基于MAPINFO的水文信息分析处理系统的开发和应用

基于MapInfo的水文信息分析处理系统的开发和应用郭仁华吕胜国摘要：基于MapInfo的水文信息分析处理系统将反映水文信息的空间数据和属性数据有机的结合起来，在频率分析、等值线、等值面制作、雨水情信息发布、水雨情信息实时显示方面较表格具有更清晰、更直观的特点，将使得水文信息处理方便快捷和形象直观，从而实现水文信息分析处理自动化、图形化。关键词：Mapinfo；水文信息；分析处理系统1前言随着我国国民经济的飞速发展，水文信息在防汛抗旱工作中发挥越来越大的作用，现在人们除关心区域内降雨量的大小外，同时还关心降雨在空间的分布，关心降水、洪水过程、关心旱情分布等。随着地理信息技术、计算机技术的发展，利用计算机技术完全能够完成水情、雨情、旱情的图形显示，对水文进行资料统计、分析，将区域降水、地下水埋深、旱情分布绘制成等值线、等值面，在大屏幕中显示，以便向领导汇报和专家会商。水文信息主要有两种数据，即属性数据和空间数据。属性数据包括大量的统计数据（如水位、流量信息）；空间数据是反映站点位置的空间坐标数据，主要指地图数据。如果把属性数据和空间数据紧密的结合在一起，将使得水文信息处理方便快捷和形象直观，从而实现水文信息分析处理自动化、图形化。MapInfo系列软件利用数据的空间属性，实现了地图数据与属性1数据的完美结合，它通过可视化平台多维地显示数据，揭示数据之间的关联和隐藏在数据背后的信息，用户可以在地图界面上直接对空间对象进行查询和分析，以数据可视化、思维可视化的形式，提供了一种新的决策支持方式，使管理者对各方面情况的研究不再是孤立的，而将自己置身于自然和社会环境当中，直观地掌握全面情况，为领导防汛抗旱决策提供更好的决策手段。2系统功能实现2．1系统开发环境及开发关键技术系统以VisualBasic和Mapinfo为开发平台，应用了功能强大的SQLserver7.0构建数据库存放雨水情信息。VisualBasic是一种面向对象的、在Windows平台上广泛作用的可视化编程语言。可以很方便地建立应用程序的可视化界面；Mapinfo是由美国Mapinfo公司推出的一个桌面地理信息系统。通过桌面地理信息系统，用户可将空间信息及相关内容放在地图上，使各种枯燥无味的表格数据可视化，从而方便了数据分析和辅助决策。在开发过程中，充分利用VisualBasic友好的图形界面和数值分析能力，通过OLE软件集成开发技术，后台调用运行Mapinfo，完成预定任务。2．2系统结构和功能系统结构框图见图1。2图1基于MapInfo的水文文信息分析处理系统结构框图水雨情信息数据（SQL数据库）站点信息数据（Mapinfo表）桌面信息系统Mapinfo软件面向对象编程VisualBasic编程语言站点信息查询水文信息分析处理成果信息输出水文信息站点信息查询（水文站、雨量站等）水文站点信息修改输出与打印水文信息站点照片、工程照片显示雨量、地下水埋深等值线、等值面绘制水情专题图制作雨量、流量、水位频率分析处理雨量、水位过程线绘制图形窗口打印、保存图像、WEB发布3系统功能：利用MapInfo可实现水文信息的图形、属性库的有效管理，方便而灵活的数据查询、统计、分析，多样的数据表现等。⑴分层管理功能本系统涉及图形信息较多，各类图形的属性不同，必须分层管理，系统分层设置如下：雨量站点信息图显示及标注、水文站点信息图显示及标注、辅助站点信息图图显示及标注、地下水位站点信息图显示及标河流、水库、乡镇等信息显示及标注等。⑵对图形数据和属性数据的编辑和修改系统提供相应工具对地图、属性数据进行编辑和修改，可以非常灵活对它们进行增、删、改等操作。⑶水文信息的管理和查询系统提供查询工具以方便的对各种水文信息进行信息查询，如查询水文站名称、站号等信息。系统支持标准的SQL查询，并通过地理运算符可对空间位置关系进行查询分析。可按用户所确定的站号、站名等名称进行定位。即可以将用户指定的地理特征以显著色显示在屏幕上。⑷数据统计和分析系统有多种数据表达方式，数据表的浏览方式、地图表现方式和统计图的方式。其中统计图的颜色、线形、文字均有多种选择，即可二维又有三维表达形式。系统还提供范围图、直方图、饼图、等级符号图、点密度图、独立值图和格网图等七种专题图，形象直观的对用户数据库中所选择的字段进行分析。4系统可生成雨量、地下水位等值线、等值面图，可对各水文站雨量、水位、流量信息频率分析、水位过程线绘制等。⑸、图形输出系统可输出整个和区域的各种水文站点信息图等。可输出各种站点信息属性的报表；还可以将地图与各种专题图、统计图表、浏览表、图例、查询信息等组织在一起美观大方地打印输出。⑹决策支持通过各种专题地图、统计报表、地理分析等，防汛抗旱等部门领导提供强有力的决策支持依据。（见图2－图7。）2．3系统功能实现⑴空间数据的存贮与采集（地图矢量化）图2图3图4图5图6图75把水文信息的空间数据划分为河流、闸坝、水库、桥梁、行政区划、乡镇等点、线、面特征层，利用MapInfo的专题图层来进行有效的存贮管理。对空间数据的采集采用扫描方式输入地图，进行屏幕分层矢量化。对水文站点的空间数据，利用MapInfo自带的输入功能，由数据库表自动生成MapInfo格式下的图层。在矢量化的过程中，同时输入图形对象的基本属性，与后台的数据库建立一一对应关系。⑵等值线的计算生成等值线的计算生成有多种方法，本系统三角形网格法。由VisualBasic程序采用ADO方式在SQL数据库调用各站点的雨量、地下水位、土壤含水率等数据，然后对站点空间数据进行三角网格化。建立三角网信息后，在三角形边上进行线性插值，插值计算出各网格等值线数据节点。找出某一数值的起始点，按照某一等值点既是某三角形的出口点又是相邻三角形的入口点的算法追踪等值点，全部等值点追踪完成后，调用曲线光滑子程序，把离散等值点连接成光滑曲线。生成等值线图层后，可对等值线进行人工增加、删除和修改。⑶等值面的确定生成的等值线分两种情况，即开口等值线和闭口等值线，闭口等值线可直接用于生成区域填色，而开口等值线必须形成封闭区域后才能用于填色。开口等值线和流域（或地图）边界可形成闭合区域，按照等值线值大小的顺序生成闭合区域，再按面积从大到下排序填充等值线区域。6⑷频率分析计算本系统的频率分析采水文上常用P—Ⅲ频率分析，事先把各水文信息站点的历史雨量、水位、流量信息输入SQL数据库，当选择某一站点进行频率分析时，即可对当前的降水量、水位、流量进行频率分析计算。本系统可对均值、Cv、Cs进行人工屏幕调整，对频率曲线图形、适线成果保存与打印输出。⑸站点实时信息显示采用VisualBasic的Picture控件可对站点照片、水位过程线、降水过程进行实时显示。3结语基于MapInfo的水文信息分析处理系统现已在菏泽局应用，将各水文站点的空间数据及属性数据有机结合在一起，在频率分析、等值线、等值面制作、雨水情信息发布、水雨情信息实时显示方面较表格具有更清晰、更直观的特点，为各级防汛抗旱决策提供直观的图形支持。