数据库技术在水利信息化中的应用———以北江水利信息数据库建设为例

　　摘要：水利信息化是充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用水利信息资源，而数据库技术作为现代先进的信息技术，已经广泛应用于水利信息化建设中。阐述了水利信息化的基本涵义及重要性，并以北江水利信息数据库建设为例探讨数据库技术在水利信息化中的应用。为了实现北江水利信息数据库的建设，通过设计北江水利信息Geodatabase数据模型，收集和整理数据，利用ArcSDE和关系数据库管理系统建立了图形数据库和属性数据库，用关键字将二者连接成统一的北江水利信息空间数据库，并为了提高数据的检索、查询的能力，数据库还采用了基于空间填充曲线的空间索引。

　　关键词：水利信息化;数据库技术;应用;北江水利数据库;建设

　　目前，洪涝灾害、干旱缺水、水环境污染三大水问题已经严重制约着国民经济和社会发展。要解决好水的问题，就必须调整治水思路，转变治水方针，从工程水利向资源水利转变，从传统水利向现代水利、可持续发展水利转变。水利信息化是实现传统水利向现代和可持续发展水利转变的必要前提和保障，是实现水资源统一管理、水资源优化配置、提高水资源利用效率的基础。我国水利信息化起步于20世纪70年代，最早的仅仅是计算机技术的推广和应用，是围绕水利信息汇总和处理展开的。自1998年以来，我国水利信息化的步伐大大加快，2003年《全国水利信息化规划》正式出台，标志着我国水利信息化的全面展开。

　　现代信息技术的迅速发展使数据库技术在我国许多行业中得到了广泛应用，数据库技术具有把各类置于空间分布中的信息进行综合分析和管理的能力，而一般水利设施又是与空间地域紧密相关，因此数据库技术非常适合水利信息化的建设要求，并在水利信息化建设中得到了有效应用，解决了很多实际问题，也发挥了一定的社会效益和经济效益。笔者阐述了水利信息化的基本涵义及重要性，然后以北江水利信息数据库建设在北江水利信息化的应用为例探讨数据库技术在水利信息化中的应用及重要性。

　　1、水利信息化

　　1．1基本涵义水利信息化就是充分利用现代信息技术，深入开发和广泛利用水利信息资源，包括水利信息的采集、传输、存储和处理，从而全面提升水利事业活动的效率和效能。水利信息化包括许多内容，其基本涵义是基于国民经济和社会信息化的统一规划，在水利业务的各个方面应用现代信息技术，深入开发、广泛利用水利信息资源，为国民经济和社会发展提供全方位的水利信息服务，加速实现水利现代化的进程。通俗地讲，水利信息化就是计算机技术、通信网络技术、微电子技术、光电技术、3S技术等多项信息技术在水利上普遍而系统应用的过程。

　　1．2重要性

　　1．2．1水利信息化促进洪水与干旱缺水管理。信息是水资源管理的基础，是正确分析和判断洪水与干旱缺水态势、科学地制定水资源调度方案的依据，水利信息系统的建立，将大大提高雨情、水情、工情、旱情和灾情信息采集的准确性及传输的时效性，对其发展趋势作出及时、准确的预测和预报，同时制定合理有效的洪水与干旱缺水调度方案，为相关部门的决策提供快速、科学的依据。

　　1．2．2水利信息化加速实现水资源科学管理。从过去重点对水资源的开发、利用和治理，转变为在水资源开发、利用和治理的同时，更注重对水资源的配置、节约和保护;从过去重视水利工程建设，转变为水利工程建设与非工程措施并重;从过去对水量、水质、水能等的分别管理和对水的供、用、排、回收再利用过程的多家管理，转变为对水资源的统一配置、统一调度、统一管理。水利信息化是实现上述转变的重要技术基础和前提。

　　1．2．3水利信息化有助于实现资源共享，促进国民经济协调发展。水利信息化建设是实现流域信息资源整合，实现水资源基础信息、地理空间信息、水事管理信息共享，并为整个社会经济发展服务的主要途径;水利信息化的实现对充分发挥流域的综合优势，贯彻以优化配置、节约保护、生态建设为主线的流域水资源工作方针，建立节水型农业、节水型工业和节水型社会，对推进城镇化进程、推进国民经济协调发展安徽农业科学，都有着重要意义。

　　1．2．4水利信息化在涉及水资源管理等众多领域有广泛应用前景。水利信息化技术的应用遍及水土保持、水土流失信息、治理土壤侵蚀、环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。

　　2、数据库技术在水利信息化中的应用

　　数据库技术是实现水利信息化的重要工具之一，有效地把各种数据集成到统一的环境中，以提供决策型数据访问的各种技术和模块的总称。在水利行业，为适应水利信息化建设的要求，广泛应用数据库技术，利用数据库技术及时收集和处理大量的信息，为水资源调度、合理使用以及保护等决策提供及时准确的信息支持。数据库技术就像一座多功能水库，对信息起着集中、净化和决策支持等作用，兼容并蓄各种来源的信息，对数据进行管理、查询和检索，通过相关分析、模拟和预测等手段进行科学加工与决策，并提供多层次和多功能的信息服务。通过数据库技术，可以实现对水情信息采集、防汛抗旱信息自动接收、处理，并进行汛情分析、暴雨洪水预报、调度、灾情评估以及旱情预测等。

　　3、北江水利信息数据库建设

　　北江是珠江的第2大水系，干流长468km，流域面积4．67万km2，主要支流有滃江、连江、绥江、武水等，流经广东省韶关、清远、佛山3市，流域内支流众多，俱呈叶脉状分布排列。由于支流地处山区，河道比降较大，导致在汛期干流洪水涨落快、流速大、持续时间短，对北江流域沿江地区及广州市、珠江三角洲构成严重威胁。但在枯水期则大片河床露出水面，形成一片一片的“戈壁”，对北江的航运及沿江地区的用水都有很大的影响。要解决北江水的问题，需充分利用现代信息技术，以科学的手段采集北江的水利信息，为洪水的预测预报、防洪调度决策和指挥抢险救灾提供有力的技术支持和科学依据。

　　北江水利信息数据库就是北江水利信息化建设的基础，起着存储各种信息，供统计、查询、分析等使用的作用，而且数据库设计的合理性、规范性、适应性，数据库之间的关系及设置直接关系到水利信息服务的优劣。

　　3．1数据库建设目标采用先进的数据库技术，建设涵盖北江水利信息主要业务的基础数据库系统，构成北江水利信息的基础信息资源中心，从而快速实现水文、测验、防洪工程、档案、流域三维地理信息、社会经济、水土保持等主要历史资料和自然信息的查阅，为北江防汛指挥、水资源管理调度、水土保持、规划设计、科学研究等工作提供基础信息支持。

　　3．2数据库结构设计数据库采用了INTERGRAPH公司的MGE和ESRI公司的ArcGIS的系列软件作为建库的基础平台。由于MGE软件图形数字化性能较好，整个数字化过程均在该系统软件下进行，而最终建库是采用目前GIS行业最先进的空间数据存储技术Geodatabase来存储地理空间信息。因此数据库结构是遵从Geodatabase的DBMS数据模型规则而设计，按层次将地理数据组织成数据对象，采用面向对象技术将现实世界抽象为由若干对象类组成的数据模型，实现所有的空间数据和属性信息都可以统一地在同一数据库中存放和管理。北江水利信息Geodatabase包含两大类数据，分别为空间数据和属性数据，其中，空间数据分成了2个数据集，分别为基础和专题数据集。

　　3．3建库流程北江水利信息数据库分为图形数据库建设和属性数据库建设，图形数据库建设中使用INTERGRAPH公司的MGE和ESRI公司的ArcGIS作为图形数据采集、处理操作平台，利用空间数据库引擎ArcSDE管理空间数据库，属性数据库建设中使用Access关系数据库作为搭建平台，最后使用ArcToolbox工具建立属性数据与图形数据的连接。

　　3．4空间数据库建设北江水利信息空间数据库是由基础数据库和专题数据库组成，2个数据库之间有多种联系，为了方便数据的查询、检索、交换、传输与共享，要求数据库建设之前首先建立统一的空间参照系，并要求建立一个规范化的信息标准，这一标准包括空间数据各要素分类和数据编码标准化2个方面。

　　3．4．1统一空间参照系。空间数据的主要来源是各种传统地图，如地形图、各类专题图等，这些图件均有其各自的比例尺、地图投影和专题内容。基础数据库是使用1∶5万地形图，图件的坐标系为1954年北京坐标系，其投影是6度带的高斯－克吕格投影，正好跨2个6度带，即49带(108°～114°，中央经线111°)和50带(114°～120°，中央经线117°)。专题数据库是使用有关北江的各类专题图。为了解决跨带问题，设定正轴等面积割圆锥投影(即Albers投影)为数据库的基础参照系，在数字化时，必须按照不同来源的地形图和专题图上的投影确定输入投影和坐标系，然后再将它们统一转换为Albers投影。