一种基于Map X控件的快速雨量等值线绘制技术及应用

2013-08-31河南省沙颍河流域管理局

河南水利与南水北调 2013年24期

□赵娜 □雪刚(河南省沙颍河流域管理局)

等值线是一种十分常用的表现对象空间分布的工具，在地形分析、地下水位分析、环境污染浓度分析等很多方面有广泛的应用。近年来，GIS技术的出现与发展，为地理对象的空间现实和分析提供了强有力的工具，并且随着该技术在水利行业应用领域不断扩大，已经成为水利信息化不可缺少的重要组成部分。成功调度决策的前提是建立在大量的信息基础之上的，而实时雨情是做好此项工作的重要因素之一，因此，实时雨量分布图的绘制十分有必要。

1 等值线绘制的基础

1.1 地理信息系统的概念

地理信息系统是以采集、存储、管理、描述和分析与地球表面及空间地理分布有关数据的信息系统。它是以地理空间数据库为基础，在计算机硬件、软件环境支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理研究、综合评价、管理、定量分析和决策服务而建立的一类计算机应用系统。

1.2 基于ActiveX（OCX）技术的可编程控件——MapX

Maplnfo MapX是Maplnfo产品家族中方便快捷、功能强大的OCX组件，提供了真正的对象联接与嵌入控件，开发人员可以使用标准的编程语言如VB、VC++、Delphi或者VFP,根据用户的特殊需求，将地图对象集成各种各样新的或者已有用系统当中。MapX是一个基于ActiveX（OCX）技术的可编程控件。它使用与Maplnfo Professional一致的地图数据格式，并实现了大多数Maplnfo Professional的功能。MapX为开发人员提供了一个快速、易用、功能强大的地图化组件。在 VB，Delphi，PowerBuilder，VC 等可视化开发环境中，只需在设计阶段将MapX控件放入窗体中，并对其进行编程，设置属性或调用方法或相应事件，即可实现数据可视化、专题分析、地理查询、地理编码等丰富的地图信息系统功能。

1.3 基于OLE链接的等值线制作软件Surfer

传统手工绘制等值线的方法不仅工作效率低，绘制精度也无法保证，最终会被微机自动化绘制方式所取代。用微机绘制等值线，最关键一点是对原始数据进行格网化插值。格网化是指采用一定的格网化方法（即数学模型）对不规则分布的原始数据点进行插值，生成在原始数据分布范围内规则间距的数据点分布。因此，数学模型是绘制等值线的核心。目前，绘制等值线的软件不少，但是它们往往是为满足各自的需要而以小程序的形式开发出来，采用单一的数学模型，功能比较简单，适用性不广。因此，在设计时采用了美国金软件公司出品的专业等值线绘制软件—Suefer来完成等值线的绘制。Suefer8.0采用了10数学模型，涵盖了常用的等值线绘制模型，主要包括距离倒数乘方法、最小曲率法、Kriging法、多元回归法、三角网/线性插值法、径向基本函数法、谢别德法等算法。每种数学模型都有其相关的参数设置。通过对数学模型的选择和进行灵活的参数设置，可以绘制各种类型的等值线图。

VFP在水利行业的应用可以说无孔不入，它以简单易学、数据管理功能强大的优势而在水利行业广泛应用。现以VFP为开发平台，MapX为主要地图控件，对Suefer进行OLE调用，实现实时降雨分布的等值线绘制与显示。

2 等值线绘制的实现方法

2.1 软件框架结构

安装完MapX控件后，就可以利用VFP进行程序设计了。首先将已做好的基础图层在系统初始化时调入，然后从SQL Server数据库中对选择时间的降雨量进行过滤，接着以OLE方式调用Suefer进行等值线绘制，然后导出MIF文件并进行格式转换，最后将转换后的等值线调入即可。主要的框架如图1所示。

图1 等值线绘制流程图

2.2 框架主要模块分析

调入基础地理图层：一般有2种方法，一种是利用MapX控件提供的图层添加函数，将需要显示的基础图层一一添加进去并设置好投影方式（一般均使用地球坐标系）以及各相关属性；另一种方法是在程序设计时直接预先设置好基础地理图层，然后保存为gst文件在系统初始化时直接进行调用。这2种方法各有优缺点，第一种方法优点是图层添加灵活，可随时进行图层的更改，缺点是效率低；第二种方法与第一种方法相反。考虑到沙颍河流域的实际情况，在具体设计时采用了第二种方法实现。

雨量数据的选取：由于雨量数据经过处理后均保存在局域网的SQL Server服务器上，因此在选取雨量时系统自动建立SQL链接进行数据过滤，并将结果返回到临时数据表中。在具体设计时，提供了多种选择方式，可以通过逐时段进行实时降雨的累积选取，也可一日或多日进行选取。

数据文件生成：有了雨量数据信息后，为便于后面的数据调用，将各测站的地理位置信息加入到临时数据表，然后将包含了地理信息的数据表导出为纯文本格式。至此，数据准备工作完成。

2.3 数据后期处理

利用OLE方法调用Suefer，按照上面导出的文件中的数据、指定的数学模型、等值线序列以及等值线光滑程度等参数进行等值线绘制，然后将等值线以Maplnfo的MIF格式输出图形文件。由于Suefer有多种数学模型可以选择，等值线的光滑程度也可设定，所以在绘制等值线时，可以根据不同的精度需要，选择合适的数学模型和光滑程度进行绘制。在设计时默认使用了克里格算法。并对生成的MIF文件进行进一步处理，使其坐标系与基础图层的坐标系一致。

由于MapX不能直接使用MIF格式的文件，故需要对文件进行转换，即将MIF格式文件转换为Maplnfo TAB文件，然后将转换后的文件作为MapX控件中一个新的图层导入。这样就完成了实时降雨等值线绘制并完美地与地理信息系统结合在了一起。

3 应用实例

河南省沙颍河流域是河南省的防汛重点之一，由于流域所处的我国南北地带的气候和地形过渡地带，汛期降雨相对集中上游洪峰暴涨暴落，遇见期短，防汛压力很大，因此实时降雨的分布以及降雨走向是进行预报决策的重要依据，如手工绘制实时降雨等值线图，费时费力，也远远不能满足防汛决策的需要，为了与已有的其它防汛信息软件进行衔接，采用了VFP+MapX技术利用OLE技术实现了本流域的实时降雨分布图的绘制与显示，如图2。