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農村供水地理信息系統及其應用

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農村供水地理信息系統及其應用

發(fā)布日期:2021-02-20 作者: 點(diǎn)擊:

地理信息系統(Geographic Information System或 Geo-Information system,GIS)有時(shí)又稱(chēng)為“地學(xué)信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下,對整個(gè)或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數據進(jìn)行采集儲存管理運算分析顯示描述的技術(shù)系統。

地理信息系統GIS)是一門(mén)綜合性學(xué)科,結合地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計算機科學(xué),已經(jīng)廣泛的應用在不同的領(lǐng)域,是用于輸入、存儲、查詢(xún)、分析和顯示地理數據的計算機系統,隨著(zhù)GIS的發(fā)展,也有稱(chēng)GIS為“地理信息科學(xué)”(Geographic Information Science)或"地理信息服務(wù)"(Geographic Information service)。GIS是一種基于計算機的工具,它可以對空間信息進(jìn)行分析和處理(簡(jiǎn)而言之,是對地球上存在的現象和發(fā)生的事件進(jìn)行成圖和分析)。GIS 技術(shù)把地圖這種獨特的視覺(jué)化效果和地理分析功能與一般的數據庫操作(例如查詢(xún)和統計分析等)集成在一起。

農村供水地理信息系統(Rural water supply GIS,GIS-RWS)是地理信息系統的一個(gè)分支,在計算機硬件、軟件、和網(wǎng)絡(luò )系統的支持下,對涉及農村供水的空間數據(水源、水站、管網(wǎng)等)及進(jìn)行采集、存儲、管理、查詢(xún)、檢索、處理、分析、運算、顯示、更新和應用,實(shí)現農村供水科學(xué)化、可視化、數字化、智能化的管理、運維和服務(wù)。

image.png農村供水地理信息系統是GIS在農村供水管理、運維和服務(wù)等農村供水領(lǐng)域中的具體應用。GIS-RWS將農村供水空間信息按其特性在空間數據庫中進(jìn)行分類(lèi)、分層管理,通過(guò)輸入、存儲、管理、空間查詢(xún)、空間分析和顯示等功能實(shí)現GIS與農村供水信息分析和處理技術(shù)的集成,是GIS技術(shù)在農村供水領(lǐng)域的延伸。通過(guò)建立農村供水地理信息系統,實(shí)現農村供水各種信息數字化、標準化和網(wǎng)絡(luò )化,從而達到統一管理、數據共享和運維管理自動(dòng)化。image.png

農村供水地理信息系統由五部分組成。

1、GIS硬件

硬件是對空間數據進(jìn)行輸入、存儲、查詢(xún)和輸出的基礎平臺,包括主處理設施(大中小型機、工作站、微機)、顯示設備(顯示器、顯示屏等)、外部存儲設備、輸入設備和網(wǎng)絡(luò )連接設備(網(wǎng)卡、網(wǎng)絡(luò )配件)等。

2、GIS軟件

軟件是農村供水地理信息系統的核心,在計算機硬件系統的配合與協(xié)調下,執行飲水安全地理信息系統各種功能的操作。

3、地理數據

數據報告農村供水有關(guān)的屬性數據和空間數據。屬性數據說(shuō)明某個(gè)地理事物或現象是什么,如農村水站規模、凈化工藝、設備信息、水質(zhì)等,如管網(wǎng)管徑、流量、埋深等,如水源容量、水位、水質(zhì)等。空間數據通過(guò)點(diǎn)、線(xiàn)和面描述地理事物或現象在哪里,如農村水站位置等。

4、應用分析模型

應用分析模型根據所表達的空間對象可分為理論模型(數學(xué)模型)、經(jīng)驗模型和混合模型。建模步驟包括明確分析目的和評價(jià)準則、準備分析數據、空間分析操作、結果分析、解釋和評價(jià)結果及結果輸出。

5、參與農村供水地理信息系統的人,包含監管管理單位、運維單位、設備供應商、信息系統維護單位等單位人員。

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農村供水地理信息系統(GIS-RWS)項目建設和維護主要服務(wù)對象為農村供水站、農村供水統管機構及農村供水主管部門(mén)。農村供水站一般以行政村或自然村為單元分散分布,尤其是我們西南、南方山區農村,項目點(diǎn)數量多、分布范圍廣、交通不便,因此農村供水地理信息系統設計和開(kāi)發(fā)應用應遵循以下原則:

1、動(dòng)態(tài)性原則

每個(gè)農村供水站系統應對水源、供水站、管網(wǎng)、轄區用戶(hù)用水狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監控,根據水站運行參數變化、管網(wǎng)壓力變化、用戶(hù)用水量變化等不斷改變,因此系統設計中應實(shí)現動(dòng)態(tài)增刪和修改功能以支持網(wǎng)絡(luò )結點(diǎn),提供各供水站閥門(mén)、流量計、水質(zhì)檢測點(diǎn)等的數據采集、傳輸和控制功能。

2、實(shí)時(shí)性與安全性原則

農村供水地理信息系統主要目的是保證農村居民、轄區企業(yè)等供水安全,保證供水各環(huán)節信息采集點(diǎn)和監測點(diǎn)數據傳輸的時(shí)效性。整個(gè)縣級區域的采集點(diǎn)和監控點(diǎn)數據包在上傳時(shí)需要進(jìn)行加密處理,保障數據傳輸和供水系統遠程控制過(guò)程的安全性。

3、開(kāi)放性與可擴展性原則

農村供水地理信息系統的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò )(WSN)結點(diǎn)、物聯(lián)網(wǎng)(Internet of things)、GIS模塊、數據庫都應該具有擴充功能,保障系統能夠擴展各種模塊、調整和定期維護。

4、實(shí)用性原則

對采集結點(diǎn)回傳的信息進(jìn)行特定形式的解譯、數據轉發(fā)、可視化封裝與集成,人機交互界面操作簡(jiǎn)便,具有通用性和實(shí)用性。

image.png    農村供水地理信息系統(GIS-RWS)系統建設包括物理層、采集層、數據層、應用層(業(yè)務(wù)層及展現層),能夠對各個(gè)農村供水站進(jìn)行有效管理,對農村飲用水安全提供系統保障,是現代化、智能化、數字化、信息化的管理系統。image.png

1、物理層

該層包含采集的各水站基礎性信息和接收傳感數據。連接大量分散的各種傳感裝置,通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、通信協(xié)議和解析終端路由以及基于服務(wù)層數據的解析服務(wù)器。

2、采集層

該層主要是連接物理層和數據層,具有解析同類(lèi)型傳感器節點(diǎn)的相關(guān)數據包、構造SQL語(yǔ)句、進(jìn)行數據采集、分類(lèi)及存儲和處理的功能,也具有解譯、轉發(fā)應用層客戶(hù)端的控制命令包、訪(fǎng)問(wèn)數據和處理一場(chǎng)數據包的功能。

3、數據層

該層主要是存儲、管理各供水站(水源、供水站凈化設施、管網(wǎng)、水表)結點(diǎn)等數據,獲得整個(gè)應用層運行所必須的空間數據和屬性數據等。

4、應用層

該層提供了數據庫接口和服務(wù)器接口,實(shí)現與數據層之間的信息交換和數據傳送,為各供水站管理人員、維護人員等提供應用信息。

image.png黨的十九屆五中全會(huì )提出鞏固拓展脫貧攻堅成果和全面推進(jìn)鄉村振興戰略要求,并納入“十四五”時(shí)期經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的主要目標。農村供水工程作為重要的基礎設施,既肩負著(zhù)鞏固擴展脫貧攻堅成果的要求,也承載著(zhù)鄉村振興戰略的民生期待,將在實(shí)現鞏固拓展脫貧攻堅成果同鄉村振興有效銜接中發(fā)揮重要作用。我們搶抓機遇,搶先研發(fā)推廣智慧水站、新一代凈水設備、農村供水地理信息系統等,不斷提升農村供水工程智能化、現代化、數字化發(fā)展水平,不斷提升農村供水工程質(zhì)量和供水質(zhì)量,為全面實(shí)施鄉村振興戰略提供有力支撐。


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