本信 息进行简单分类，再对不 同类别数据进行相应存储 的原则
数据录入 需求
要对灌区基本信息进行系统管理， 在系统运行过程中可实现将实时资 料添加到数据库中，以保证基础数 据资料及时更新
5 系统设计


数据库设计
数据库结构设计
设计方法
就是将灌区内所有资 料根据不同数据特性 进行分类，并根据实 际情况将灌区基本资 料分为以下几类流域 概况、水文资料、社 会经济资料和气象资 料等 就是将每种类型数据所包 含的相应专题分别进行专 题建库，即将相关的数据 表组织在一起组成一个专 题数据库，并且每个专题 数据库包含的数据表，可 任意增加或删除，使系统 数据具有可扩充性
地图操作模块
基本情况模块
• 基本操作：地图放大、缩小、漫游、全图显示、前一视图、后一 视图 • 图层控制、显示和输出：地理信息实现分层显示，能更改和设置 图层属性，地图输出打印
• 灌区概况、渠道信息、统计年鉴信息、灌区各县面积分 布情况、续建配套与节水改造2干渠规划要素情况 • 文字介绍及照片，并可进行修改、保存、打印等。
(3)关系模 式的优化
数据库逻辑设计的目的就是将数据库概念设计中的概念模式转换为所选用的关系数据库管理系 统所支持的数据库逻辑模式，来建立用户需要的数据库。本次灌区管理信息系统采用的数据库 系统基本上是关系型的，具体将E-R模型转换为关系模型步骤如上：
5 系统设计


数据库设计
数据库数据字典
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 河流(编号、河流名称、所属水系、流域面积、备注) 地市行政中心(ID (编号)、名称) 县(ID (编号)、名称) 乡(ID (编号)、名称) 村(ID (编号)、名称) 管理局、处所在地(ID (编号)、名称) 水闹(ID (编号 X 名称) 灌区边界(ID (编号)、名称) 铁路(ID (编号)、名称) 公路(ID (编号)、名称) 灌溉干渠(ID (编号)、名称) 灌概支渠(ID (编号)、名称) 灌溉支渠(ID (编号)、名称) 堤坝(ID (编号)、名称〉 跌水(ID (编号)、名称) 排水沟道(ID (编号)、名称) 扩建渠道(ID (编号)、名称) 市区(ID (编号)、名称) 实际灌溉面积(ID (编号)、名称) 新增灌溉面积(ID (编号)、名称) 补源灌溉面积(ID (编号)、名称) 水文气象(名称、备注) 用户情况(用户名称、用户密码、备注)
5 系统设计

模块设计
预测预报模块
• 灌区干旱预测、气候变化对灌区作物灌激需水量影 响预测、灌激日期预测、灌满量预测等具体内容。
广义水资源合理配置 模块
• 用户只需选择配置年份、降水频率和配置区域，即 可显示生活、工业、生态和农业的当年的需水量、 供水量及缺水量。
系统管理模块 帮助模块
• (1)管理权限；(2)数据删除和修改；(3)数据备份 和恢复
灌区基本资料 搜集整理 管理系统相关 研究成果分析
系统可行 性分析 软硬件资 源选择
资料搜集+技术层面 VB6.0 语言 MapObjects Access Matlab GIS 酷睿i3-300双核
用户需求 分析 1 基础研究
用户职责和任务 用户需求调查
2 系统分析
护评系 价统 和运 维行 、
系 统 测