基于MapGIS K9的山西省河道管理信息系统构建

刘萍　武鹏林　秦作栋　蔺彬彬　刘丹　王超

摘要：在分析MapGIS K9软件开发应用功能和Oracle数据库结构的基础上，基于VB（Visual Basic）语言，采用组件式二次开发模式，开发了山西省吕梁市离石区河道管理信息系统，构建了河道信息空间和属性数据库，开发了河道工程、水情及防汛3个专用信息管理子系统，实现了河道信息的高效存储、查询、编辑、可视化、统计及空间分析等功能。研究成果为构建“数字河道”和河道科学高效管理提供了新的思路和渠道。

关键词：MapGIS K9；VB（Visual Basic）；河道管理信息系统；山西省

中图分类号：TV85 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）05-1166-04

随着数字化流域的构建、水利信息管理现代化要求的提高，有着信息密集型特点的水利行业对信息的依赖程度越来越高，用传统的手工方式对河道进行管理显得愈发困难[1]。因此，应用信息技术、计算机技术，加强水利非工程措施建设和水利政务办公自动化，实现水利信息采集、传输、处理以及决策的现代化是一种必然趋势[2-6]。近年来随着国家信息化建设、信息技术及3S技术发展的不断加快，MapGIS作为国内著名的地理信息系统软件在结构和功能上更加完善，其强大的信息采集、实时传输功能和自动化水平在水利行业信息管理的标准化、网络化、空间化进程中发挥着巨大的作用[7]。基于MapGIS平台的开发系统已应用到社会生活中的各个方面，如基于MapGIS平台的污染源管理信息系统、武汉市旅游信息系统、油田勘探开发图形管理信息数据库系统等，极大地推动了国家信息化的进程。

20世纪90年代以来关于河道管理的研究受到了国内外专家和学者的广泛关注。数字河道研究是当前地理科学、环境科学、生态科学与计算机科学等多种学科交叉的一个热门领域[8]。作为水利行业基础与命脉的河道，由于其基础信息冗杂，地域分布跨度大、分布散乱，管理实施过程需安装辅助信息传送设施等问题，给河道的管理带来了诸多的不便。鉴于此，河道管理信息系统从山西省吕梁市离石区河道现状和水情信息化的实际需要出发，基于MapGIS和Oracle数据库，应用VB（Visual Basic）语言，采用组件式二次开发模式，结合河道信息管理结构的特点，开发设计了适用于山西省河道信息综合管理的数字化共享平台，探讨了河道信息管理新的模式与途径。

1 系统的总体结构

1.1 开发平台的选择

目前水利行业的信息化管理平台主要包括两种，一种是完全由开发人员研发，另一种是基于ArcGIS平台开发。美国ESRI公司开发的ArcGIS在我国国土领域有着较广泛的应用，水利行业的应用也有一定的基础。我国GIS行业在20多年中各领域专家及实施地理信息系统所积累的功能资源的发展基础与推动下，自行研发了面向服务的分布式可视化地理信息系统基础平台MapGIS K9。该平台在画图与成图方面较ArcGIS更有优势，实现了GIS与遥感影像处理平台的无缝集成，是集GIS、GNSS、RS为一体全球领先的集成开发平台。MapGIS K9开发平台采用新一代面向服务的悬浮倒挂式体系架构技术，推出了搭建式、插件式、配置式的新一代开发模式，改变了以往过分依赖程序员的局面，特别是搭建式开发技术，极大地减少了软件的开发量，提升了开发质量，降低了开发难度。MapGIS平台在我国国土、军事、抢险救灾等领域已成功应用，开发成本大大降低的MapGIS平台也可以在水利行业发挥其强大的技术优势。因此，基于MapGIS K9进行了组件式二次开发，以数据中心设计器为主体平台，辅以流程库和功能仓库，实现了开发成本低、结构简明清晰、软件界面友好、可扩展性强的整体目标。

1.2 总体结构

系统设计的技术路线是以国家水文数据库结构为标准，基于MapGIS平台和Oracle数据库的相关操作框架，采用组件式二次开发模式，运用数据融合、控件分析、集成管理、空间搜索等技术，结合山西省水情的实际情况开发设计吕梁市离石区河道管理信息系统。系统总体结构如图1，功能结构如图2。

2 数据库设计

MapGIS K9功能仓库提供开发人员使用的制图与GIS功能组件，流程库基于MapGIS K9平台的组件开发，数据中心设计器是进行功能组件组装的场所。本次开发以数据中心设计器作为开发主体，充分发挥功能仓库和流程库的优势，对其进行功能完善，成功实现了消耗资源量少、结构简明清晰、界面友好度高、可操作性强的要求。

地理数据库的建立是系统的基础。根据河道管理的数据特点，数据库主要分3部分：空间数据库、属性数据库和文档数据库。通过数据库的建立，实现数据库配置管理、用户权限管理等功能。数据库的总体结构如图3。

2.1 空间数据库

空间矢量数据是空间数据库的主要内容，例如地表地理环境、河道、工程设施的分布等。根据数据代表的专题性质，定义不同的点、线、面要素，分层组织数据，以实现查询检索和分析[6]。所有与地理位置有关的的空间实体在被定义为辨识要素后，根据空间实体的属性信息进行空间图层分类设计，例如地理环境、建筑物外形等属于面状要素，河流、道路等属于线状要素，井位、水准点等属于点状要素。

2.2 属性数据库

选取MapGIS K9原有的数据库文件，在属性表DcWorkFlow.mdb相关字段内加入相关信息，实现属性库的建立，或在属性表内编辑扩展所需属性，以实现用户权限管理与数据库配置管理。同时采用空间数据库与属性数据库在物理分离、逻辑相连的组织形式——属性数据库中单独存储，然后通过关系（ID码）与空间数据库相连的方式提高数据维护管理的可行性。

2.3 文档数据库

主要存放非空间数据，如相关法律法规、防汛预案等文字性的资料以及河道、河口的照片、录像等。

3 系统功能的实现

3.1 基础平台

基础平台功能包括视图、地图编辑管理、图形交互和其他文件管理等功能。视图功能包括放大、缩小、鹰眼、移动、旋转视图；地图数据编辑管理包括点、线、面数据的添加、删减、更改等；图形交互模块包括图形的和、交、并、补等运算；其他文件管理即将不同数据按照简单要素类、注记类、对象类、关系类、要素类5类进行存放，供系统调取存用，并通过权限系统，实现了通过辨别登录者的身份有选择地分配地图数据权限及使用权限，极大地提高了处理问题的准确性，减少了分析及辨别信息的时间和难度，而且通过权限的分配，提升了系统的保密性、安全性[9]。

基础平台功能主要概括为以下3个方面。

1）图层编辑将实时收集的数据，包括Excel等主流数据处理软件所处理的数据直接导入库中进行储存、汇总与分析，通过图层编辑功能，对图层信息、属性进行编译或修改。

2）信息查询通过双向查询模式或属性查询模式以增加或减少约束条件、约束区间的方式，对数据库中信息进行筛选，以表格的形式在窗口呈现，并在数字地图上以闪烁联动的方式实时显示目标区域，客户也可通过直接点击图元，获取所需信息（图4）。

3）空间数据的分析和处理包括基于地图信息所计算出的空间地理信息，如任意点间距离、区域面积、周长（图5）以及专业空间分析的应用，如缓冲区分析、各种区域逻辑关系分析等（图6）。

3.2 专用平台

该系统以河道信息管理的实际应用为中心，将系统划分为3个独立的数字信息子系统：河道水情信息管理子系统、河道工程信息管理子系统、河道防汛信息管理子系统。

河道水情信息管理子系统针对河道水情变化，实现系统数据信息的查询、浏览、编辑、存储和管理，并开发设计特性设置、属性分析和多目标联合检索、专题管理和专题分析等功能模块。

河道工程信息管理子系统主要以河道中的控制性工程建筑及工况为主要管理内容，在实现其数据信息的查询、浏览、编辑、存储、管理的基础上，进行多目标联合检索、图形操作与交互输出等应用操作，使得该子系统的功能更全面、科学。根据属性信息的特点将整个子系统功能划分为4个主要方面：双向查询、地图操作、信息查询、信息管理。

河道防汛信息管理子系统以河道工程设施、防汛等方面信息汇总、整理为切入点，通过其数据信息的查询、编辑、属性分析、多目标联合检索、专题管理与分析等应用功能，为操作者提供防汛所需的工程资料、实时汛情及应对方案。根据属性信息的特点将整个子系统功能划分为3个主要方面：查询、预案分析、法律法规。图7为河道防汛子系统中洪水淹没的三维分析。

4 小结

系统是以国家水文数据库结构为标准，结合山西省吕梁市河道管理的实际情况，充分利用MapGIS K9的先进技术构建的河道管理信息及信息共享数字化平台。现代化的河道管理是水利信息化发展的迫切要求，系统最大限度地满足河道管理的需求，为用户提供更及时、全方位、多层次、高质量的空间可视化信息服务，极大地提高了管理者的工作效率，同时具备了较高的稳定性、适用性和可扩展性，为构建“数字河道”和河道科学高效管理提供了新的思路和渠道，可为各地政府部门管理河道、防汛抗旱提供辅助决策支持。近年来GIS得到了广泛关注和迅猛发展，其基于云计算架构模式的在线服务与落地应用，标志着GIS发展正面临着革命性的转折[10]，MapGIS技术的迅猛发展对推动我国河道管理水平的提高与模式的创新具有重要意义。

参考文献：

[1] 王润伟，刘凯澎，樊 妙，等.中山市地下管线信息管理系统的设计与实现[J].地理空间信息，2006，4（2）：38-40.

[2] 况润元，朱元峰，周 凡.基于GIS的贡水流域水文信息分析系统设计与实现[J].水电能源科学，2013，31（2）：180-182，231.

[3] 王 磊，史明昌，雷 章.基于网格GIS探讨数字流域平台构建[J].水电能源科学，2010，28（2）：65-68.

[4] 余素明，符永好.海口市土地利用审批信息系统的设计与实

现[J].地理空间信息，2005，3（1）：15-17，24.

[5] 刘家宏，王光谦，王 开.数字流域研究综述[J].水利学报，2006， 37（2）：240-242.

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[7] 姜 玥，谢 青，谈文蓉，等.油气藏开发管理GIS中空间数据库的设计及应用[J].西南民族大学学报（自然科学版），2004， 30（4）：538-540.

[8] VAN REMORTEL R， HAMILTON M， HICHEY R. Estimating the LS factor for RUSLE through iterative slope length processing of digital elevation data within ArcInfo Grid[J]. Cartography，2001，30（1）：27-35.

[9] 李德勇，张正伟，梅文成.MapGIS与水情信息系统设计及开

发[J].地理空间信息，2012，10（1）：88-90.

[10] 刘 萍，赵国俊，王 超.基于GIS平台的水利信息化应用与大学生创新实践教育[J].中国水运，2013，13（3）：61-62.

3 系统功能的实现

3.1 基础平台

基础平台功能包括视图、地图编辑管理、图形交互和其他文件管理等功能。视图功能包括放大、缩小、鹰眼、移动、旋转视图；地图数据编辑管理包括点、线、面数据的添加、删减、更改等；图形交互模块包括图形的和、交、并、补等运算；其他文件管理即将不同数据按照简单要素类、注记类、对象类、关系类、要素类5类进行存放，供系统调取存用，并通过权限系统，实现了通过辨别登录者的身份有选择地分配地图数据权限及使用权限，极大地提高了处理问题的准确性，减少了分析及辨别信息的时间和难度，而且通过权限的分配，提升了系统的保密性、安全性[9]。

基础平台功能主要概括为以下3个方面。

1）图层编辑将实时收集的数据，包括Excel等主流数据处理软件所处理的数据直接导入库中进行储存、汇总与分析，通过图层编辑功能，对图层信息、属性进行编译或修改。

2）信息查询通过双向查询模式或属性查询模式以增加或减少约束条件、约束区间的方式，对数据库中信息进行筛选，以表格的形式在窗口呈现，并在数字地图上以闪烁联动的方式实时显示目标区域，客户也可通过直接点击图元，获取所需信息（图4）。

3）空间数据的分析和处理包括基于地图信息所计算出的空间地理信息，如任意点间距离、区域面积、周长（图5）以及专业空间分析的应用，如缓冲区分析、各种区域逻辑关系分析等（图6）。

3.2 专用平台

该系统以河道信息管理的实际应用为中心，将系统划分为3个独立的数字信息子系统：河道水情信息管理子系统、河道工程信息管理子系统、河道防汛信息管理子系统。

河道水情信息管理子系统针对河道水情变化，实现系统数据信息的查询、浏览、编辑、存储和管理，并开发设计特性设置、属性分析和多目标联合检索、专题管理和专题分析等功能模块。

河道工程信息管理子系统主要以河道中的控制性工程建筑及工况为主要管理内容，在实现其数据信息的查询、浏览、编辑、存储、管理的基础上，进行多目标联合检索、图形操作与交互输出等应用操作，使得该子系统的功能更全面、科学。根据属性信息的特点将整个子系统功能划分为4个主要方面：双向查询、地图操作、信息查询、信息管理。

河道防汛信息管理子系统以河道工程设施、防汛等方面信息汇总、整理为切入点，通过其数据信息的查询、编辑、属性分析、多目标联合检索、专题管理与分析等应用功能，为操作者提供防汛所需的工程资料、实时汛情及应对方案。根据属性信息的特点将整个子系统功能划分为3个主要方面：查询、预案分析、法律法规。图7为河道防汛子系统中洪水淹没的三维分析。

4 小结

系统是以国家水文数据库结构为标准，结合山西省吕梁市河道管理的实际情况，充分利用MapGIS K9的先进技术构建的河道管理信息及信息共享数字化平台。现代化的河道管理是水利信息化发展的迫切要求，系统最大限度地满足河道管理的需求，为用户提供更及时、全方位、多层次、高质量的空间可视化信息服务，极大地提高了管理者的工作效率，同时具备了较高的稳定性、适用性和可扩展性，为构建“数字河道”和河道科学高效管理提供了新的思路和渠道，可为各地政府部门管理河道、防汛抗旱提供辅助决策支持。近年来GIS得到了广泛关注和迅猛发展，其基于云计算架构模式的在线服务与落地应用，标志着GIS发展正面临着革命性的转折[10]，MapGIS技术的迅猛发展对推动我国河道管理水平的提高与模式的创新具有重要意义。

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3 系统功能的实现

3.1 基础平台

基础平台功能包括视图、地图编辑管理、图形交互和其他文件管理等功能。视图功能包括放大、缩小、鹰眼、移动、旋转视图；地图数据编辑管理包括点、线、面数据的添加、删减、更改等；图形交互模块包括图形的和、交、并、补等运算；其他文件管理即将不同数据按照简单要素类、注记类、对象类、关系类、要素类5类进行存放，供系统调取存用，并通过权限系统，实现了通过辨别登录者的身份有选择地分配地图数据权限及使用权限，极大地提高了处理问题的准确性，减少了分析及辨别信息的时间和难度，而且通过权限的分配，提升了系统的保密性、安全性[9]。

基础平台功能主要概括为以下3个方面。

1）图层编辑将实时收集的数据，包括Excel等主流数据处理软件所处理的数据直接导入库中进行储存、汇总与分析，通过图层编辑功能，对图层信息、属性进行编译或修改。

2）信息查询通过双向查询模式或属性查询模式以增加或减少约束条件、约束区间的方式，对数据库中信息进行筛选，以表格的形式在窗口呈现，并在数字地图上以闪烁联动的方式实时显示目标区域，客户也可通过直接点击图元，获取所需信息（图4）。

3）空间数据的分析和处理包括基于地图信息所计算出的空间地理信息，如任意点间距离、区域面积、周长（图5）以及专业空间分析的应用，如缓冲区分析、各种区域逻辑关系分析等（图6）。

3.2 专用平台

该系统以河道信息管理的实际应用为中心，将系统划分为3个独立的数字信息子系统：河道水情信息管理子系统、河道工程信息管理子系统、河道防汛信息管理子系统。

河道水情信息管理子系统针对河道水情变化，实现系统数据信息的查询、浏览、编辑、存储和管理，并开发设计特性设置、属性分析和多目标联合检索、专题管理和专题分析等功能模块。

河道工程信息管理子系统主要以河道中的控制性工程建筑及工况为主要管理内容，在实现其数据信息的查询、浏览、编辑、存储、管理的基础上，进行多目标联合检索、图形操作与交互输出等应用操作，使得该子系统的功能更全面、科学。根据属性信息的特点将整个子系统功能划分为4个主要方面：双向查询、地图操作、信息查询、信息管理。

河道防汛信息管理子系统以河道工程设施、防汛等方面信息汇总、整理为切入点，通过其数据信息的查询、编辑、属性分析、多目标联合检索、专题管理与分析等应用功能，为操作者提供防汛所需的工程资料、实时汛情及应对方案。根据属性信息的特点将整个子系统功能划分为3个主要方面：查询、预案分析、法律法规。图7为河道防汛子系统中洪水淹没的三维分析。

4 小结

系统是以国家水文数据库结构为标准，结合山西省吕梁市河道管理的实际情况，充分利用MapGIS K9的先进技术构建的河道管理信息及信息共享数字化平台。现代化的河道管理是水利信息化发展的迫切要求，系统最大限度地满足河道管理的需求，为用户提供更及时、全方位、多层次、高质量的空间可视化信息服务，极大地提高了管理者的工作效率，同时具备了较高的稳定性、适用性和可扩展性，为构建“数字河道”和河道科学高效管理提供了新的思路和渠道，可为各地政府部门管理河道、防汛抗旱提供辅助决策支持。近年来GIS得到了广泛关注和迅猛发展，其基于云计算架构模式的在线服务与落地应用，标志着GIS发展正面临着革命性的转折[10]，MapGIS技术的迅猛发展对推动我国河道管理水平的提高与模式的创新具有重要意义。

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[9] 李德勇，张正伟，梅文成.MapGIS与水情信息系统设计及开

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