辽宁水利工程三维地理信息系统总体设计与研究.pdf

2 0 1 3年第 2期 ( 第 4 1 卷 ) 黑龙江水利科技 H e i lo n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o lo g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 2 2 01 3 ( T o t al N o 4 1 ) 文章编号 ： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 0 9一 O 3 辽 宁水 利工程 三维 地理信 息 系统 总体 设计与研 究 江丽娟， 马健峰， 马鹤轩 ( 辽宁省水利信息中心， 沈阳 1 1 0 0 0 3 ) 摘要： 系统架构由数据存储层、 数据访问层、 服务层、 应用层和系统表现层组成。利用三维 G I S和网络计算技术 ， 基于水利工程数据库 ， 以三维手段仿真模拟水利工程情况 ， 以地 理信息技术手段对水利工程数据进行统计分析， 以提高水利工程信息的管理和应用 水平。 关键词 ： 水利； t g 理信息； 系统； 结构设计； 建设内容 中图分类号 ： T P 3 9 1 7 2 文献标识码 ： A Ge n e r a l D e s i g n a n d Re s e a r c h o f Wa t e r C o n s e r v a n c y P r o j e c t 3 D Ge o g r a p h ic I n f o r ma t io n S y s t e m in Lia o n in g P r o v in c e J I A N G L- j u a n ： MA J ia n f e n g a n d MA H e - x u a n ( L i a o n in g P r o v i n c ia l Wa t e r C o n s e rva n c y I n f o r m a t i o n C e n t e r ， S h e n y a n g 1 1 0 0 0 3 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： T he s y s t e m f r a me wo r k is c o mp o s e d o f d a t a a c c u mula t io n la y e r， d a t a a c c e s s la y e r ，s e r v e r， a p p lic a t io n la y e r a n d s y s t e m p r e s e n t a t io n la y e r B a s e d o n t h e d a t a b a s e o f wa t e r c o n s e rva n c y e n g i ne e r in g， 3 D GI S a n d ne t wo r k c o mpu t in g t e c h n o l o g y a r e u s e d t o s imu la t e t h e s i t u a t io n o f wa t e r c o n s e rva n c y e n gi n e e ri n g b y m e a n s o f 3 DT h e g e o g r a p h ic in f o r m a t io n t e c h n o lo gy w a s u s e d t o a n a ly z e t h e d a t a o f wa t e r c o n s e rva n c y e n g i n e e r in g f o r in c r e a s in g t h e le v e l t o ma n a g e a n d a p p l y t h e in f o r ma t i o n o f wa t e r c o n s e rva n c y d a t a Ke y wo r d s： wa t e r c o ns e r v a n c y； g e o gra p h ic in f o rm a t i o n； s y s t e m； s t r u c t u r e d e s ig n； c o nt e n t s o f c o ns t ru c t io n 0前言 随着我国经济的持续发展 ， 在水利工程建设要 求不断提高和计算机软硬件技术不断发展的前提 下 ， 水利信息 的采集 、 处理、 共享 的方式都发生 了翻 天覆地的变化， 信息技术加速向水利行业渗透， 水利 行业面临着全面技术升级 的大好机遇。水利政务 、 防汛减灾 、 水资源监控调度 、 水环境综合治理 、 大型 工程 的设计 和施工 、 大 中型灌 区的综合管理等都迫 切需要采 用计算 机技术 、 通讯 网络技 术 、 微 电子技 术 、 计算机辅助设计技术 、 3 s技术等一系列高新技术 对水利行业进行全面技术升级和改造， 尤其是地理 信息 系 统 对 科 学 决 策 和 科 学 管 理 具 有 深 远 的 意 义 。 收稿 日期 2 0 1 2一 O 9 2 4 作者简介 江丽娟( 1 9 7 6一 ) ， 女， 黑龙江鸡东人， 高级工程师； 马健峰( 1 9 8 1 一) ， 男， 辽宁建昌人， 助理工 程师； 马鹤轩 ( 1 9 8 0一) ， 男， 辽宁开原人 ， 工程师。 一 9 一 2 0 1 3年第2期 ( 第4 l卷) 黑龙江水利科技 He il o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v anc y N O 2 2 01 3 ( T o t a l N o 4 1 ) 辽宁水利工程三维地理信息系统充分利用三维 G I S 技术和网络计算技术， 在水利工程数据库的基础 上， 以三维手段仿真模拟水利工程情况， 以地理信息 技术手段对水利工程数据进行统计分析 ， 以提高水 利工程的管理水平和应用水平 。 1 系统的总体 目标与总体结构设计 1 1 总体目标 辽宁水利工程三维地理信息系统建设总体 目标 是通过水利工程三维综合展示 ， 将 辽宁省的地形 地 貌、 河流、 水利工程设施等展示在三维场景中， 方便 从宏观上了解辽宁省水利的整体情况， 微观上查看 水利工程设施周围的具体环境和工程的具体信息。 通过水利工程三维查询从基本查询 、 分类查询 、 图属 查询 、 实时信 息查询方面对水利工程的具体数据进 行分析， 为水利建设和防汛决策提供技术支持。通 过水利工程三维分析功能对于历史上的大旱大涝灾 害 ， 通过遥感数据 比对 ， 分析评估经济损失 ， 从而可 以帮助未来风险进行预测、 并提供辅助决策和解决 方案 。 1 2 总体结构设计 系统总体技术架构采用 C S和 B S结构相结合 的方式， 总体技术结构图见图1 。 图 1 系统总体结构图 系统逻辑架构由数据存储层、 数据访问层、 系统 服务层、 系统应用层、 系统表现层组成。具体逻辑架 构模型见图 2 。 系统数据包括： 三维模型； 基础地理数据 一 1 0 一 ( 遥感影像数据 、 地形地貌数据 、 矢量数据) ； 水利 工程数据。为了能够更好的管理这些数据并提高数 据应用效率， 系统以影像、 矢量, D E M等专业数据库 为基准对数据进行分类存储 ， 以数据总线模式 对数 据进行统一管理发布 ， 系统数据库架构见图3 。 水利工程三维地理信息管理系统逻辑架构图 ， 一 、 、 系统表现层 一一 一 系统应用层 l 水 利 工 程 三 堆 综 合 展 示 l f 水 利 工 程 三 维 查 询 I l 水 利 工 程 三 维 分 析 i l 水 利 工 程 数 据 报 裹 输 出 l 系统般务屡 l 地 形 地 貌 建 模 l I 三 维 地 图 渲 染 I 1月 性 数 据 检 索 l l 三 蛙 模 型 标 记 l 兰 维 场 景 渲 染 I 用 户 管 理 I 数据访问屉 I 三 罐 影 像 数 据 访 问 i l 三 维 髟 像 数 据 访 问f I 三 维 影 像 数 据 访 问 I l 水 利 工 程 数 据 访 问 l f 三 维 髟 像 数 据 访 问 I I 三 维 影 像 数 据 访 问 I 数据存储层 F = ： = = = l遥感影像数据 j 塑 矍 塑4 f ： = = = = = = ： = f ： ： = = = = ： = = I 叁 苎 墼 塑 I 【 查 塑 三 塑 苎 塑 J L 三 苎 堡 叁 曼j 图 2 系统逻辑架构 图 图 3 系统数据库架构图 2 系统建设内容 2 1 系统应用部分 水利工程三维系统采用三维 3 s ( G I S G P S R S ) 技术， 结合全省高清晰航空遥感影像数据、 D E M( 数 字高程模型) 数据、 水利工程三维模型水利矢量地图 江丽娟， 等： 辽宁水利工程三维地理信息系统总体设计与研究 第 2期 数据、 水利工程数据库、 实时雨水情数据库等多元海 量数据将辽宁省的地形地貌、 河流、 水利工程设施等 展示在三维场景中 ， 方便从宏观上 了解辽 宁省水 利 的整体情况， 微观上查看水利工程设施周围的具体 环境和工程的具体信息 。结合水利矢量地图数 据、 水利工程数据库、 实时雨水情数据库等实现基本 查询、 分类查询、 图属互查、 实时信息查询等功能， 对 单个水利工程实现水利业务数据与地理信息数据全 面查询 。结合历史上 的大旱大涝灾 害， 通过遥感数 据比对， 分析评估经济损失， 并实现对历史灾害尤其 是洪涝灾害的模拟重演， 从而可以帮助未来风险进 行预测、 并提供辅助决策。 2 2 系统数据库部分 水利工程三维地理信息管理系统数据库的组成 包括： 基础地理数据库； 水利工程数据库； 遥 感影像库 ； 地形地貌库 ； 矢量数据库 ； 三维模 型库六个基础库 。按数 据特性可划分属性数 据、 空 间矢量数据 、 影像数据等 ， 是 以属性数据和空间数据 共存 的综合数据库。 鉴于水利工程三维地理信息管理系统数据库数 据构成复杂、 数据应用的效率要求高的特点， 对数据 进行分类存储 ： 对图片、 影像等数据采用金字塔集 群数据库进行存储管理 ； 对 二维矢量数据采用空 间数据库进行存储管理； 对水利业务数据采用关 系数据库进行存储管理； 对三维模型及其模型索 引等多媒体信息都将采用文件模式进行存储管理。 数据库的安全通过存储安全 、 访 问安全、 发布安全 3 个方面进行实现。 2 3 系统安全管理部分 水利工程三维地理信息管理系统同时肩负着对 水利厅各级管理机构和水利工程数据 以及遥感数据 进行管理 的工作。鉴于系统面是基于水利工程数据 进行发布应用 ， 因此系统的安全性相当重要 。 系统部署在办公 涉密内 网系统 ， 从 根本上防止 了外部入侵， 保护内部的水利工程数据、 分析数据。 保障系统数据库以及系统本身不被攻击、 盗取。系 统采用用户管理和权限管理两大部分， 实现对用户 和权限的管理 ， 保证系统 的访 问安全 。系统采用完 善的灾难恢复机制， 保证在出现灾难时， 可以有效恢 复系统。采用有效 的数据加 密机制 ， 保障数据在 网 络传输时的安全性。防止数据被不良用户盗取或者 丢失 。 3 结语 辽宁水利工程三维地理信息系统以安全性、 灵 活性、 高效率性、 仿真性、 可拓展性、 完整性为要求， 按照统一规划、 分布实施、 安全高效、 先进实用等为 原则， 系统在 2 0 1 1年初开始建设， 现一阶段建设基 本完成 。 通过辽宁水利工程三维地理信息系统建设， 可 以实现辽宁省 基本 地形地貌展示 的三维展示 ， 实现 了辽宁水利工程的矢量电子地图和高清影像叠加， 实现水利工程的三维场景综合展示、 空间数据和属 性数据查询， 实现水利工程三维分析等。 通过辽宁水利工程三维地理信息系统将地图数 据和水利业务 的完整结合为各级水利