劉萍　武鵬林　秦作棟　藺彬彬　劉丹　王超

摘要：在分析MapGIS K9軟件開發(fā)應(yīng)用功能和Oracle數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于VB（Visual Basic）語言，采用組件式二次開發(fā)模式，開發(fā)了山西省呂梁市離石區(qū)河道管理信息系統(tǒng)，構(gòu)建了河道信息空間和屬性數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了河道工程、水情及防汛3個專用信息管理子系統(tǒng)，實現(xiàn)了河道信息的高效存儲、查詢、編輯、可視化、統(tǒng)計及空間分析等功能。研究成果為構(gòu)建“數(shù)字河道”和河道科學(xué)高效管理提供了新的思路和渠道。

關(guān)鍵詞：MapGIS K9；VB（Visual Basic）；河道管理信息系統(tǒng)；山西省

中圖分類號：TV85 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）05-1166-04

隨著數(shù)字化流域的構(gòu)建、水利信息管理現(xiàn)代化要求的提高，有著信息密集型特點的水利行業(yè)對信息的依賴程度越來越高，用傳統(tǒng)的手工方式對河道進行管理顯得愈發(fā)困難[1]。因此，應(yīng)用信息技術(shù)、計算機技術(shù)，加強水利非工程措施建設(shè)和水利政務(wù)辦公自動化，實現(xiàn)水利信息采集、傳輸、處理以及決策的現(xiàn)代化是一種必然趨勢[2-6]。近年來隨著國家信息化建設(shè)、信息技術(shù)及3S技術(shù)發(fā)展的不斷加快，MapGIS作為國內(nèi)著名的地理信息系統(tǒng)軟件在結(jié)構(gòu)和功能上更加完善，其強大的信息采集、實時傳輸功能和自動化水平在水利行業(yè)信息管理的標準化、網(wǎng)絡(luò)化、空間化進程中發(fā)揮著巨大的作用[7]?；贛apGIS平臺的開發(fā)系統(tǒng)已應(yīng)用到社會生活中的各個方面，如基于MapGIS平臺的污染源管理信息系統(tǒng)、武漢市旅游信息系統(tǒng)、油田勘探開發(fā)圖形管理信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等，極大地推動了國家信息化的進程。

20世紀90年代以來關(guān)于河道管理的研究受到了國內(nèi)外專家和學(xué)者的廣泛關(guān)注。數(shù)字河道研究是當前地理科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、生態(tài)科學(xué)與計算機科學(xué)等多種學(xué)科交叉的一個熱門領(lǐng)域[8]。作為水利行業(yè)基礎(chǔ)與命脈的河道，由于其基礎(chǔ)信息冗雜，地域分布跨度大、分布散亂，管理實施過程需安裝輔助信息傳送設(shè)施等問題，給河道的管理帶來了諸多的不便。鑒于此，河道管理信息系統(tǒng)從山西省呂梁市離石區(qū)河道現(xiàn)狀和水情信息化的實際需要出發(fā)，基于MapGIS和Oracle數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用VB（Visual Basic）語言，采用組件式二次開發(fā)模式，結(jié)合河道信息管理結(jié)構(gòu)的特點，開發(fā)設(shè)計了適用于山西省河道信息綜合管理的數(shù)字化共享平臺，探討了河道信息管理新的模式與途徑。

1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

1.1 開發(fā)平臺的選擇

目前水利行業(yè)的信息化管理平臺主要包括兩種，一種是完全由開發(fā)人員研發(fā)，另一種是基于ArcGIS平臺開發(fā)。美國ESRI公司開發(fā)的ArcGIS在我國國土領(lǐng)域有著較廣泛的應(yīng)用，水利行業(yè)的應(yīng)用也有一定的基礎(chǔ)。我國GIS行業(yè)在20多年中各領(lǐng)域?qū)＜壹皩嵤┑乩硇畔⑾到y(tǒng)所積累的功能資源的發(fā)展基礎(chǔ)與推動下，自行研發(fā)了面向服務(wù)的分布式可視化地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺MapGIS K9。該平臺在畫圖與成圖方面較ArcGIS更有優(yōu)勢，實現(xiàn)了GIS與遙感影像處理平臺的無縫集成，是集GIS、GNSS、RS為一體全球領(lǐng)先的集成開發(fā)平臺。MapGIS K9開發(fā)平臺采用新一代面向服務(wù)的懸浮倒掛式體系架構(gòu)技術(shù)，推出了搭建式、插件式、配置式的新一代開發(fā)模式，改變了以往過分依賴程序員的局面，特別是搭建式開發(fā)技術(shù)，極大地減少了軟件的開發(fā)量，提升了開發(fā)質(zhì)量，降低了開發(fā)難度。MapGIS平臺在我國國土、軍事、搶險救災(zāi)等領(lǐng)域已成功應(yīng)用，開發(fā)成本大大降低的MapGIS平臺也可以在水利行業(yè)發(fā)揮其強大的技術(shù)優(yōu)勢。因此，基于MapGIS K9進行了組件式二次開發(fā)，以數(shù)據(jù)中心設(shè)計器為主體平臺，輔以流程庫和功能倉庫，實現(xiàn)了開發(fā)成本低、結(jié)構(gòu)簡明清晰、軟件界面友好、可擴展性強的整體目標。

1.2 總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)設(shè)計的技術(shù)路線是以國家水文數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為標準，基于MapGIS平臺和Oracle數(shù)據(jù)庫的相關(guān)操作框架，采用組件式二次開發(fā)模式，運用數(shù)據(jù)融合、控件分析、集成管理、空間搜索等技術(shù)，結(jié)合山西省水情的實際情況開發(fā)設(shè)計呂梁市離石區(qū)河道管理信息系統(tǒng)。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1，功能結(jié)構(gòu)如圖2。

2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

MapGIS K9功能倉庫提供開發(fā)人員使用的制圖與GIS功能組件，流程庫基于MapGIS K9平臺的組件開發(fā)，數(shù)據(jù)中心設(shè)計器是進行功能組件組裝的場所。本次開發(fā)以數(shù)據(jù)中心設(shè)計器作為開發(fā)主體，充分發(fā)揮功能倉庫和流程庫的優(yōu)勢，對其進行功能完善，成功實現(xiàn)了消耗資源量少、結(jié)構(gòu)簡明清晰、界面友好度高、可操作性強的要求。

地理數(shù)據(jù)庫的建立是系統(tǒng)的基礎(chǔ)。根據(jù)河道管理的數(shù)據(jù)特點，數(shù)據(jù)庫主要分3部分：空間數(shù)據(jù)庫、屬性數(shù)據(jù)庫和文檔數(shù)據(jù)庫。通過數(shù)據(jù)庫的建立，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫配置管理、用戶權(quán)限管理等功能。數(shù)據(jù)庫的總體結(jié)構(gòu)如圖3。

2.1 空間數(shù)據(jù)庫

空間矢量數(shù)據(jù)是空間數(shù)據(jù)庫的主要內(nèi)容，例如地表地理環(huán)境、河道、工程設(shè)施的分布等。根據(jù)數(shù)據(jù)代表的專題性質(zhì)，定義不同的點、線、面要素，分層組織數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)查詢檢索和分析[6]。所有與地理位置有關(guān)的的空間實體在被定義為辨識要素后，根據(jù)空間實體的屬性信息進行空間圖層分類設(shè)計，例如地理環(huán)境、建筑物外形等屬于面狀要素，河流、道路等屬于線狀要素，井位、水準點等屬于點狀要素。

2.2 屬性數(shù)據(jù)庫

選取MapGIS K9原有的數(shù)據(jù)庫文件，在屬性表DcWorkFlow.mdb相關(guān)字段內(nèi)加入相關(guān)信息，實現(xiàn)屬性庫的建立，或在屬性表內(nèi)編輯擴展所需屬性，以實現(xiàn)用戶權(quán)限管理與數(shù)據(jù)庫配置管理。同時采用空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫在物理分離、邏輯相連的組織形式——屬性數(shù)據(jù)庫中單獨存儲，然后通過關(guān)系（ID碼）與空間數(shù)據(jù)庫相連的方式提高數(shù)據(jù)維護管理的可行性。

2.3 文檔數(shù)據(jù)庫

主要存放非空間數(shù)據(jù)，如相關(guān)法律法規(guī)、防汛預(yù)案等文字性的資料以及河道、河口的照片、錄像等。

3 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

3.1 基礎(chǔ)平臺

基礎(chǔ)平臺功能包括視圖、地圖編輯管理、圖形交互和其他文件管理等功能。視圖功能包括放大、縮小、鷹眼、移動、旋轉(zhuǎn)視圖；地圖數(shù)據(jù)編輯管理包括點、線、面數(shù)據(jù)的添加、刪減、更改等；圖形交互模塊包括圖形的和、交、并、補等運算；其他文件管理即將不同數(shù)據(jù)按照簡單要素類、注記類、對象類、關(guān)系類、要素類5類進行存放，供系統(tǒng)調(diào)取存用，并通過權(quán)限系統(tǒng)，實現(xiàn)了通過辨別登錄者的身份有選擇地分配地圖數(shù)據(jù)權(quán)限及使用權(quán)限，極大地提高了處理問題的準確性，減少了分析及辨別信息的時間和難度，而且通過權(quán)限的分配，提升了系統(tǒng)的保密性、安全性[9]。

基礎(chǔ)平臺功能主要概括為以下3個方面。

1）圖層編輯將實時收集的數(shù)據(jù)，包括Excel等主流數(shù)據(jù)處理軟件所處理的數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入庫中進行儲存、匯總與分析，通過圖層編輯功能，對圖層信息、屬性進行編譯或修改。

2）信息查詢通過雙向查詢模式或?qū)傩圆樵兡Ｊ揭栽黾踊驕p少約束條件、約束區(qū)間的方式，對數(shù)據(jù)庫中信息進行篩選，以表格的形式在窗口呈現(xiàn)，并在數(shù)字地圖上以閃爍聯(lián)動的方式實時顯示目標區(qū)域，客戶也可通過直接點擊圖元，獲取所需信息（圖4）。

3）空間數(shù)據(jù)的分析和處理包括基于地圖信息所計算出的空間地理信息，如任意點間距離、區(qū)域面積、周長（圖5）以及專業(yè)空間分析的應(yīng)用，如緩沖區(qū)分析、各種區(qū)域邏輯關(guān)系分析等（圖6）。

3.2 專用平臺

該系統(tǒng)以河道信息管理的實際應(yīng)用為中心，將系統(tǒng)劃分為3個獨立的數(shù)字信息子系統(tǒng)：河道水情信息管理子系統(tǒng)、河道工程信息管理子系統(tǒng)、河道防汛信息管理子系統(tǒng)。

河道水情信息管理子系統(tǒng)針對河道水情變化，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的查詢、瀏覽、編輯、存儲和管理，并開發(fā)設(shè)計特性設(shè)置、屬性分析和多目標聯(lián)合檢索、專題管理和專題分析等功能模塊。

河道工程信息管理子系統(tǒng)主要以河道中的控制性工程建筑及工況為主要管理內(nèi)容，在實現(xiàn)其數(shù)據(jù)信息的查詢、瀏覽、編輯、存儲、管理的基礎(chǔ)上，進行多目標聯(lián)合檢索、圖形操作與交互輸出等應(yīng)用操作，使得該子系統(tǒng)的功能更全面、科學(xué)。根據(jù)屬性信息的特點將整個子系統(tǒng)功能劃分為4個主要方面：雙向查詢、地圖操作、信息查詢、信息管理。

河道防汛信息管理子系統(tǒng)以河道工程設(shè)施、防汛等方面信息匯總、整理為切入點，通過其數(shù)據(jù)信息的查詢、編輯、屬性分析、多目標聯(lián)合檢索、專題管理與分析等應(yīng)用功能，為操作者提供防汛所需的工程資料、實時汛情及應(yīng)對方案。根據(jù)屬性信息的特點將整個子系統(tǒng)功能劃分為3個主要方面：查詢、預(yù)案分析、法律法規(guī)。圖7為河道防汛子系統(tǒng)中洪水淹沒的三維分析。

4 小結(jié)

系統(tǒng)是以國家水文數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為標準，結(jié)合山西省呂梁市河道管理的實際情況，充分利用MapGIS K9的先進技術(shù)構(gòu)建的河道管理信息及信息共享數(shù)字化平臺?，F(xiàn)代化的河道管理是水利信息化發(fā)展的迫切要求，系統(tǒng)最大限度地滿足河道管理的需求，為用戶提供更及時、全方位、多層次、高質(zhì)量的空間可視化信息服務(wù)，極大地提高了管理者的工作效率，同時具備了較高的穩(wěn)定性、適用性和可擴展性，為構(gòu)建“數(shù)字河道”和河道科學(xué)高效管理提供了新的思路和渠道，可為各地政府部門管理河道、防汛抗旱提供輔助決策支持。近年來GIS得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展，其基于云計算架構(gòu)模式的在線服務(wù)與落地應(yīng)用，標志著GIS發(fā)展正面臨著革命性的轉(zhuǎn)折[10]，MapGIS技術(shù)的迅猛發(fā)展對推動我國河道管理水平的提高與模式的創(chuàng)新具有重要意義。

參考文獻：

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3 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

3.1 基礎(chǔ)平臺

基礎(chǔ)平臺功能包括視圖、地圖編輯管理、圖形交互和其他文件管理等功能。視圖功能包括放大、縮小、鷹眼、移動、旋轉(zhuǎn)視圖；地圖數(shù)據(jù)編輯管理包括點、線、面數(shù)據(jù)的添加、刪減、更改等；圖形交互模塊包括圖形的和、交、并、補等運算；其他文件管理即將不同數(shù)據(jù)按照簡單要素類、注記類、對象類、關(guān)系類、要素類5類進行存放，供系統(tǒng)調(diào)取存用，并通過權(quán)限系統(tǒng)，實現(xiàn)了通過辨別登錄者的身份有選擇地分配地圖數(shù)據(jù)權(quán)限及使用權(quán)限，極大地提高了處理問題的準確性，減少了分析及辨別信息的時間和難度，而且通過權(quán)限的分配，提升了系統(tǒng)的保密性、安全性[9]。

基礎(chǔ)平臺功能主要概括為以下3個方面。

1）圖層編輯將實時收集的數(shù)據(jù)，包括Excel等主流數(shù)據(jù)處理軟件所處理的數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入庫中進行儲存、匯總與分析，通過圖層編輯功能，對圖層信息、屬性進行編譯或修改。

2）信息查詢通過雙向查詢模式或?qū)傩圆樵兡Ｊ揭栽黾踊驕p少約束條件、約束區(qū)間的方式，對數(shù)據(jù)庫中信息進行篩選，以表格的形式在窗口呈現(xiàn)，并在數(shù)字地圖上以閃爍聯(lián)動的方式實時顯示目標區(qū)域，客戶也可通過直接點擊圖元，獲取所需信息（圖4）。

3）空間數(shù)據(jù)的分析和處理包括基于地圖信息所計算出的空間地理信息，如任意點間距離、區(qū)域面積、周長（圖5）以及專業(yè)空間分析的應(yīng)用，如緩沖區(qū)分析、各種區(qū)域邏輯關(guān)系分析等（圖6）。

3.2 專用平臺

該系統(tǒng)以河道信息管理的實際應(yīng)用為中心，將系統(tǒng)劃分為3個獨立的數(shù)字信息子系統(tǒng)：河道水情信息管理子系統(tǒng)、河道工程信息管理子系統(tǒng)、河道防汛信息管理子系統(tǒng)。

河道水情信息管理子系統(tǒng)針對河道水情變化，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的查詢、瀏覽、編輯、存儲和管理，并開發(fā)設(shè)計特性設(shè)置、屬性分析和多目標聯(lián)合檢索、專題管理和專題分析等功能模塊。

河道工程信息管理子系統(tǒng)主要以河道中的控制性工程建筑及工況為主要管理內(nèi)容，在實現(xiàn)其數(shù)據(jù)信息的查詢、瀏覽、編輯、存儲、管理的基礎(chǔ)上，進行多目標聯(lián)合檢索、圖形操作與交互輸出等應(yīng)用操作，使得該子系統(tǒng)的功能更全面、科學(xué)。根據(jù)屬性信息的特點將整個子系統(tǒng)功能劃分為4個主要方面：雙向查詢、地圖操作、信息查詢、信息管理。

河道防汛信息管理子系統(tǒng)以河道工程設(shè)施、防汛等方面信息匯總、整理為切入點，通過其數(shù)據(jù)信息的查詢、編輯、屬性分析、多目標聯(lián)合檢索、專題管理與分析等應(yīng)用功能，為操作者提供防汛所需的工程資料、實時汛情及應(yīng)對方案。根據(jù)屬性信息的特點將整個子系統(tǒng)功能劃分為3個主要方面：查詢、預(yù)案分析、法律法規(guī)。圖7為河道防汛子系統(tǒng)中洪水淹沒的三維分析。

4 小結(jié)

系統(tǒng)是以國家水文數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為標準，結(jié)合山西省呂梁市河道管理的實際情況，充分利用MapGIS K9的先進技術(shù)構(gòu)建的河道管理信息及信息共享數(shù)字化平臺?，F(xiàn)代化的河道管理是水利信息化發(fā)展的迫切要求，系統(tǒng)最大限度地滿足河道管理的需求，為用戶提供更及時、全方位、多層次、高質(zhì)量的空間可視化信息服務(wù)，極大地提高了管理者的工作效率，同時具備了較高的穩(wěn)定性、適用性和可擴展性，為構(gòu)建“數(shù)字河道”和河道科學(xué)高效管理提供了新的思路和渠道，可為各地政府部門管理河道、防汛抗旱提供輔助決策支持。近年來GIS得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展，其基于云計算架構(gòu)模式的在線服務(wù)與落地應(yīng)用，標志著GIS發(fā)展正面臨著革命性的轉(zhuǎn)折[10]，MapGIS技術(shù)的迅猛發(fā)展對推動我國河道管理水平的提高與模式的創(chuàng)新具有重要意義。

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[10] 劉 萍，趙國俊，王 超.基于GIS平臺的水利信息化應(yīng)用與大學(xué)生創(chuàng)新實踐教育[J].中國水運，2013，13（3）：61-62.

3 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

3.1 基礎(chǔ)平臺

基礎(chǔ)平臺功能包括視圖、地圖編輯管理、圖形交互和其他文件管理等功能。視圖功能包括放大、縮小、鷹眼、移動、旋轉(zhuǎn)視圖；地圖數(shù)據(jù)編輯管理包括點、線、面數(shù)據(jù)的添加、刪減、更改等；圖形交互模塊包括圖形的和、交、并、補等運算；其他文件管理即將不同數(shù)據(jù)按照簡單要素類、注記類、對象類、關(guān)系類、要素類5類進行存放，供系統(tǒng)調(diào)取存用，并通過權(quán)限系統(tǒng)，實現(xiàn)了通過辨別登錄者的身份有選擇地分配地圖數(shù)據(jù)權(quán)限及使用權(quán)限，極大地提高了處理問題的準確性，減少了分析及辨別信息的時間和難度，而且通過權(quán)限的分配，提升了系統(tǒng)的保密性、安全性[9]。

基礎(chǔ)平臺功能主要概括為以下3個方面。

1）圖層編輯將實時收集的數(shù)據(jù)，包括Excel等主流數(shù)據(jù)處理軟件所處理的數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入庫中進行儲存、匯總與分析，通過圖層編輯功能，對圖層信息、屬性進行編譯或修改。

2）信息查詢通過雙向查詢模式或?qū)傩圆樵兡Ｊ揭栽黾踊驕p少約束條件、約束區(qū)間的方式，對數(shù)據(jù)庫中信息進行篩選，以表格的形式在窗口呈現(xiàn)，并在數(shù)字地圖上以閃爍聯(lián)動的方式實時顯示目標區(qū)域，客戶也可通過直接點擊圖元，獲取所需信息（圖4）。

3）空間數(shù)據(jù)的分析和處理包括基于地圖信息所計算出的空間地理信息，如任意點間距離、區(qū)域面積、周長（圖5）以及專業(yè)空間分析的應(yīng)用，如緩沖區(qū)分析、各種區(qū)域邏輯關(guān)系分析等（圖6）。

3.2 專用平臺

該系統(tǒng)以河道信息管理的實際應(yīng)用為中心，將系統(tǒng)劃分為3個獨立的數(shù)字信息子系統(tǒng)：河道水情信息管理子系統(tǒng)、河道工程信息管理子系統(tǒng)、河道防汛信息管理子系統(tǒng)。

河道水情信息管理子系統(tǒng)針對河道水情變化，實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的查詢、瀏覽、編輯、存儲和管理，并開發(fā)設(shè)計特性設(shè)置、屬性分析和多目標聯(lián)合檢索、專題管理和專題分析等功能模塊。

河道工程信息管理子系統(tǒng)主要以河道中的控制性工程建筑及工況為主要管理內(nèi)容，在實現(xiàn)其數(shù)據(jù)信息的查詢、瀏覽、編輯、存儲、管理的基礎(chǔ)上，進行多目標聯(lián)合檢索、圖形操作與交互輸出等應(yīng)用操作，使得該子系統(tǒng)的功能更全面、科學(xué)。根據(jù)屬性信息的特點將整個子系統(tǒng)功能劃分為4個主要方面：雙向查詢、地圖操作、信息查詢、信息管理。

河道防汛信息管理子系統(tǒng)以河道工程設(shè)施、防汛等方面信息匯總、整理為切入點，通過其數(shù)據(jù)信息的查詢、編輯、屬性分析、多目標聯(lián)合檢索、專題管理與分析等應(yīng)用功能，為操作者提供防汛所需的工程資料、實時汛情及應(yīng)對方案。根據(jù)屬性信息的特點將整個子系統(tǒng)功能劃分為3個主要方面：查詢、預(yù)案分析、法律法規(guī)。圖7為河道防汛子系統(tǒng)中洪水淹沒的三維分析。

4 小結(jié)

系統(tǒng)是以國家水文數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為標準，結(jié)合山西省呂梁市河道管理的實際情況，充分利用MapGIS K9的先進技術(shù)構(gòu)建的河道管理信息及信息共享數(shù)字化平臺?，F(xiàn)代化的河道管理是水利信息化發(fā)展的迫切要求，系統(tǒng)最大限度地滿足河道管理的需求，為用戶提供更及時、全方位、多層次、高質(zhì)量的空間可視化信息服務(wù)，極大地提高了管理者的工作效率，同時具備了較高的穩(wěn)定性、適用性和可擴展性，為構(gòu)建“數(shù)字河道”和河道科學(xué)高效管理提供了新的思路和渠道，可為各地政府部門管理河道、防汛抗旱提供輔助決策支持。近年來GIS得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展，其基于云計算架構(gòu)模式的在線服務(wù)與落地應(yīng)用，標志著GIS發(fā)展正面臨著革命性的轉(zhuǎn)折[10]，MapGIS技術(shù)的迅猛發(fā)展對推動我國河道管理水平的提高與模式的創(chuàng)新具有重要意義。

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