汾河流域河道防洪信息管理系统的开发与应用

论文摘要

近年来,随着GIS在水利领域的深入应用,为防洪信息管理提供了强劲的支持。GIS是一种存储、查询、处理、分析、显示、更新与空间和地理分布有关数据的空间信息系统。它能够很好的满足河道防洪信息数字化管理的需求,为管理部门提供必要的决策支持。本文依托于山西省水利厅“汾河流域河道地理信息系统管理模式与技术研究”项目,研究了建立防洪信息管理平台的关键技术及实现方法,分析了河道防洪信息管理系统的需求、目标、框架设计、数据库设计和功能设计,并将GIS引入河道防洪管理之中,采用ESRI公司的ArcGIS作为二次开发工具,结合VBA、Access数据库等专业化的计算机编程和数据库技术,开发了具有数据采集、整编、管理、分析,二、三维可视化显示,信息输出,信息查询等基本功能并兼有洪水淹没范围模拟和抢险救援功能的河道防洪信息管理平台。本文着重从地理信息系统应用技术、系统的结构体系与功能体系、河道防洪的空间与属性数据库、DEM数字高程模型及专业应用模型等方面进行研究,力图将这些新技术穿插应用于系统设计中去。本文的主要研究内容如下:(1)分析研究汾河流域洪水特性以及系统的需求和目标,采用结构化和模块化的设计方法,分析与设计系统总体结构、开发模式、功能结构体系及各模块功能。(2)研究、收集、整理和存储与汾河流域河道相关的信息内容,分析上述数据源特点,结合系统的功能需求,以及数据库知识,从数据组织和管理等方面探讨适合本系统的空间、属性数据库的结构及设计,建立适合防洪信息管理的河道信息数据库。(3)根据项目需求,设计GIS基本功能,包括基本地图操作、数据查询、数据管理维护等基本功能;探讨利用ArcGIS工具科学地构建流域地区数字地面模型的方法;针对研究流域的特点,分析研究相关应用分析模型的实现方法,主要包括河道洪水淹没模型与抢险救援模型。本文的主要创新在以下几个方面:(1)在阅读国内外大量文献、分析GIS技术在水利行业的应用和国内外洪水GIS研究现状的基础上,提出了建立汾河河道防洪信息管理系统的方法,创建了河道防洪信息管理系统的雏形。⑵针对旧有的信息系统,结合现代先进的信息管理思想,融入作者对地理信息系统空间数据库、属性数据库建设的理解,建立了适合河道防洪信息管理的建库技术方法体系。⑶探讨和实践了利用ArcGIS平台软件建立DEM的方法,利用ArcGIS自带插值模型生成TIN栅格数据层,通过模型转换生成Grid正方形DEM模型。基于VBA程序算法,按给定洪水水位和水量的方式计算给定条件下的淹没区范围,并可以通过改变参数观察不同水位下三维可视化的洪水演进状态。在抢险救援模块中,探讨了防汛责任制查询,防汛队伍查询,防汛物料查询,防洪预案查询等防洪查询的内容和抢险救援网络所应具有的数据层。本文初步建立的基于GIS的河道防洪信息管理系统,具有较好的可行性和实用性,该系统界面友好、操作简单方便、功能全面,在河道防洪信息化的研究工作中具有较大的实际意义。但由于基础信息、资料收集不完备,系统需要在以后不断补充和修正,此外,洪水淹没模型和抢险救援模型还有待于进一步深入研究,以便为洪水资源利用提供更精确的科学理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外 GIS 发展概况
• 1.2.1 GIS 国外发展状况
• 1.2.2 GIS 国内发展状况
• 1.3 GIS 技术在水利行业的应用
• 1.3.1 GIS 在防洪减灾方面的应用
• 1.3.2 水资源管理
• 1.3.3 水环境和水土保持
• 1.3.4 水利水电工程建设和管理
• 1.4 国内外洪水GIS 研究的现状
• 1.4.1 GIS 技术应用于洪水研究的国外现状
• 1.4.2 GIS 技术应用于洪水研究的国内现状
• 1.5 研究的内容与技术路线
• 第二章 系统分析与开发方式
• 2.1 系统需求分析
• 2.2 系统目标分析
• 2.2.1 系统总体目标
• 2.2.2 系统专题目标
• 2.3 系统设计原则
• 2.4 系统结构分析
• 2.4.1 系统总体结构
• 2.4.2 系统模块体系设计
• 2.5 系统开发方式
• 2.5.1 地理信息系统（GIS）开发平台选择
• 2.5.2 GIS 二次开发的实现方式
• 2.5.3 开发方式的选择
• 第三章 系统数据库分析与研究
• 3.1 数据库设计原则
• 3.2 属性数据库的设计
• 3.2.1 属性数据库的组成
• 3.2.2 属性数据库设计
• 3.3 空间数据库的设计
• 3.3.1 空间数据库组成
• 3.3.2 空间数据库设计
• 3.4 数据库组织管理模式
• 3.5 图库的建立
• 3.5.1 矢量图层的建立
• 3.5.2 GPS 图层的建立
• 第四章 河道防洪信息管理系统的开发
• 4.1 系统总体框架
• 4.2 地图操作模块
• 4.2.1 GIS 地图基本操作
• 4.2.2 图形管理
• 4.3 数据查询显示模块
• 4.3.1 基本查询
• 4.3.2 信息查询
• 4.4 数据维护管理模块
• 4.4.1 数据维护管理
• 4.4.2 数据水晶报表
• 4.5 专业分析模块
• 4.6 辅助功能模块
• 4.6.1 多级用户管理
• 4.6.2 联机帮助
• 第五章 专用模块分析与实现
• 5.1 洪水淹没模拟分析
• 5.1.1 DEM 模型建立
• 5.1.2 洪水淹没范围模拟实现
• 5.1.3 淹没三维分析
• 5.2 抢险救援分析
• 5.2.1 防洪查询
• 5.2.2 抢险救援
• 第六章 成果与展望
• 6.1 研究成果
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录1
• 附录2
• 致谢
• 研究生期间所获成果