一種基于Map X控件的快速雨量等值線繪制技術及應用

□趙 娜 □雪 剛(河南省沙潁河流域管理局)

等值線是一種十分常用的表現對象空間分布的工具，在地形分析、地下水位分析、環境污染濃度分析等很多方面有廣泛的應用。近年來，GIS技術的出現與發展，為地理對象的空間現實和分析提供了強有力的工具，并且隨著該技術在水利行業應用領域不斷擴大，已經成為水利信息化不可缺少的重要組成部分。成功調度決策的前提是建立在大量的信息基礎之上的，而實時雨情是做好此項工作的重要因素之一，因此，實時雨量分布圖的繪制十分有必要。

1 等值線繪制的基礎

1.1 地理信息系統的概念

地理信息系統是以采集、存儲、管理、描述和分析與地球表面及空間地理分布有關數據的信息系統。它是以地理空間數據庫為基礎，在計算機硬件、軟件環境支持下，對空間相關數據進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并采用地理模型分析方法，適時提供多種空間和動態的地理信息，為地理研究、綜合評價、管理、定量分析和決策服務而建立的一類計算機應用系統。

1.2 基于ActiveX（OCX）技術的可編程控件——MapX

Maplnfo MapX是Maplnfo產品家族中方便快捷、功能強大的OCX組件，提供了真正的對象聯接與嵌入控件，開發人員可以使用標準的編程語言如VB、VC++、Delphi或者VFP,根據用戶的特殊需求，將地圖對象集成各種各樣新的或者已有用系統當中。MapX是一個基于ActiveX（OCX）技術的可編程控件。它使用與Maplnfo Professional一致的地圖數據格式，并實現了大多數Maplnfo Professional的功能。MapX為開發人員提供了一個快速、易用、功能強大的地圖化組件。在 VB，Delphi，PowerBuilder，VC 等可視化開發環境中，只需在設計階段將MapX控件放入窗體中，并對其進行編程，設置屬性或調用方法或相應事件，即可實現數據可視化、專題分析、地理查詢、地理編碼等豐富的地圖信息系統功能。

1.3 基于OLE鏈接的等值線制作軟件Surfer

傳統手工繪制等值線的方法不僅工作效率低，繪制精度也無法保證，最終會被微機自動化繪制方式所取代。用微機繪制等值線，最關鍵一點是對原始數據進行格網化插值。格網化是指采用一定的格網化方法（即數學模型）對不規則分布的原始數據點進行插值，生成在原始數據分布范圍內規則間距的數據點分布。因此，數學模型是繪制等值線的核心。目前，繪制等值線的軟件不少，但是它們往往是為滿足各自的需要而以小程序的形式開發出來，采用單一的數學模型，功能比較簡單，適用性不廣。因此，在設計時采用了美國金軟件公司出品的專業等值線繪制軟件—Suefer來完成等值線的繪制。Suefer8.0采用了10數學模型，涵蓋了常用的等值線繪制模型，主要包括距離倒數乘方法、最小曲率法、Kriging法、多元回歸法、三角網/線性插值法、徑向基本函數法、謝別德法等算法。每種數學模型都有其相關的參數設置。通過對數學模型的選擇和進行靈活的參數設置，可以繪制各種類型的等值線圖。

VFP在水利行業的應用可以說無孔不入，它以簡單易學、數據管理功能強大的優勢而在水利行業廣泛應用。現以VFP為開發平臺，MapX為主要地圖控件，對Suefer進行OLE調用，實現實時降雨分布的等值線繪制與顯示。

2 等值線繪制的實現方法

2.1 軟件框架結構

安裝完MapX控件后，就可以利用VFP進行程序設計了。首先將已做好的基礎圖層在系統初始化時調入，然后從SQL Server數據庫中對選擇時間的降雨量進行過濾，接著以OLE方式調用Suefer進行等值線繪制，然后導出MIF文件并進行格式轉換，最后將轉換后的等值線調入即可。主要的框架如圖1所示。

圖1 等值線繪制流程圖

2.2 框架主要模塊分析

調入基礎地理圖層：一般有2種方法，一種是利用MapX控件提供的圖層添加函數，將需要顯示的基礎圖層一一添加進去并設置好投影方式（一般均使用地球坐標系）以及各相關屬性；另一種方法是在程序設計時直接預先設置好基礎地理圖層，然后保存為gst文件在系統初始化時直接進行調用。這2種方法各有優缺點，第一種方法優點是圖層添加靈活，可隨時進行圖層的更改，缺點是效率低；第二種方法與第一種方法相反。考慮到沙潁河流域的實際情況，在具體設計時采用了第二種方法實現。

雨量數據的選取：由于雨量數據經過處理后均保存在局域網的SQL Server服務器上，因此在選取雨量時系統自動建立SQL鏈接進行數據過濾，并將結果返回到臨時數據表中。在具體設計時，提供了多種選擇方式，可以通過逐時段進行實時降雨的累積選取，也可一日或多日進行選取。

數據文件生成：有了雨量數據信息后，為便于后面的數據調用，將各測站的地理位置信息加入到臨時數據表，然后將包含了地理信息的數據表導出為純文本格式。至此，數據準備工作完成。

2.3 數據后期處理

利用OLE方法調用Suefer，按照上面導出的文件中的數據、指定的數學模型、等值線序列以及等值線光滑程度等參數進行等值線繪制，然后將等值線以Maplnfo的MIF格式輸出圖形文件。由于Suefer有多種數學模型可以選擇，等值線的光滑程度也可設定，所以在繪制等值線時，可以根據不同的精度需要，選擇合適的數學模型和光滑程度進行繪制。在設計時默認使用了克里格算法。并對生成的MIF文件進行進一步處理，使其坐標系與基礎圖層的坐標系一致。

由于MapX不能直接使用MIF格式的文件，故需要對文件進行轉換，即將MIF格式文件轉換為Maplnfo TAB文件，然后將轉換后的文件作為MapX控件中一個新的圖層導入。這樣就完成了實時降雨等值線繪制并完美地與地理信息系統結合在了一起。

3 應用實例

河南省沙潁河流域是河南省的防汛重點之一，由于流域所處的我國南北地帶的氣候和地形過渡地帶，汛期降雨相對集中上游洪峰暴漲暴落，遇見期短，防汛壓力很大，因此實時降雨的分布以及降雨走向是進行預報決策的重要依據，如手工繪制實時降雨等值線圖，費時費力，也遠遠不能滿足防汛決策的需要，為了與已有的其它防汛信息軟件進行銜接，采用了VFP+MapX技術利用OLE技術實現了本流域的實時降雨分布圖的繪制與顯示，如圖2。

圖2 2010年7月21日日雨量等值線圖（局部放大）

實踐證明，該方法實現簡單，繪制精度高，并且可利用多種數學模型快速完成等值線的繪制工作。同時，利用此項技術可以實現其前期影響雨量的分布情況，也可推廣到地下水、地形分析、水污染濃度分布等各種相關的應用，因此，具有較強的實用性和可推廣性。