基于GIS的农业水资源信息可视化高效管理

张小光 胡杰

1辽宁省朝阳市大凌河防洪工程建设管理局 122000

2辽宁省农田基本建设技术中心 110003

基于GIS的农业水资源信息可视化高效管理

张小光1胡杰2

1辽宁省朝阳市大凌河防洪工程建设管理局 122000

2辽宁省农田基本建设技术中心 110003

加强农业水资源管理是实现农业水资源可持续开发利用的一项必要措施，而农业水资源信息的高效管理是实现农业水资源高效管理的必要基础。信息可视化是实现信息高效管理的一种重要手段，农业水资源信息与地理信息是密不可分的，近些年随着地理信息系统（GIS）的迅速发展，为实现农业水资源信息可视化管理提供了技术支撑。本文通过对GIS软件的选择和基于GIS的农业水资源信息可视化管理的实现过程和特点进行了系统的阐述，为建立农业水资源信息可视化管理系统的方案规划和实现提供了参考。

GIS；农业水资源；信息；可视化

引言

农业水资源管理中的相关信息丰富多样，有自然地理、社会经济、水文地质、电力交通、生态环境、水利设施、土地资源、水资源、作物种植结构等多方面的信息，涉及部门较多，而且以前对于农业水资源资料的管理手段比较落后，尤其是县级以下基层单位，多是以图纸、表格、文字资料等形式存放的，格式不统一，数据交互能力与可视化表达能力差，造成资料管理和查找比较困难，利用率低，不利于资料的更新和信息化管理。因此，需要将与空间位置相关的数据进行可视化，使数据关系清晰、明了，并可进行相关的查询、统计、分析，实现农业水资源信息的高效管理，为实现农业水资源可持续开发利用提供快捷、直观的信息支持。

1.GIS简介

地理信息系统(GIS)是近几年发展起来的对地理环境有关问题进行分析和研究的一种空间信息管理系统。它是在计算机硬件和软件支持下对空间信息进行存储、查询、分析和输出，并为用户提供决策支持的综合性技术。利用计算机建立地理数据库，将地理环境的各种要素，包括它们的地理空间分布状况和所具有的属性数据，进行数字存储，建立有效的数据管理系统。通过综合分析，方便快速地获取信息，并能以图形、数字和多媒体等方式来表示结果。

我国地理信息系统产业虽然起步晚，但发展快，目前已成功应用到了包括资源管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、农业与水利、交通运输、石油和天然气、教育、军事等一百多个领域，取得了良好的经济效益和社会效益。

2.可视化的实现

2.1 信息可视化

信息可视化是将抽象数据用可视的形式表示出来。以利于分析数据、发现规律和决策制定。可视化的目的是洞察数据，发现信息，做出决策或解释数据，关键是将数据用有意义的图形表示出来。

随着社会信息化的推进和网络应用的日益广泛，信息源越来越庞大，除了需要对海量数据进行存储、传输、检索及分类等外，更迫切地需要了解数据之间的相互关系和发展趋势。为了了解数据之间的相互关系及发展趋势，人们可以利用可视化技术，运用计算机图形学和图像处理技术，将数据换为图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。数据可以用图像、曲线、二维图形、三维体和动画来显示，并可对其模式和相互关系进行可视化分析。信息可视化可以看作是从数据信息到可视化形式再到人的感知系统的可调节的映射。信息可视化不仅用图像来显示多维的非空间数据，使用户加深对数据含义的理解，而且用形象直观的图像来指引检索过程，加快检索速度。

2.2 软件选择

目前，在可视化信息技术的发展方面，地理信息系统(GIS)以其得天独厚的条件发展尤为迅速，尤其是桌面地理信息系统，在桌面操作平台和开发平台技术日臻成熟的条件下，其实施费用、实施过程和应用效果，对于任何一个用户来说都是可接受的和满意的。它是由地理学、制图学、遥感与摄影剩量学、计算机CAD技术、数据库技术等学科和技术综告发展而来的，是信息可视化技术的一个生动实例。

目前世界上常用的GIS软件已很多，它们各有长处，适宜不同层次用户的需要。ArcView GIS是一套帮助用户对地理信息进行组织与存储、编辑修改、查询、分析以及直观显示，并且提供了交互式制图和分析功能的桌面型地理信息系统软件。ArcView GIS很适合在基层水利部门的应用，能够把各种信息和反映空间位置的图形信息有机地结合在一起，根据用户的需要对这些数据进行处理和分析，把各种信息和空间信息结合起来提供使用者。

2.3 可视化过程

可视化过程即为利用计算机技术，从大量的原始数据中通过分析、提取有效数据开始，通过映射生成绘制成图的几何原语(包括零维的点原语，一维的线原语，二维的面原语，三维的体原语和多维的图标原语)，随之利用交互控制对几何原语选定合成色彩、纹理和阴影等参数并完成绘制图像的过程，最终显示出所绘制的图像。

农业水资源信息丰富多样，涉及部门较多，数据源也是多种多样的，如纸质地图、统计数据、实测数据、各种文字报告和具有法律效应的文件等等。空间数据获的取方式主要是将地图数字化。具体方法是将从水利、农业、土地、环境、气象等相关部门收集到的地图扫描后，将其中与农业水资源相关的空间数据数字化，经过校对后叠加到行政区划图上，以及对相关地图进行人工解读来获取空间数据。属性数据主要是采用人工输入法以及在数字化和矢量化的过程中赋值的方式获取的。具体方法是将从水利、农业、土地、环境、气象等相关部门收集到的属性数据和实测、调查得到的属性数据采用人工输入方式建立属性数据库，以及对相关专题地图进行人工解读来获取属性数据。

专题地图指使用各种图形样式（例如颜色或填充模式）图形化地显示地图的基础信息的一类地图。在专题地图中可以对该项专题地图所包含的信息进行查询、统计和分析，数据可以进行双向查询，即通过空间数据查询属性数据和通过属性数据查询空间数据。农业水资源信息管理需要用到大量的各种类型的专题地图，用户可以根据自己的需要制作各种类型的专题地图，如行政分区图、水利工程图、蒸发等值线图、降水等值线图、地下水资源分布图、地下水观测点位置图、地下水开采技术条件图等。同时将结果以点分布图、柱状图、等值线图、面分布图、统计图表等方式生动直观地表示出来，可以将其编辑后按任意所需比例输出。在地图输出前，用户可根据需要添加的符号、颜色、注记、图例，并对图廓进行整饰。同时具备与多种输出设备的类别（打印、喷墨、静电、制版等）和型号相兼容的接口软件和绘图指令。这与以往的手工制图或单纯的计算机制图相比，极大地提高了工作效率和精度，图形美观、实用；同时能够将本系统的数据或结果转换成其他格式的数据文件输出，比如EXCEL的文件格式、Windows Bitmap图像格式等。

2.4 可视化的特点

（1）直观形象性：现代地理信息可视化是通过生动、直观、形象的图形、图像、影像、声音、模型等方式，把各种地理信息展示给读者，以便进行图形图像分析和信息查询。

（2）多源数据的采集和集成性：运用地理信息可视化技术，可方便地接收与采集不同类型、不同介质和不同格式的数据，不论它们被收集时的形式是图形、图像、文字、数字还是视频，也不论它们的数据格式是否一致，都能用统一的数据库进行管理，从而为多源数据的综合分析提供便利。

（3）信息载体的多样性：随着多媒体技术的发展，表达地理信息的方式不再局限于表格、图形和文件，而拓展到图像、声音、动画、视频图像、三维仿真乃至虚拟现实等，真实再现地理现象。

3.结语

基于GIS的农业水资源信息可视化管理，将极大地改变传统模式下的农业水资源管理方式，为推进农业水资源的科学管理、科学决策，实现农业水资源的可持续发展起到重要的作用。应用GIS技术设计开发农业水资源信息可视化管理系统，可以直观、方便、快捷地实现了地理信息与农业水资源信息在同一平台下的结合，节省了大量翻阅各种纸质资料的时间，特别是强大的可视化查询与分析能力，以动态直观的方式将农业水资源状况和发展趋势表现出来，实现对农业水资源信息的高效管理，能够辅助管理人员和决策部门及时掌握，提供决策依据，以便及时采取相应措施，对推进农业水资源管理现代化、规范化和科学化的发展起到了一定的作用，有利于合理利用和调配农业水资源，促进农业水资源的有效开发和可持续利用。

［1］李云，吴雷，吴时强.GIS发展动态及其应用软件选择［J］.水利学报.2003（8）：86-90

［2］岳丽燕，胡文亮. 地理信息可视化研究［J］. 河北师范大学学报.2003,27（4）：422-426

［3］李霖，许铭，尹章才,等. 基于地图的地理信息可视化现状与发展［J］.测绘工程.2006，15（5）：11-14

［4］王波，王峰. 浅析地理信息系统在水利中的应用［J］.农业网络信息.2005（10）：35-36

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.048