渭南防汛指揮地理信息系統(tǒng)的研發(fā)和實現(xiàn)

謝 紅，贠建明

(陜西省基礎地理信息中心，陜西西安710054)

渭南防汛指揮地理信息系統(tǒng)的研發(fā)和實現(xiàn)

謝 紅，贠建明

(陜西省基礎地理信息中心，陜西西安710054)

渭南防汛指揮地理信息系統(tǒng)是根據(jù)渭南地區(qū)歷年水文資料及防汛業(yè)務需求，對基礎地理、防汛專題等空間數(shù)據(jù)、水雨情等實時信息進行整合處理和有效集成，并基于開放性的面向服務的B/S架構體系、空間和屬性數(shù)據(jù)一體化、多源數(shù)據(jù)無縫集成的建庫理念，實現(xiàn)了融信息采編、信息監(jiān)測、決策支持等為一體的防汛指揮地理信息系統(tǒng)。介紹了該系統(tǒng)的設計、研發(fā)思路及功能實現(xiàn)，項目成果為提高流域防汛決策及指揮能力、減少洪澇災害損失提供了技術保障。

防汛指揮及決策；系統(tǒng)研發(fā)；GIS

陜西省渭南市地處黃、渭、洛三河交匯處，近年來，由于渭河下游庫區(qū)泥沙淤積等原因，形成南高北仰中間凹的特殊地理位置，傳統(tǒng)的防汛工程只能被動抵御。為了應對特大洪水威脅，最大限度地保障人民生命財產(chǎn)安全，提高防汛管理的實時性、有效性及準確性，通過采用最新的地理信息系統(tǒng)、三維仿真、數(shù)據(jù)庫等信息化技術，集成基礎地理信息、防汛專題信息及各種屬性數(shù)據(jù)，建立集信息采集、管理、更新、維護、分析、輔助決策等為一體的防汛指揮地理信息系統(tǒng)，可以在充分發(fā)揮現(xiàn)有防汛工程作用的同時，全面實現(xiàn)防汛工作的信息化，防汛決策、指揮的科學化。

1 系統(tǒng)設計思路

1.1 系統(tǒng)總體架構

渭南防汛指揮地理信息系統(tǒng)采用立體多層體系架構，整個系統(tǒng)是由網(wǎng)絡設施層、軟硬件平臺層、數(shù)據(jù)存儲層、數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務邏輯層、Web表現(xiàn)層和系統(tǒng)應用層等7個層次構成，系統(tǒng)各層次既相互獨立又相互聯(lián)系，共同支撐系統(tǒng)的運轉。層次間以服務流為紐帶，集成后達到各層次、子系統(tǒng)間業(yè)務邏輯高內聚、物理實現(xiàn)低耦合的目標。系統(tǒng)總體邏輯結構如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)功能設計

系統(tǒng)功能設計采用“5+1”結構，分別由6個子系統(tǒng)來實現(xiàn)，各子系統(tǒng)在表現(xiàn)上相互獨立，在內部邏輯上相互依存、協(xié)同工作。

1）防汛電子地圖子系統(tǒng)。基于Adobe Flex的RIA技術研發(fā)，系統(tǒng)主要功能包括：地圖的縮放顯示、快速定位、實時標繪、基于電子地圖直接進行防汛指揮和部署，對地形進行面積、距離測量等。

2）水雨情實時監(jiān)測子系統(tǒng)。基于Asp.Net、Ado. Net及相關異構系統(tǒng)集成的技術研發(fā)，主要功能包括：水文站、水位站、河道、雨量監(jiān)測站等有關水雨情的實時、整編信息查詢及關系圖表顯示。

圖1 系統(tǒng)總體邏輯結構圖

3）防汛決策支持子系統(tǒng)。基于 Skyline三維引擎結合ArcGIS 3D分析模塊的研發(fā)，主要功能包括：各級各類防汛預案的三維展示、交互式三維仿真漫游、防汛專題要素快速檢索及防汛專題要素快速飛行定位、相關的計算及分析評估等。

4）防汛電子預案子系統(tǒng)。基于Asp.Net動態(tài)網(wǎng)頁的技術研發(fā)，主要功能包括：渭河、洛河、黃河各級防洪預案的交互展示、集成管理。

5）防汛信息維護子系統(tǒng)。基于 Asp.Net和 Ado. Net的技術研發(fā)，主要功能包括：各類防汛專題信息的錄入、編輯，圖文視頻等附件維護以及相關地圖信息更新。

6）安全管理子系統(tǒng)。基于 Asp.Net和 Ado.Net的技術研發(fā)，主要功能包括：子系統(tǒng)、功能模塊、系統(tǒng)功能、用戶、角色、用戶角色授權、日志審計管理及審核認證等。

1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要分為矢量數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)。矢量數(shù)據(jù)采用Geodatabase個人數(shù)據(jù)庫方式存儲，屬性數(shù)據(jù)采用SQL server數(shù)據(jù)庫存儲，多媒體數(shù)據(jù)以文件方式存儲。為了實現(xiàn)矢量數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的關聯(lián)，按照國家、行業(yè)、部門、企業(yè)的級別順序，遵循科學性、唯一性、實用性、規(guī)范性、完整性和可擴充性等原則進行編碼設計。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫共設計表格45個，直接和防汛業(yè)務密切相關的表格24個，對系統(tǒng)運行起支撐作用的輔助表格21個。部分業(yè)務數(shù)據(jù)和地圖數(shù)據(jù)因業(yè)務需要擬采用文件格式存儲，其格式遵循水利行業(yè)標準和測繪標準執(zhí)行。

1.4 系統(tǒng)接口設計

為確保各子系統(tǒng)采用共同的信息基礎，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)存儲級別設計了統(tǒng)一的編碼規(guī)則，同一防汛專題要素的地圖、圖形、視頻、文字及其他屬性信息均基于該統(tǒng)一編碼進行關聯(lián)，從存儲結構上保證了各類信息能夠關聯(lián)為一個整體為防汛指揮工作服務。在系統(tǒng)建模層面，采用完全面向對象的設計方法對數(shù)據(jù)庫中存儲的防汛專題要素進行建模，采用Linq To Sql的ORM映射技術實現(xiàn)。在軟件編碼開發(fā)層面，采用面向對象的程序設計方法，確保程序結構復用度高，能夠適應未來擴展的需要。

2 系統(tǒng)關鍵技術

1）采用ORM建模技術。通過采用.NET3.5框架中最新引入的Linq To SQL高效對象關系建模技術，使整個系統(tǒng)在模型層次完全面向對象化，避免了傳統(tǒng)的基于SQL語句編程引發(fā)的潛在的運行異常，并給整個系統(tǒng)的面向對象化設計、開發(fā)打下基礎。

2）建立數(shù)據(jù)審核與同步機制。針對分布數(shù)據(jù)采集可能潛在的數(shù)據(jù)版本混亂問題，專門設計了獨特的數(shù)據(jù)審核與同步機制，使管理員能夠在后臺有效監(jiān)控各級用戶對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的修改、更新、刪除等。

3）采用RIA開發(fā)技術。廣泛采用Flex RIA技術，大幅度提高了系統(tǒng)易用性和用戶使用體驗。

4）采用基于SOA的二三維GIS集成技術。創(chuàng)新性地使用一三維仿真動畫技術展示淹沒效果的需求，在Web瀏覽時模擬實現(xiàn)了洪水淹沒推演的效果，提供了淹沒面積計算、滯洪量分析功能，為災情評估提供了可靠的工具。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

3.1 建設環(huán)境

系統(tǒng)開發(fā)的流程主要包括項目設計、數(shù)據(jù)處理、防汛綜合數(shù)據(jù)庫建設、地圖配置、系統(tǒng)功能研發(fā)、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)部署和試運行。結合系統(tǒng)的總體架構，選擇以下工作環(huán)境：

服務器：IBM 3650服務器，Cisco交換機；

操作系統(tǒng)：Windows Server 2003，Windows XP；

數(shù)據(jù)庫：SQL Server 2005，Access，Personal Geodatabase；

開發(fā)軟件：Visual Studio 2008，ArcGIS Server 9.2，F(xiàn)lex Builder，Skyline TerraExplorer Pro；

GIS軟件：ArcGIS Desktop/Server 9.3，Skyline TerraExplorer Pro 5.1；

瀏覽器：IE6.0/7.0，F(xiàn)ireFox等。

3.2 功能實現(xiàn)

系統(tǒng)面向防汛業(yè)務管理和防汛決策指揮業(yè)務的實際需求，通過防汛電子地圖子系統(tǒng)，可實現(xiàn)對各類地物及專題信息的快速綜合查詢、定位和瀏覽。通過水雨情實時監(jiān)測子系統(tǒng)，用戶可根據(jù)需要對測站、河流水情、水情特征值、多站及半站任意時段等信息進行查詢、圖表顯示、輸出、打印等。通過防汛決策支持子系統(tǒng)，可實現(xiàn)防汛專題要素快速飛行定位，距離、高度、面積量算，實現(xiàn)通視、剖面分析、等高線生成、災情評估、淹沒推演演示等。通過防汛電子預案子系統(tǒng)，可實現(xiàn)已有防御洪水災害預案的收集、整理和匯編，實現(xiàn)各類防洪預案附件資料交互展示、集成管理等。通過防汛信息維護子系統(tǒng)，可利用基礎數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理到數(shù)據(jù)庫更新的工具，實現(xiàn)信息采編、更新與維護。通過安全管理子系統(tǒng)，可實現(xiàn)整個系統(tǒng)的安全管理，確保信息安全，建成后系統(tǒng)的部分運行截圖如圖2、圖3所示。

圖2 電子地圖子系統(tǒng)

圖3 決策支持子系統(tǒng)

4 結 語

渭南防汛指揮地理信息系統(tǒng)是一個為有效整合、集成現(xiàn)有基礎地理信息、防汛專題及水雨工情等信息而構建的集信息采編、防汛預警及輔助決策為一體的及時、準確和可視化的綜合信息平臺。系統(tǒng)建成后，在2010年7月、2011年7月應對陜西遭遇100年一遇的強降雨和50年一遇的暴雨洪澇災害的防汛指揮決策中發(fā)揮了重要作用。

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Research and Development on Weinan Geographic Information System of Flood Prevention Decision

by XIE Hong

According to the hydrological data of flood control in past years of Weinanand therelated businessneeds,WeinanGeographic Information System of flood control command integrates spatial data such as geographic information,flood control project data with real-time information such as rainfall information.Based on the open service-oriented B/S architecture,the system realized information gathering,information monitoring and decision supporting by following the concept of spatial and attribute data integration as well as seamless integration of multisource data in one database.This article introduced the design,development idea and theimplementation on Weinan Geographic Information System of flood control command.Relevant results can provide strong technical support on reducing flood damage,and on improving the capacity of watershed flood control command.

flood control command，system development，GIS

2011-10-27

P208

B

1672-4623(2012)02-0004-02

謝紅， 高級工程師，研究方向為 GIS系統(tǒng)研發(fā)及GIS項目管理。