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　　一、引言

　　水利現(xiàn)代化的關鍵環(huán)節(jié)是水利信息化，其中信息源建設是水利信息化的重要基礎工作之一，水利管理部門與決策者需要對管理對象進行全面而準確的了解，這就需要大面積的衛(wèi)星遙感影像、局部的動態(tài)監(jiān)控圖像與靜態(tài)圖片以及大量的測量數(shù)據(jù)。水利行業(yè)對現(xiàn)場定點圖片的快速傳輸與管理有著巨大而迫切的需求，但此前還沒有很好的技術手段，傳統(tǒng)現(xiàn)場信息采集設備主要由GPS定位儀、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機等組成，傳輸主要由筆記本電腦通過有線電話撥號上網(wǎng)或無線上網(wǎng)等方式來實現(xiàn)。現(xiàn)場采集設備復雜，現(xiàn)場工作人員進行信息采集時，需要掌握所有設備的操作方式，非常麻煩。定點監(jiān)測方式存在不能隨時移動的弊病，直接影響著水利工程的監(jiān)測范圍，導致監(jiān)測數(shù)據(jù)信息不完整，不能全面反映水利工程的運行狀況。水利數(shù)碼通的出現(xiàn)能很好地滿足現(xiàn)場定位圖片采集、實時傳輸?shù)男枨蟆?

　　水利數(shù)碼通無線衛(wèi)星定位圖片采集系統(tǒng)作為應用于水利工程現(xiàn)場信息采集的高新技術產品，其主要功能是實時獲取現(xiàn)場信息，能夠完成對水利工程現(xiàn)場運行狀況的監(jiān)測，并實時發(fā)送到監(jiān)測中心，同時終端設備具有體積小、功能全，易于攜帶和操作等特點。該系統(tǒng)還是水利管理部門工作人員的可靠助手，為領導決策、專家會商提供有力技術保障和數(shù)據(jù)支持，有利于提高科學管理的水平與決策速度；該系統(tǒng)應用于工程建設項目管理中，可記錄擬建、在建或完工項目的信息(包括實地圖片、項目位置等)，為以后水利項目審批提供依據(jù)，避免重復投入，提高資金使用效率。該系統(tǒng)在技術上填補了國內空白，經水利部成果鑒定整體達到了國內領先水平，它的推廣應用有利于提高水利管理部門的決策速度。

　　二、工作原理

　　1．系統(tǒng)組成

　　水利數(shù)碼通無線衛(wèi)星定位圖片采集系統(tǒng)由三部分組成。第一部分為無線移動便攜式信息采集終端(簡稱水利數(shù)碼通)。第二部分為圖片接收軟件。將無線終端設備傳來的各種圖片、數(shù)據(jù)等信息進行接受處理，并自動存儲到后臺目錄或數(shù)據(jù)庫，便于其他應用系統(tǒng)調用。第三部分為基于GIS平臺的信息查詢管理軟件。實現(xiàn)在電子地圖上閃爍信息采集點具體位置的功能，用戶只需點擊該位置，就能看到現(xiàn)場圖片信息和豐富的數(shù)據(jù)信息。

　　2．系統(tǒng)創(chuàng)新點

　　(1)整合DC技術、GPS技術和GPRS技術等多項高新技術，形成一體化的無線移動信息采集終端。

　　(2)結合GIS管理系統(tǒng)，形成一套完整的移動式實時信息采集和顯示系統(tǒng)，能提高水利管理工作的實時性和科學性，這在國內尚屬首創(chuàng)。

　　3．系統(tǒng)工作原理

　　該系統(tǒng)采用全球定位技術(GPS)、無線傳輸技術(GPRS)、數(shù)碼攝像技術(DC)、單片機技術(MCU)、嵌入式操作系統(tǒng)技術(EOS)以及后臺地理信息系統(tǒng)技術(CIS)，利用無線通信和計算機因特網(wǎng)，將各種分布式的精確定位信息，如防汛險情地段的圖片、抗旱數(shù)據(jù)信息、取水工程信息、水土流失信息、水事案件證據(jù)信息等自動導入指揮中心或辦公室的服務器，并在服務器的地理信息系統(tǒng)(GIS)中清晰顯示出來，高速智能地完成對實時現(xiàn)場信息采集一傳輸一存儲一顯示的全過程。

　　三、系統(tǒng)功能

　　1．清晰拍攝圖像

　　水利數(shù)碼通移動信息采集終端，內置200萬～500萬像素的CCD，具有6倍變焦功能，拍攝的圖片清晰、分辨率高(最高可以達到500萬像素)。同時具有自拍、近拍、影像回放等功能。

　　2．精確定位定時

　　數(shù)碼通移動信息采集終端具有自動圖片信息實時定位的功能，采用GPS導航型OEM模塊，定位精度高(誤差小于15m)，定時精確。

　　3．手寫文字輸入

　　數(shù)碼通終端設備配備有寫字板，支持簡體中文(GB2312)、英文大小寫字母、數(shù)字、符號、筆勢以及部分繁體漢字和異體字的手寫輸入，巡堤人員、水政監(jiān)察人員在采集圖片信息時可隨時輸入提示信息，并在圖片右側顯示，操作簡單，使用方便。

　　4．無線實時傳輸

　　水利數(shù)碼通解決了無線實時傳輸?shù)膯栴}，使用終端設備拍照后，只需按傳輸鍵就可以實時將現(xiàn)場圖片(帶有GPS定位信息和文字信息)傳輸?shù)街笓]中心，很好地滿足水利管理所要求的時效性。

　　5．自動高效管理

　　該系統(tǒng)的后臺軟件部分以多線程數(shù)據(jù)接收軟件和基于GIS平臺的信息查詢管理系統(tǒng)為基礎實現(xiàn)高效管理，并可根據(jù)用戶的需求量身定制，例如多線程數(shù)據(jù)接收軟件、數(shù)據(jù)應用管理軟件及工情會商軟件結合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、網(wǎng)絡發(fā)布、系統(tǒng)管理等功能，為工情會商提供支持。

　　四、系統(tǒng)特點

　　1.采集終端設備技術集成度高

　　水利數(shù)碼通圖片采集終端設備綜合采用了目前比較成熟的高新技術，如基于微操作管理系統(tǒng)的控制技術、衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)技術、數(shù)碼攝像(DC)技術、通用無線分組業(yè)務(GPRS)技術等，并將這些技術有效地集成在一起，形成了一臺體積輕巧、攜帶方便、操作簡單的新型通信設備。

　　2．采集到的圖片信息集成度高

　　通過該系統(tǒng)采集到的現(xiàn)場圖片具有時間信息、定位信息、備注的文字信息、某一個點的圖片數(shù)量等，使圖片信息集成度很高。

　　3．對采集到的圖片自動高效管理

　　該系統(tǒng)不僅解決了多線程接受等多項技術難題，而且管理系統(tǒng)對采集到的現(xiàn)場圖片信息進行自動高效管理，并根據(jù)需要進行調用。可以實現(xiàn)對地圖的新建、導入、編輯，以及放大、縮小、漫游、全圖顯示、數(shù)據(jù)刷新、信息查詢、添加設備等功能。

　　4．傳輸速度快

　　該系統(tǒng)采用GPRS通信方式，并使用UDP/IP協(xié)議傳輸。相對其他通信方式，GPRS服務具有高速和永遠在線的優(yōu)點。

　　5．運行成本低廉

　　從對采集終端要求來看，由于水利數(shù)碼通采用GPRS無線通訊技術進行信息傳輸，因此在使用前應配置GPRS卡；從對管理中心要求來看，由于采集信息的傳輸需要經過Internet因特網(wǎng)進行傳輸，因此對于監(jiān)測中心來說，需配置一臺能直接連接到因特網(wǎng)的計算機；同時該計算機應配置SQL Server數(shù)據(jù)庫軟件和所在地區(qū)的電子地圖；另外從人員要求上看，由于采集終端設備操作與數(shù)碼相機大致相同，因此對于采集終端的使用者只需要簡單的培訓，管理中心操作人員也只需要對計算機和該系統(tǒng)有一定了解，總體運行成本很低。

　　6. 引入安全機制

　　為保證使用過程中信息的安全性，系統(tǒng)設計過程中引入安全機制，以立足實用、保證重點、整體安全、有效管理、合理折中、保障運行穩(wěn)定為設計原則，采用用戶權限和數(shù)據(jù)權限管理雙重保障。

　　在用戶權限設計方面，除了采用操作系統(tǒng)級和網(wǎng)絡層的常規(guī)安全措施外，在應用系統(tǒng)級通過建立一套嚴格的用戶權限管理機制為所有用戶分配合法的用戶名和對應的登錄密碼以及相應的操作權限來保證數(shù)據(jù)安全和資源庫系統(tǒng)不被非法用戶訪問。在數(shù)據(jù)權限管理方面，對所有使用資源庫的用戶，建立一套嚴格的權限管理機制，為每個授權用戶設置用戶名和口令，并賦予不同的訪問權限，以保證監(jiān)管系統(tǒng)不被非法用戶訪問。

　　五、應用領域

　　目前水利數(shù)碼通無線衛(wèi)星定位圖片采集系統(tǒng)主要開發(fā)的應用領域包括：

　　1．防汛搶險

　　主要應用于汛期水情監(jiān)測和巡堤(壩)查險工作。巡堤(壩)查險人員在發(fā)現(xiàn)管涌、潰堤、塌方等險情及其他突發(fā)事件后，將險情地段的地理位置及現(xiàn)場的詳細圖片和數(shù)據(jù)信息及時傳回指揮中心，并在中心屏幕上顯示出來，為領導和專家提供分析決策依據(jù)，以便及時制定和實施合理的防汛搶險方案。

　　2.旱情監(jiān)測

　　錄旱災前的實際狀況和旱災發(fā)生后的受災情況，結合其他旱情信息，為抗旱預案制定、災情分析、救災措施制定等提供依據(jù)。

　　3．水政監(jiān)察

　　可將水事案件的發(fā)案時間、地點、現(xiàn)場相關證據(jù)等各種信息實時地傳回管理中心服務器，并存人后臺數(shù)據(jù)庫，為水政監(jiān)察提供科學的管理手段和強有力的法律證據(jù)。

　　4．水資源管理

　　對農業(yè)灌溉用水、工業(yè)用水和城市供水的取水工程進行有效監(jiān)控，應用于取水許可管理、水污染突發(fā)事件處理、排污口調查與監(jiān)控、河道水質巡查、污水處理監(jiān)控等領域。水資源管理人員可利用水利數(shù)碼通并配備相應的量水設備，定期(如年審)到取水口拍攝取水工程運行狀況(包括GPS定位信息)，如水位、取水量等，指揮中心可接收到取水口的圖片和取水量等屬性資料，并自動儲存到系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫。這樣可方便對各取水點的取水狀況進行對比分析，從而實現(xiàn)對取水許可進行科學的管理。當發(fā)生水污染突發(fā)事件時，可利用水利數(shù)碼通并配以相應的污染物檢測設備，及時將水污染地點、擴散情況、水質狀況傳回指揮中心，以便及時制定相應的措施。

　　5．水土保持

　　可定期將水土流失區(qū)的現(xiàn)場或水土保持治理措施的現(xiàn)場調查資料、GPS定位信息，自動及時地傳回管理中心的服務器，并存人后臺數(shù)據(jù)庫。通過對水土流失區(qū)現(xiàn)場信息的分析對比，并依據(jù)相關的屬性數(shù)據(jù)，為水土保持管理提供直觀的管理分析工具。采用水利數(shù)碼通監(jiān)測可以與衛(wèi)星遙感監(jiān)測組成完整的動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

　　6．水利工程項目管理

　　①宏觀監(jiān)督管理：項目管理單位可記錄擬建、在建或完工項目的信息，包括項目實地圖片、項目位置等資料。為以后水利項目審批提供依據(jù)，避免重復投入。

　　②水管部門日常運行管理：應用于水庫、堤壩、閘、泵等水利工程的日常監(jiān)測、維護工作，可定期將實時工情信息傳回管理中心，并保存到管理中心數(shù)據(jù)庫中，為水利工程的管理和維護工作提供實時和歷史資料。

　　7．水庫移民

　　靈活采集移民地區(qū)的各種現(xiàn)場信息、GPS定位信息，及時傳回移民辦的服務器，存入后臺數(shù)據(jù)庫。通過對現(xiàn)場信息的分析對比，并依據(jù)相關的屬性數(shù)據(jù)，可為水庫移民調查、淹沒補償估算、移民安置前后的狀況對比提供直觀的分析依據(jù)。

　　水利數(shù)碼通無線衛(wèi)星定位圖片采集系統(tǒng)于2004年2月18日通過水利部科技成果鑒定，現(xiàn)已在全國20多個省(自治區(qū)、直轄市)完成圖片采集工作并在水利廳局進行了推廣與演示，取得良好的效果。隨著產品使用范圍的加大，該系統(tǒng)必將在各項水利事業(yè)中發(fā)揮更大的作用。