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基于GIS 的地下水空间分析系统的设计3

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基于GIS 的地下水空间分析系统的设计3 首都师范大学学报 (自然科学版) 第 26 卷  第 1 期 2005 年 3 月 Journal of Capital Normal University (Natural Science Edition) Vol. 26 ,No. 1 Mar.  2005 基于 GIS 的地下水空间分析系统的设计 3 朱少霞1  诸云强2  孙  颖3 (11 首都师范大学资源环境与旅游学院 北京 100037 ;21 中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101 ; 31 北京市地质工程勘察研究院水资源研...

基于GIS 的地下水空间分析系统的设计3
首都师范大学学报 (自然科学版) 第 26 卷  第 1 期 2005 年 3 月 Journal of Capital Normal University (Natural Science Edition) Vol. 26 ,No. 1 Mar.  2005 基于 GIS 的地下水空间分析系统的设计 3 朱少霞1  诸云强2  孙  颖3 (11 首都师范大学资源环境与旅游学院 北京 100037 ;21 中国科学院地理科学与资源研究所 北京 100101 ; 31 北京市地质工程勘察研究院水资源研究所 北京 100037) 摘 要   以往的地下水管理信息系统主要是在商用地理信息系统软件平台上开发出来的 ,其专业应用模型与系统平台 之间不能实现无缝集成. 鉴于此 ,笔者设计实现了基于组件式地理信息系统技术的地下水空间管理系统 ,实现了地 下水空间管理模型与地理信息系统之间的有机集成. 在 ESRI公司生产的地理信息系统组件 (MapObjects)基础上 ,开 发出具有通用地理信息系统功能和地下水空间管理功能的应用型信息系统. 在该系统支持下 ,用户可以实现地下 水资源计算、分析和评价等的常用功能. 在 Visual Basic 开发环境下 ,利用 OpenGL 的 关于工期滞后的函关于工程严重滞后的函关于工程进度滞后的回复函关于征求同志党风廉政意见的函关于征求廉洁自律情况的复函 数库和数据库引擎 (ADO) 在 系统中实现了三维可视化以及系统与常用关系数据库的数据通讯. 关键词 :组件技术 , 地下水 , 地理信息系统 , 控件 1 中图分类号 :TP 392 收稿日期 :20042022103 基金项目 :国土资源大调查“首都地区地下水资源和环境调查 评价”项目资助. 0  引 言 随着地理信息系统 ( GIS) 技术的日新月异 , GIS 在地下水资源管理中的应用也日趋广泛. 国内外一 些研究机构纷纷在地理信息系统基础上开发研制地 下水资源管理信息系统. 比较有代 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 性的地下水资 源管理信息系统有 :荷兰地学研究所 (1992) 研制的 综合性区域水文地质信息系统 ( REGIS) ,北京市地 质工程勘察院 (1996)建立的北京市平原区地下水资 源信息系统 ,广州市水利局 (2000) 建立了广州市水 资源管理信息系统 (WRMIS) ,宫辉力等 (1996) 研制 的郑州市水资源管理决策支持系统 ( ZZWEMDSS) , 陈刚等 (2000)研制的基于 GIS 的水资源管理信息系 统 ,等等. 上述信息系统的建立 ,极大地提高了水资 源管理工作的效率和水平 ,但是 ,这些信息系统和其 它基于 GIS 的应用型信息系统一样存在着二点不 足 :一是系统中 GIS 与专业应用模块集成多采用松 散藕合 ,即使在紧密藕合的集成方式下 ,专业数据与 GIS的数据格式仍然不同 ,进行两种数据格式的通 讯时必须通过人工的干预 ,没有充分发挥 GIS 强大 的空间分析功能 ;二是针对分布、异构的计算环境 , 传统 GIS应用系统可移植性差、可重用性不高 ,而且 受 GIS软件平台自身的影响. 针对 GIS领域这一应用研究现状 ,为了满足日 益增长的 GIS应用需求 ,一些地理信息系统生产厂 家为用户开发了地理信息系统组件 (COMGIS) . 在可 视化开发环境中 ,用户可以根据实际需要把地理信 息系统组件作为控件在用户开发的应用程序中使 用 ,从而实现了应用程序与地理信息系统之间的无 缝集成. 应用组件式地理信息系统技术 ,笔者研制了地 下水管理信息系统. 实现了地理信息系统和地下水 管理专业模型的有机集成. 1  系统数据流程分析 多种来源的数据极大的丰富了地下水领域的信 息 ,同时也带来了数据格式、投影方式不统一等方面 的问题. 输入、处理、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化、输出应用这些数据将贯 穿系统的始终 ,围绕数据的流动方可设计出合理的 系统框架. 因此 ,在地下水空间分析系统中 ,数据的 © 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. 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All rights reserved. http://www.cnki.net 水属性数据管理子系统主要对地下水属性数据进行 录入、编辑、查询、统计分析等. 地下水信息管理子系 统为空间分析子系统提供数据 ,空间分析子系统从 信息管理子系统中析取数据进行评价分析并给出辅 助决策意见. 212  系统功能设计 根据系统的需求分析和总体结构 ,各子系统的 功能分别设计如下 : 1)空间分析决策子系统功能设计 空间分析决策子系统主要进行对地下水资源环 境进行评价 ,从而为地下水开发作出辅助意见 ,其主 要功能有 :地下水专题图显示 :图形信息查询 ;地下 水资源环境状况分析评价 ;地下水开发利用辅助决 策等. 2)图形数据管理子系统功能设计 图形数据管理子系统主要是对地下水图形数据 进行储存管理编辑 ,同时包括一些地下水的专业应 用功能 ,具体来说包括三大功能 :通用地理信息、专 业应用和图形库管理功能. 通用地理信息功能是指常用的 GIS 软件功能 , 包括 :新建图层 ;图层显示浏览 (多个图层的叠加显 示 ,调整图层顺序 ,图层的放大、缩小、漫游) ;图形数 据编辑 (点、线、面编辑 ,图层样式编辑) ;属性表管理 (表字段管理、表记录管理) ;数据的双向查询 (由图 形查属性 ,由属性查图形) ;强大的空间分析功能 (缓 冲区分析、邻近分析、穿越分析、叠加分析) ;常用地 图投影方式之间的相互转换 ;统计图和专题图的制 作等. 专业应用功能主要是进行地下水资源量的计 算 ,包括完成地下水资源量计算过程中的一系列工 程 ,如岔气属性数据库中的动态观测孔数据直接生 成观测孔图层 ,实现了观测孔年地下水位趋势线的 自动绘制 ,等水位线的自动生成 ,地下水垂补量计算 等. 系统可按两种方式 (向导式和分项计算) 进行补 给量 (垂补量、侧给量等) 和消耗量 (地下水溢出量、 蒸发量、侧向流出量、开采量等) 和地下水年储存变 化量的计算. 另外 ,系统还提供了与地下水数值模拟 模型的接口 ,可为模拟模型的数据进行预处理 ,对模 型进行统一的管理. 图形库管理主要是对图形数据库进行管理 ,包 括 :图形入库 ;图形库管理 ,新建图形度、删除图形 库 ;图形表管理 ,新建表、删除表、修改表结构 ;图形 快速定位浏览等. 3)属性数据管理子系统功能设计 属性数据管理子系统主要是对地下水属性数 据、社会统计数据、野外观测、实验测试数据等进行 管理 ,包括二部分功能 :数据库管理基本功能和专业 应用功能. 数据库管理基本功能主要有 :属性数据库管理 , 添加数据库、删除数据库、数据库表结构修改 ;属性 表管理 ,表记录的录入、编辑修改、删除、排序 ;属性 数据查询 ,简单查询、复杂查询、用户自定义查询语 句 ;数据导入导出功能等. 专业应用功能 ,包括 :专业报表定制 ,水质报表、 水位报表、土质试验成果报表等 ;统计图表功能 ,产 生二种统计图表 :取样分析数据统计图 ,将水质数据 中的各水质评价指标按时序以二维或三维的柱状或 曲线图表达 ;专业统计图 ,将一系列指定数据表中的 数据 ,包括降水观测数据、蒸发站观测数据、河流量 观测数据和开采井地下水开采量数据按单年、多年 变化序列或多年同期对比情况以二维或三维的柱状 或曲线图表达 ;制作钻孔资料柱状图 ,按指定数据表 中数据绘制钻孔结构剖面图 ,并提供打印输出功能 ; 水质检验 ,对数据库中水质数据按不同孔号进行水 质检验 ,并列出检验结果 ;模型分析功能 ,根据各单 位、各专家在实践中应用的算法、模型和研究思想 , 与计算机技术相结合 ,提供一元线性回归分析、半对 数相关、对数相关、多项式回归分析、多元线性回归 分析等几种在水资源研究领域中常用的回归分析模 型 ,所用数据可通过手工或者从数据库导入的方式 对数据进行分析等. 3  系统集成方案 系统集成一般有两种方式 :对等式集成和嵌入 式集成. 对等式集成属于松散集成方式 ,主要有三种 方式 :标准交换文件方式、空间数据库方式和空间数 据处理工具包方式. 标准交换文件方式通过标准的 数据中介文件实现数据的共享 ,可充分利用现有地 下水软件 (如 Feeflow、Sufer 等) 实现地下水数据的处 理 ,同时又便于用高级语言开发新的专业模块 ,是目 前常用的集成方式. 这种方式比较容易实现 ,但时间 和空间效率均不高. 空间数据库方式是通过直接访 问 GIS的数据库而获得数据共享的一种方法 ,与标 准交换文件方式相比 ,具有较高的时空效率. 但它要 求开发者必须非常清楚 GIS空间数据库的内部数据 结构. 空间数据处理工具包方式通过隐含地与 GIS 011 首都师范大学学报 (自然科学版) 2005 年 © 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 空间数据库连接 ,提供一套数据类型定义及数据处 理功能 ,具有较高的效率 ,但该方式界面不够友好 , 不利于用户使用. 嵌入式数据集成是在系统中嵌入 专业控件或通过 OLE技术 ,通过接口将各控件组合 在一起 ,属于紧密集成方式. 该方式能充分利用各控 件本身所具有的资源 ,具有较高的效率. 本文所设计的系统是一个以地理信息系统为中 心的地下水空间分析系统 ,子系统之间采用对等集 成方式集成. 其中系统与其它软件的数据交换采用 标准文件方式 ,子系统之间的数据交换采用空间数 据库方式 ,子系统内部各功能模块采用嵌入式集成 方式. 地下水空间分析系统集成方案如图 4 所示. 其 中地理信息系统不仅为决策支持系统提供一个数据 分析和表达的直观平台 ,而且为决策支持系统中多 图 4  系统集成 模型组合建模提供高效的空间分布式地下水参数的 输入、组织和前、后处理功能. 整个系统在 Visual Basic (VB) 开发环境下集成 , 借助美国 ESRI 公司推出的地理信息系统控件 MapObject (MO)实现图形数据的操作 ,通过 Active 数 据对象 (ADO) 、数据访问对象 (DAO) 访问底层数据 库 ,底层数据库采用 SQLSERVER 构建. 调用动态函 数库 (DLL) 的方式实现专业应用模型与 VB、MO 之 间数据传递和数据表现 ,并且构成统一的无缝界面. 具有数据文件共享、统一界面、不依赖于任何 GIS 软 件等特点. 4  结 语 利用组件技术进行地理信息系统的二次开发具 有开发周期短、成本低 ,无需额外的 GIS二次开发语 言、可与专业应用模型无缝集成等优点 ,因此组件地 理信息系统以成为当前地理信息系统已成为当前地 理信息系统二次开发的主要模式. 在 VB 环境下嵌 入MO 控件 ,可实现通用的 GIS 功能和专业应用功 能 ,在此基础上开发的地下水资源空间分析系统 ,可 对地下水资源、水环境数据进行科学管理 ,图形与属 性数据的双向查询 ;可对任意空间区域进行查询分 析 ,在此基础上作出的评价 ,可以为地下水管理、开 发提供科学的决策依据. 参 考 文 献 1  陈刚. 基于 GIS的区域“地下水 - 环境”综合管理决策支持系统 - 以河北东部平原为例. 中国地质大学博士学位论文 , 2000 2  候杰 ,王宪成 ,傅延东 . 长春地区地下水资源管理决策系统. 长春科技大学学报. 1999 ,29(3) :263~266 3  宫辉力 ,林学钰 ,廖资生 . 城市水资源 - 环境管理决策支持系统. 西安 :西安地图出版社 . 1996 4  诸云强 ,宫辉力 ,赵文吉 ,朱少霞 ,贾萍. 基于组件技术的地理信息系统二次开发 - 以地下水资源空间分析系统为例. 地理与地理信息科学. 2003 ,19(1) :l6~19 5  陈刚 ,陈植华 ,李门楼 ,高云福 ,徐恒力 . 基于 GIS的水资源管理信息系统. 水文地质工程地质 ,1998 ,6 :4~6 6  Shuming Bao ,Luc Anselin ,Doug Martin ,Diana Stralberg. Seamless integration of spatial statistics and GIS:The S2PLUS for ArcVrew and the S + Grassland Links. Geographical Systems. 2000 ,2 :287~306 7  吕武 ,张国土 . 区域地下水信息管理系统研究. 解放军测绘学院学报. 1995 ,12(1) :70~72 8  王凯军 ,徐蕾 ,曹建志 . 吉林省地下水资源地理信息系统研究. 吉林水利. 2000 ,4 :5~7 9  方淑芬 . 浅析地下水资源管理信息系统设计思路. 北京水利. 2000 ,6 :23~24 111第 1 期 朱少霞等 :基于 GIS的地下水空间分析系统的设计 © 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net Designing of Ground Space Analyse Information System Zhu Shaoxia1  Zhu Yunqiang2  Sun Ying3 (11The Key Lab of Resource ,Environment and GIS in Beijing , Beijing  100037 ; 21Institute of Geographical Sciences and Natural Resources Research ,CAS. ,Beijing  100101 ; 31The Water Resource Institute of Geology Engineer Reconnaissance Academe in Beijing , Beijing  100037) Abstract Anciently , Groundwater Management Information System was based on commercial GIS software platform that the special application model cannot seamlessly integrate with system platform. Therefore , we design and complete Groundwater Space Management System based on COM technology that can integrate Groundwater Space Management Model with GIS. We develop the system including the function of GIS and Groundwater Space Management by means of MapObjects invented by ESRI. Using this system , users can perform the calculation , the analysis and evaluating of groundwater resource and so on. Supported by Visual Basic ,the system can accomplish the three dimensions visualization and the communication of database by OpenGL and ADO. Key words :COM technology , groundwater , GIS , OCX. 作者简介  朱少霞 (1976 - ) ,女 ,新疆乌鲁木齐人 ,硕士研究生 ,主要从事 :地理信息系统开发与应用 ,遥感在资源环境中的应 用等. E2mail :396425 @21cn. com (上接第 92 页) Summarization of the Study on the Model of the Heterogeneous Data Communication Liu Yang  Zhao Wenji  Gong Huili (Capital Normal University Resources Environment And GIS Key Lab of Beijing , Beijing  100037) Abstract There are some problems about solving the inter2access of heterogeneous data sources with the strategy of common database access technique ,which are high system complexity ,low system extensiveness. In this paper ,the author set forthe that how to solve the questions of exchanging and sharing in data ,by studying several kinds of relatively popular data forms at present . Considering systematic extendible qualities and network transmission requests ,the author proposed the XML communication model of heterogeneous data sources which include the using middle data source. This model is the general model which include the treatment methods to the different data communications ,on the base of XML have its peculiar advantages in data base share and joint field. The model has been successfully applied to converting virtual reality modeling Langualge ( 3 . wrl) data. Key words :heterogeneous data , data model communication , database , VRML , XML. 作者简介  刘扬 (1979 —) ,男 ,吉林长春人 ,首都师范大学资源环境与地理信息系统北京市重点实验室在读研究生. 从事制图 学与地理信息系统方面的研究. 通信地址 :北京市西三环北路 105 号首都师范大学资源环境与地理信息系统省部 共建重点实验室 . 邮编 :100037 ,E2mail :liuyang @edatapower. com 211 首都师范大学学报 (自然科学版) 2005 年 © 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
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