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農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)及其應用
作者:admin 時間：2021-03-30 17:14
地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或 Geo－Information system，GIS）有時又稱為“地學信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。
地理信息系統(tǒng)（GIS）是一門綜合性學科，結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，已經(jīng)廣泛的應用在不同的領域，是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，隨著GIS的發(fā)展，也有稱GIS為“地理信息科學”（Geographic Information Science）或"地理信息服務"（Geographic Information service）。GIS是一種基于計算機的工具，它可以對空間信息進行分析和處理（簡而言之，是對地球上存在的現(xiàn)象和發(fā)生的事件進行成圖和分析）。GIS 技術把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫操作（例如查詢和統(tǒng)計分析等）集成在一起。
農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)（Rural water supply GIS，GIS-RWS）是地理信息系統(tǒng)的一個分支，在計算機硬件、軟件、和網(wǎng)絡系統(tǒng)的支持下，對涉及農(nóng)村供水的空間數(shù)據(jù)（水源、水站、管網(wǎng)等）及進行采集、存儲、管理、查詢、檢索、處理、分析、運算、顯示、更新和應用，實現(xiàn)農(nóng)村供水科學化、可視化、數(shù)字化、智能化的管理、運維和服務。
農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)是GIS在農(nóng)村供水管理、運維和服務等農(nóng)村供水領域中的具體應用。GIS-RWS將農(nóng)村供水空間信息按其特性在空間數(shù)據(jù)庫中進行分類、分層管理，通過輸入、存儲、管理、空間查詢、空間分析和顯示等功能實現(xiàn)GIS與農(nóng)村供水信息分析和處理技術的集成，是GIS技術在農(nóng)村供水領域的延伸。通過建立農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)農(nóng)村供水各種信息數(shù)字化、標準化和網(wǎng)絡化，從而達到統(tǒng)一管理、數(shù)據(jù)共享和運維管理自動化。
農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)是GIS在農(nóng)村供水管理、運維和服務等農(nóng)村供水領域中的具體應用。GIS-RWS將農(nóng)村供水空間信息按其特性在空間數(shù)據(jù)庫中進行分類、分層管理，通過輸入、存儲、管理、空間查詢、空間分析和顯示等功能實現(xiàn)GIS與農(nóng)村供水信息分析和處理技術的集成，是GIS技術在農(nóng)村供水領域的延伸。通過建立農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)農(nóng)村供水各種信息數(shù)字化、標準化和網(wǎng)絡化，從而達到統(tǒng)一管理、數(shù)據(jù)共享和運維管理自動化。
農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)由五部分組成。
1、GIS硬件
硬件是對空間數(shù)據(jù)進行輸入、存儲、查詢和輸出的基礎平臺，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)絡連接設備（網(wǎng)卡、網(wǎng)絡配件）等。
2、GIS軟件
軟件是農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)的核心，在計算機硬件系統(tǒng)的配合與協(xié)調(diào)下，執(zhí)行飲水安全地理信息系統(tǒng)各種功能的操作。
3、地理數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)報告農(nóng)村供水有關的屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)。屬性數(shù)據(jù)說明某個地理事物或現(xiàn)象是什么，如農(nóng)村水站規(guī)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(shù)據(jù)通過點、線和面描述地理事物或現(xiàn)象在哪里，如農(nóng)村水站位置等。
4、應用分析模型
應用分析模型根據(jù)所表達的空間對象可分為理論模型（數(shù)學模型）、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準則、準備分析數(shù)據(jù)、空間分析操作、結果分析、解釋和評價結果及結果輸出。
5、參與農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)的人，包含監(jiān)管管理單位、運維單位、設備供應商、信息系統(tǒng)維護單位等單位人員。
農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)（GIS-RWS）項目建設和維護主要服務對象為農(nóng)村供水站、農(nóng)村供水統(tǒng)管機構及農(nóng)村供水主管部門。農(nóng)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(qū)農(nóng)村，項目點數(shù)量多、分布范圍廣、交通不便，因此農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)設計和開發(fā)應用應遵循以下原則：
1、動態(tài)性原則
每個農(nóng)村供水站系統(tǒng)應對水源、供水站、管網(wǎng)、轄區(qū)用戶用水狀態(tài)進行實時監(jiān)控，根據(jù)水站運行參數(shù)變化、管網(wǎng)壓力變化、用戶用水量變化等不斷改變，因此系統(tǒng)設計中應實現(xiàn)動態(tài)增刪和修改功能以支持網(wǎng)絡結點，提供各供水站閥門、流量計、水質(zhì)檢測點等的數(shù)據(jù)采集、傳輸和控制功能。
2、實時性與安全性原則
農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)主要目的是保證農(nóng)村居民、轄區(qū)企業(yè)等供水安全，保證供水各環(huán)節(jié)信息采集點和監(jiān)測點數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r效性。整個縣級區(qū)域的采集點和監(jiān)控點數(shù)據(jù)包在上傳時需要進行加密處理，保障數(shù)據(jù)傳輸和供水系統(tǒng)遠程控制過程的安全性。
3、開放性與可擴展性原則
農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)的無線傳感網(wǎng)絡（WSN）結點、物聯(lián)網(wǎng)（Internet of things）、GIS模塊、數(shù)據(jù)庫都應該具有擴充功能，保障系統(tǒng)能夠擴展各種模塊、調(diào)整和定期維護。
4、實用性原則
對采集結點回傳的信息進行特定形式的解譯、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、可視化封裝與集成，人機交互界面操作簡便，具有通用性和實用性。
農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)（GIS-RWS）系統(tǒng)建設包括物理層、采集層、數(shù)據(jù)層、應用層（業(yè)務層及展現(xiàn)層），能夠?qū)Ω鱾€農(nóng)村供水站進行有效管理，對農(nóng)村飲用水安全提供系統(tǒng)保障，是現(xiàn)代化、智能化、數(shù)字化、信息化的管理系統(tǒng)。
農(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)（GIS-RWS）系統(tǒng)建設包括物理層、采集層、數(shù)據(jù)層、應用層（業(yè)務層及展現(xiàn)層），能夠?qū)Ω鱾€農(nóng)村供水站進行有效管理，對農(nóng)村飲用水安全提供系統(tǒng)保障，是現(xiàn)代化、智能化、數(shù)字化、信息化的管理系統(tǒng)。
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(shù)據(jù)。連接大量分散的各種傳感裝置，通過無線網(wǎng)絡、通信協(xié)議和解析終端路由以及基于服務層數(shù)據(jù)的解析服務器。
2、采集層
該層主要是連接物理層和數(shù)據(jù)層，具有解析同類型傳感器節(jié)點的相關數(shù)據(jù)包、構造SQL語句、進行數(shù)據(jù)采集、分類及存儲和處理的功能，也具有解譯、轉(zhuǎn)發(fā)應用層客戶端的控制命令包、訪問數(shù)據(jù)和處理一場數(shù)據(jù)包的功能。
3、數(shù)據(jù)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）結點等數(shù)據(jù)，獲得整個應用層運行所必須的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)等。
4、應用層
該層提供了數(shù)據(jù)庫接口和服務器接口，實現(xiàn)與數(shù)據(jù)層之間的信息交換和數(shù)據(jù)傳送，為各供水站管理人員、維護人員等提供應用信息。
黨的十九屆五中全會提出鞏固拓展脫貧攻堅成果和全面推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略要求，并納入“十四五”時期經(jīng)濟社會發(fā)展的主要目標。農(nóng)村供水工程作為重要的基礎設施，既肩負著鞏固擴展脫貧攻堅成果的要求，也承載著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的民生期待，將在實現(xiàn)鞏固拓展脫貧攻堅成果同鄉(xiāng)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(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)等，不斷提升農(nóng)村供水工程智能化、現(xiàn)代化、數(shù)字化發(fā)展水平，不斷提升農(nóng)村供水工程質(zhì)量和供水質(zhì)量，為全面實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提供有力支撐。
黨的十九屆五中全會提出鞏固拓展脫貧攻堅成果和全面推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略要求，并納入“十四五”時期經(jīng)濟社會發(fā)展的主要目標。農(nóng)村供水工程作為重要的基礎設施，既肩負著鞏固擴展脫貧攻堅成果的要求，也承載著鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的民生期待，將在實現(xiàn)鞏固拓展脫貧攻堅成果同鄉(xiāng)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(nóng)村供水地理信息系統(tǒng)等，不斷提升農(nóng)村供水工程智能化、現(xiàn)代化、數(shù)字化發(fā)展水平，不斷提升農(nóng)村供水工程質(zhì)量和供水質(zhì)量，為全面實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略提供有力支撐。
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