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農村供水地理信息系統及其應用
作者:admin 時(shí)間：2021-03-30 17:14
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、顯示和描述的技術(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)。
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。
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。
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?？臻g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。
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。
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。
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。
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。
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。
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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