摘要：介紹了德國WASY流域水資源信息管理系統(tǒng)（WISYS）的軟件架構、數據庫結構和主要功能；針對太湖流域實際和流域水資源綜合利用信息管理的要求，充分借鑒和吸收了WISYS軟件系統(tǒng)的設計理念和技術思路,定制了太湖流域水資源綜合管理系統(tǒng)；通過消化與應用開發(fā)，總結了WISYS軟件的特色，可為水資源信息管理系統(tǒng)的建設提供借鑒。
 

    關鍵詞：德國WASY,流域水資源,信息管理系統(tǒng),太湖流域,應用,水利監(jiān)控系統(tǒng)論文
 

    水資源問題作為當今世界的熱點問題之一，越來越受到人們的關注。據可持續(xù)發(fā)展世界首腦會議提供的資料顯示，水危機已經嚴重制約了人類的可持續(xù)發(fā)展。過度用水、水污染等一系列水問題，已經給人類帶來嚴重后果。

    歐洲議會和歐盟理事會針對當今各國面臨的水資源問題，于2000年制定了歐盟水框架協(xié)議[1-3]WFD，EuropeanWaterFrameworkDirective）。歐盟水框架協(xié)議的制定，有利于協(xié)調歐盟各成員國改進歐盟境內水質和保護水資源量，促進水資源的可持續(xù)性利用。德國WASY水資源規(guī)劃和系統(tǒng)研究所研發(fā)的水資源信息管理系統(tǒng)WISYS（WaterInformationSystem）軟件以ArcGIS為基礎，遵循歐盟水框架協(xié)議開發(fā)的流域水資源信息管理系統(tǒng)，主要用于流域的管理和規(guī)劃、水資源可持續(xù)利用，以及地表水和地下水的生態(tài)環(huán)境控制。

    近年來，太湖流域管理局（以下簡稱太湖局）在流域治理和管理的實踐中，各部門按照業(yè)務需要已經建設了一些應用系統(tǒng)，如水資源實時監(jiān)控信息服務系統(tǒng)，水量水質同步監(jiān)測信息服務系統(tǒng)等，對流域的防洪與水資源調度起到了積極的作用。為進一步提高流域水資源規(guī)劃、管理能力，太湖局引進了WISYS軟件，消化、吸收其先進的軟件系統(tǒng)架構，并在太湖流域進行了應用。

    1　WISYS軟件簡介

    1.1　軟件架構

    WISYS軟件由地理數據庫、中間處理設備、用戶管理及WISYS工具等部分組成[4]。地理數據庫負責圖形和屬性數據的存貯；中間處理設備為系統(tǒng)的運行提供技術支撐，主要包括ArcIMS，ArcSDE和Web服務器的搭建；用戶管理包括數據庫、元數據和用戶權限等的管理；WISYS工具為軟件的應用層，提供了模型對象創(chuàng)建、信息查詢、河流流向生成等功能。WISYS體系具體結構如圖1所示。

    1.2　數據庫結構

    WISYS將水資源管理所涉及的河流、污水處理廠、土地利用、水源保護區(qū)、自來水廠等眾多信息歸納為5類，分別為地表水網絡、水文地質、區(qū)域規(guī)劃、地圖網格和管理單位。

    1）地表水網絡：包括流域、河流、湖泊、水庫、堤防、點污染源、水利工程等要素類；

    2）水文地質：包括地下水、地下水監(jiān)測點、污染區(qū)、地下水回灌區(qū)等要素類；

    3）區(qū)域規(guī)劃：包括水資源、自然景觀、鳥類、娛樂等保護區(qū)和國家公園等要素類；

    4）地圖網格：包括展示地圖的空間分布信息的要素類；

    5）管理單位：包括�。ㄖ陛犑校�、市、區(qū)縣等要素類。

    WISYS系統(tǒng)按照一定的模型和規(guī)則組合地理要素數據集，以地理要素為載體展示各種屬性信息，具有直觀、對象性強的特點。

    1.3　WISYS軟件系統(tǒng)主要功能

    WISYS軟件的主要功能體現在流域水資源基礎信息的構建、水資源管理規(guī)劃、水資源評價和事件管理等4個方面[5]。

    流域水資源基礎信息包括流域水系、水利工程、監(jiān)測站點、行政區(qū)劃、地下水分布等管理對象地理位置和特征屬性的直觀表達。作為水資源管理核心元素的流域水系，WISYS軟件提供了河流流向分析、河段拓撲關系分析等多種水系處理工具。

    水資源管理規(guī)劃體現在水資源供給、分布、流域地表和地下水管理、水資源開發(fā)利用等幾個方面。軟件通過不同流域級別及行政分區(qū)作為規(guī)劃單元，對供水、排水、水資源開發(fā)量、水資源利用方式及社會經濟等信息進行管理。

    水資源評價通過水質和水量2個方面進行評價。水質評價主要從水功能區(qū)水質目標、排污指標、監(jiān)測數

    據等幾個方面進行評價；水量評價主要從取水量、排水量、供需水量平衡的角度做出評價。

    事件管理是對用戶自定義的事件過程或管理對象的狀態(tài)與動作進行的設置與管理。例如線事件可以定義河流的河道類型、水體特征等；面事件可以定義假設的1個區(qū)域植被種植情況；水質事件可以反映各功能區(qū)的水質目標等。

    2　WISYS軟件消化與應用開發(fā)

    太湖流域水資源綜合管理系統(tǒng)依托于ArcGIS軟件平臺，基于WISYS軟件進行開發(fā)。系統(tǒng)劃分了以下9大管理模塊：自然資源、水系、社會經濟信息、點源、監(jiān)測、水利工程及設施、水功能區(qū)、水資源和供水量等管理模塊，用戶通過系統(tǒng)可以全面查詢太湖流域自然資源、社會經濟、水利工程及設施狀況等的各類水資源信息。太湖流域水資源綜合管理系統(tǒng)主界面如圖2所示。

    3　WISYS軟件應用設計特點

    3.1　WISYS數據結構設計

    WISYS數據結構設計是以地理要素為中心，將地理要素與其屬性數據存貯在同一張數據表中，保證了地理要素與屬性數據的一致性。太湖流域目前的數據庫結構設計基本是按照業(yè)務需求進行分類建設的，如基礎水文、實時水雨情、水質數據庫等。

    這種設計使各個數據庫自成一套體系，難以進行統(tǒng)一的更新、維護，確保數據的唯一性。

    3.2　業(yè)務對象類的設計

    WISYS將地理要素進行對象類的設計，將水資源管理對象抽象成地圖元素，側重描述對象的自然屬性，既體現了高級抽象，又體現了業(yè)務屬性。如河流、水庫、湖泊、堤防類的建立。傳統(tǒng)的GIS軟件包含的圖元類型主要是點、線、面，具體每條線所代表的含義需要通過關聯(lián)屬性數據后，進行展示，GIS軟件本身并不知其具體的含義。WISYS通過河流、堤防類的建立，可以區(qū)分出一條線對象到底是河流還是堤防，在水資源調度管理時，可以自動判別，進行河流流向自動生成等相關的分析工作。

    3.3　數據轉換工具的開發(fā)

    由于WISYS超越了傳統(tǒng)的點、線、面對象模型，外部的地圖數據不能直接為WISYS所用。因此，WISYS開發(fā)了數據轉換工具GeoDataeXchange[6]，通過圖形化的界面將ArcGIS的圖形文件（shp格式）和數據庫轉換為WISYS可訪問的標準數據庫。利用GeoDataeXchange，可以將原有的數據輸入到設定的數據結構中，也可以將數據導出到ArcSDE和PersonalGeodatabase中。

    3.4　對象管理模塊的設計

    河流、堤防等水資源管理對象的建立通過對象管理模塊來實現。WISYS的對象管理模塊能夠由用戶利用圖形化的工具來完成設計和修改工作，無需修改源代碼。這樣的系統(tǒng)能夠適應不斷改進的業(yè)務需求，大大減少了管理和維護的工作量。

    3.5　統(tǒng)計分析功能的實現

    根據對象之間的從屬關系，可以季笠等：德國WASY流域水資源信息管理系統(tǒng)在太湖流域的應用自動統(tǒng)計相關信息。例如：在設置好每個排污口隸屬的河流（如望虞河）后，根據每個排污口的排污量，可以自動統(tǒng)計出在某段時間內望虞河的入河排污量。

    4　結語

    遵循歐盟水框架協(xié)議開發(fā)的德國WISYS軟件在數據庫結構和業(yè)務對象類的設計、數據導入、對象管理及統(tǒng)計分析等方面具有一定的先進性。通過在太湖流域的應用，WISYS系統(tǒng)的擴展性較強，能夠適應不斷改進的業(yè)務需求，極大減少了管理和維護的工作量。