计算机应用论文范文水土保持监测管理运用

　　摘要：本文分析了计算机技术在水土保持监测管理的综合应用，探讨基于“3s”技术、空间数据库技术、多媒体技术及软件运用等综合技术应用下水土保持监测系统的体系架构、总体功能及其关键技术与特点。同时也为水土保持监测管理的信息化建设提供示范与借鉴。

　　关健词：水土保持,软件,地理信息系统,空间数据库

　　引言

　　水土保持监测是对水土流失及其治理动态实施监测，监测指标体系分为指标类、指标亚类和指标三级，并分析评价水土流失危害及其治理成效的过程。新技术的发展对水土保持监测管理的信息化提出了更高的要求。综合应用计算机网络技术、数据库技术、管理信息系统等设计了水土保持监测信息系统，对于掌握水土流失的动态变化具有十分重要。

　　一、概述

　　利用计算机对水土监测系统的构建需要基于“3s”技术、逻辑关系型空间数据库技术、组件式技术、三维仿真技术与多媒体技术等并实现多技术的有机集成。水土流失过程是水文气象、下垫面土壤、土地利用、植被、地形地貌及人类活动的复杂函数集。遥感技术与GPs技术为水土保持监测与信息采集提供了充分的信息支撑;GIS实现水土保持监测属性信息与反映地理位置的空间图形信息有机地结合并具有强大的空间分析与处理能力，其中组件式GIs技术已成为新一代GIS技术;仿真技术的三维虚拟场景的模拟极其复杂，要求具有灵活性、可移植性与实时交互等特性;数据库技术、空间数据引擎技术的发展使属性数据与空间数据的物理集成成为空间数据库构建的技术保障。

　　二、水土保持监测与管理信息系统

　　水土保持监测与管理信息系统是国家863 计划重大行业3S 应用示范支持项目，并得到科技管理部门科技型中小企业技术创新基金以及中关村科技创新基金支持。系统面向水土保持各项业务包括：水土保持监测预报信息系统、水土保持项目管理信息系统、水土保持预防监督信息系统和基于WebGIS 的水土保持信息发布系统。通过自动化快速准确获取水土流失生态环境、水土保持治理与预防保护等各项动态数据形成自监测点到国内5级监测网络互联互通技术构架，实现了全国水土保持数据共享，为水土流失规律研究和预测、预报、预防监督管理和水土保持宏观决策提供数字技术平台。该系统已在全国水土保持监测网络和信息系统建设中全面应用。

　　1.系统主要内容及功能

　　信息管理系统主要围绕水土流失监测、治理项目管理、开发建设项目管理、监督执法、科学研究以及项目前期规划、工程设计、水土保持信息发布等业务进行设计和开发，建设以小流域为单元的省、市、县(区)多层次分布式的计算机网络管理模式，从而实现水土保持业务管理标准化和自动化。系统必须满足省、市、县(区)不同层次的水土保持职能部门的业务需求，同时具有图形数字化输入(出)、数据库管理、统计报表、小流域规划设计等功能。

　　2.技术应用

　　系统基于自主知识产权的DTGIS 和Oracle数据库针对不同应用人员特点将用户分为业务用户、决策用户和公众用户。具有以下特点：

　　(1)系统内各功能模块均采用模块化和插件技术以利于系统重构。分布式GIS实现水土保持空间数据分布式计算，统一管理。水土保持生态建设项目可随时添加到系统中实现各类项目统一管理。

　　(2)综合应用3S技术、数据仓库、时空动态数据库、元数据、海量数据存储等技术。

　　(3)规范水土保持各项业务信息建立了统一的水土保持空间和业务元数据库。按业务动态加载各项功能可操作性强。

　　(4)统筹考虑国家流域机构各省自治区地市县各级监测站网关系，建立互联互通的监测网络信息系统，实现了多层次信息资源共享。

　　(5)按流域行政两种逻辑组织和管理时空数据符合水土保持管理需要。按业务定制专题图,用户自由定制统计报表,各类统计结果均可保存为Excel 文件。

　　(6)GIS、 MIS 与水土保持业务有机集成,实现水土保持业务管理自动化。

　　(7)增量存储空间动态数据，利用时空数据模型分析管理各类业务，降低系统建设和运行成本。

　　(8)应用系统平台与各级水土保持数据库集成，方便定制个性化水土保持信息系统。

　　本系统具有数据入库，编辑，查询显示，专业分析统计报表，专题制图，审核上报信息，发布三维虚拟等功能，可以对各专题的属性数据，多媒体数据，空间数据进行编辑，可以用多种方式按照多种标准查询各类不同的专题，并按照业务需求自动生成各种专题图和各类报表等。

　　三、软件技术运用

　　地理信息系统中有两种数据，一是空间数据，二是属性数据。空间数据是指描述空间目标的空间位置、几何形态以及与其他空间目标相对关系的数据。属性数据是描述空间目标的社会或自然属性的数据。

　　1.Arclnfo软件运用

　　Arclnfo是美国ESRL公司于1982年推出的第一个地理信息系统软件，经过多年的努力，现已成为世界上功能强大而且应用广泛的GLS软件之一。Arclnfo及其系列产品结合ERDAS,ARCGLS等GLS软件，正在被成功地应用于水土保持本底数据库建设、遥感图像处理、数字高程模型建立、土地利用现状及水土保持措施调查、植被覆盖度调查、水土保持专题图制作、三维立体景观建立等很多方面。在水土保持监测方面，利用Arclnfo软件勾绘水土保持措施和水土流失图斑，提取水土保持信息，具有操作方便、精度高、编辑容易等优点，因而得到了广泛应用。Arclnfo支持多种GLS软件的数据格式，并且提供了与部分软件数据之间相互转换的功能。

　　2.Microstation软件运用

　　Microstation是美国BENTLEY公司针对特定行业而开发的专业工程设计软件，它具有AutoCAD的一切功能，支持多种光栅图像(航拍照片、卫星图像、扫描图等),在2D绘图、3D模型制作上更是超过了其他很多设计平台，被广泛地应用于建筑设计、土木工程、交通运输、地理信息、水土保持等领域。在水土保持方面，用来定制研究区域的地理坐标网、纠正各种光栅图像以及制作正射影像图等。Microstation设计文件以后缀为DGN的文件存储，它不仅支持DGN文件，还可以打开并保存其他文件格式，如DWG和DXF文件，并且提供了与这些文件间的输入输出功能。

　　运用这些软件不但可以丰富流域水土保持本底数据库的内容，也可以为全流域水土保持本底数据库建设提供基础资料。也可以获取其他调查研究区域的DEM。DEM作为基础资料，可以用于水土保持工作的很多方面，如水土保持工程规划设计，植被覆盖度、坝系、生态修复的调查与监测等。

　　四、水土保持空间数据的多尺度性

　　多尺度数据集成是依据多尺度数据表达地学过程对尺度的要求，用户数据尺度要求等对数据空间和属性特征的处理。空间多尺度数据集成中可把数据的时间特征作为静态变量或常量处理。空间多尺度是对连续地球表面空间的无缝分解。关于空间数据集成的尺度问题，目前在理论上还没有形成统一的技术体系。在实践上还没有一个支持多尺度空间数据集成的GLS工具软件.从多尺度空间数据集成的实现方法看，主要有以下几种方案：

　　1.多库一版本

　　即根据GLS应用系统对比例尺的需求,分别建立与不同比例尺相对应的多个空间数据库,各种比例尺数据库之间相互独立.通过GLS应用系统对比例尺的要求调入相应数据库。该方法是一种最普通的方法，其优点是可以充分利用现有空间数据库资源，缺点是数据重复采集，数据更新和维护困难，数据集成度差。

　　2.一库多版本

　　即建立最大比例尺的主导数据库版本。基于这个主导数据库版本，采用制图综合的方法派生出其他比例尺的数据库版本。该方法的优点是充分利用了现有数据，减少了数据建库工作量和数据库存储空间。该方法是一种局部的方法，只适合于某一类数据库，该方法可以作为其他方法的有益补充。

　　3.一库一版本

　　即采用一种特殊的空间数据结构存储最大比例尺的空间数据。其他比例尺的数据隐含在数据结构中，根据使用需要从存储结构中实时提取数据。该方法是一种最理想的方法，数据集成度高，但该方法依赖于GLS工具软件，也只适用于某一类空间数据库。

　　4.多库多版本

　　即将空间数据库划分为几种主要的比例尺，系统存储主要比例尺的空间数据库，其他比例尺数据库从邻近比例尺数据库中派生。系统根据需要选择要连接和调入的空间数据库，该方法是最可行的方法，它结合了多库一版本和一库多版本的优点，既合理地减少了数据采集工作量，又很好地满足系统对不同空间数据源的需求。

　　结语

　　以“3S”技术和计算机为平台，建立集水土保持动态监测和信息管理为一体，涵盖水土保持机构管理、监督执法、水土流失防治项目管理、监测网络、科学研究等内容的数字化管理系统，对改变以往简单、粗放的管理形式，提高水土保持工作管理水平，逐步实现“数字水保”有重要意义。

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