江麗娟，馬健峰，馬鶴軒

( 遼寧省水利信息中心，沈陽(yáng)110003)

0 前 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，在水利工程建設(shè)要求不斷提高和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，水利信息的采集、處理、共享的方式都發(fā)生了翻天覆地的變化，信息技術(shù)加速向水利行業(yè)滲透，水利行業(yè)面臨著全面技術(shù)升級(jí)的大好機(jī)遇。水利政務(wù)、防汛減災(zāi)、水資源監(jiān)控調(diào)度、水環(huán)境綜合治理、大型工程的設(shè)計(jì)和施工、大中型灌區(qū)的綜合管理等都迫切需要采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、3S 技術(shù)等一系列高新技術(shù)對(duì)水利行業(yè)進(jìn)行全面技術(shù)升級(jí)和改造，尤其是地理信息系統(tǒng)對(duì)科學(xué)決策和科學(xué)管理具有深遠(yuǎn)的意義［1］。

遼寧水利工程三維地理信息系統(tǒng)充分利用三維GIS 技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算技術(shù)，在水利工程數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，以三維手段仿真模擬水利工程情況，以地理信息技術(shù)手段對(duì)水利工程數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以提高水利工程的管理水平和應(yīng)用水平。

1 系統(tǒng)的總體目標(biāo)與總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 總體目標(biāo)

遼寧水利工程三維地理信息系統(tǒng)建設(shè)總體目標(biāo)是通過(guò)水利工程三維綜合展示，將遼寧省的地形地貌、河流、水利工程設(shè)施等展示在三維場(chǎng)景中，方便從宏觀上了解遼寧省水利的整體情況，微觀上查看水利工程設(shè)施周?chē)木唧w環(huán)境和工程的具體信息。通過(guò)水利工程三維查詢(xún)從基本查詢(xún)、分類(lèi)查詢(xún)、圖屬查詢(xún)、實(shí)時(shí)信息查詢(xún)方面對(duì)水利工程的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為水利建設(shè)和防汛決策提供技術(shù)支持。通過(guò)水利工程三維分析功能對(duì)于歷史上的大旱大澇災(zāi)害，通過(guò)遙感數(shù)據(jù)比對(duì)，分析評(píng)估經(jīng)濟(jì)損失，從而可以幫助未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)、并提供輔助決策和解決方案［2］。

1.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)采用C/S 和B/S 結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式，總體技術(shù)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)邏輯架構(gòu)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層、系統(tǒng)服務(wù)層、系統(tǒng)應(yīng)用層、系統(tǒng)表現(xiàn)層組成。具體邏輯架構(gòu)模型見(jiàn)圖2。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括:①三維模型;②基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)( 遙感影像數(shù)據(jù)、地形地貌數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)) ; ③水利工程數(shù)據(jù)。為了能夠更好的管理這些數(shù)據(jù)并提高數(shù)據(jù)應(yīng)用效率，系統(tǒng)以影像、矢量、DEM 等專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)為基準(zhǔn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)存儲(chǔ)，以數(shù)據(jù)總線模式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理發(fā)布，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖2 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖

圖3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)圖

2 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

2.1 系統(tǒng)應(yīng)用部分

水利工程三維系統(tǒng)采用三維3S( GIS/GPS/RS)技術(shù)，結(jié)合全省高清晰航空遙感影像數(shù)據(jù)、DEM( 數(shù)字高程模型) 數(shù)據(jù)、水利工程三維模型水利矢量地圖數(shù)據(jù)、水利工程數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)雨水情數(shù)據(jù)庫(kù)等多元海量數(shù)據(jù)將遼寧省的地形地貌、河流、水利工程設(shè)施等展示在三維場(chǎng)景中，方便從宏觀上了解遼寧省水利的整體情況，微觀上查看水利工程設(shè)施周?chē)木唧w環(huán)境和工程的具體信息［3］。結(jié)合水利矢量地圖數(shù)據(jù)、水利工程數(shù)據(jù)庫(kù)、實(shí)時(shí)雨水情數(shù)據(jù)庫(kù)等實(shí)現(xiàn)基本查詢(xún)、分類(lèi)查詢(xún)、圖屬互查、實(shí)時(shí)信息查詢(xún)等功能，對(duì)單個(gè)水利工程實(shí)現(xiàn)水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與地理信息數(shù)據(jù)全面查詢(xún)。結(jié)合歷史上的大旱大澇災(zāi)害，通過(guò)遙感數(shù)據(jù)比對(duì)，分析評(píng)估經(jīng)濟(jì)損失，并實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史災(zāi)害尤其是洪澇災(zāi)害的模擬重演，從而可以幫助未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)、并提供輔助決策。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)部分

水利工程三維地理信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的組成包括:①基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù); ②水利工程數(shù)據(jù)庫(kù); ③遙感影像庫(kù);④地形地貌庫(kù); ⑤矢量數(shù)據(jù)庫(kù); ⑥三維模型庫(kù)六個(gè)基礎(chǔ)庫(kù)。按數(shù)據(jù)特性可劃分屬性數(shù)據(jù)、空間矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)等，是以屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)共存的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)。

鑒于水利工程三維地理信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)構(gòu)成復(fù)雜、數(shù)據(jù)應(yīng)用的效率要求高的特點(diǎn)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)存儲(chǔ):①對(duì)圖片、影像等數(shù)據(jù)采用金字塔集群數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理; ②對(duì)二維矢量數(shù)據(jù)采用空間數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理; ③對(duì)水利業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)管理; ④對(duì)三維模型及其模型索引等多媒體信息都將采用文件模式進(jìn)行存儲(chǔ)管理。數(shù)據(jù)庫(kù)的安全通過(guò)存儲(chǔ)安全、訪問(wèn)安全、發(fā)布安全3個(gè)方面進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

2.3 系統(tǒng)安全管理部分

水利工程三維地理信息管理系統(tǒng)同時(shí)肩負(fù)著對(duì)水利廳各級(jí)管理機(jī)構(gòu)和水利工程數(shù)據(jù)以及遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的工作。鑒于系統(tǒng)面是基于水利工程數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布應(yīng)用，因此系統(tǒng)的安全性相當(dāng)重要。

系統(tǒng)部署在辦公涉密內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)，從根本上防止了外部入侵，保護(hù)內(nèi)部的水利工程數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)。保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)以及系統(tǒng)本身不被攻擊、盜取。系統(tǒng)采用用戶(hù)管理和權(quán)限管理兩大部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶(hù)和權(quán)限的管理，保證系統(tǒng)的訪問(wèn)安全。系統(tǒng)采用完善的災(zāi)難恢復(fù)機(jī)制，保證在出現(xiàn)災(zāi)難時(shí)，可以有效恢復(fù)系統(tǒng)。采用有效的數(shù)據(jù)加密機(jī)制，保障數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的安全性。防止數(shù)據(jù)被不良用戶(hù)盜取或者丟失。

3 結(jié) 語(yǔ)

遼寧水利工程三維地理信息系統(tǒng)以安全性、靈活性、高效率性、仿真性、可拓展性、完整性為要求，按照統(tǒng)一規(guī)劃、分布實(shí)施、安全高效、先進(jìn)實(shí)用等為原則，系統(tǒng)在2011年初開(kāi)始建設(shè)，現(xiàn)一階段建設(shè)基本完成。

通過(guò)遼寧水利工程三維地理信息系統(tǒng)建設(shè)，可以實(shí)現(xiàn)遼寧省基本地形地貌展示的三維展示，實(shí)現(xiàn)了遼寧水利工程的矢量電子地圖和高清影像疊加，實(shí)現(xiàn)水利工程的三維場(chǎng)景綜合展示、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)查詢(xún)，實(shí)現(xiàn)水利工程三維分析等。

通過(guò)遼寧水利工程三維地理信息系統(tǒng)將地圖數(shù)據(jù)和水利業(yè)務(wù)的完整結(jié)合為各級(jí)水利部門(mén)提供更準(zhǔn)確有效、形象直觀的地理數(shù)據(jù)信息，為提高遼寧水利行業(yè)信息化管理水平步上新臺(tái)階。

［1］麻清源，麻曉暉，王冬巖. 數(shù)字化城市管理信息平臺(tái)［M］.北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社，2009.

［2］周新耿，劉芬. 二維、三維空間信息系統(tǒng)的結(jié)合和應(yīng)用［J］. 計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2005(03) :101 －103.

［3］王磊，周云軒.GIS 二維、三維空間信息查詢(xún)功能的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用［J］. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2001(12) :145 －148.