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摘要：本文立足于济南市水雨情，基于ArcEngine嵌入式GIS组件，开发了济南城市防洪水雨情信息系统。该系统除具备基本GIS功能之外，还实现了历史水雨情查询和实时水雨情监测等功能，可以实时快速地发现险情，为决策层提供可靠依据，并为类似应用系统的开发研究提供一定的借鉴。
关键词：ArcEngine；城市防洪；GIS；水雨情
中图分类号：F291.1 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
随着社会经济的快速发展，城市防洪是目前全世界关注的重大问题之一。济南市区南靠群山，北临黄河，每年遇大雨，南部山区的降水形成强大径流涌入市区，极易发生洪灾。目前市区防洪能力不足，城区雨水管网系统不完善，城市排水能力不够，这就加剧了发生洪灾的可能性[1-2]。近年来，随着济南社会经济的跨越式发展，城市规模迅速扩大，城市防洪问题日益突出。
随着地理信息系统（GIS）技术的发展，以GIS为平台，建立城市防汛预警决策支持系统，便可以为抗洪抢险减灾提供辅助决策信息[3]。济南城市防洪水雨情信息系统可以方便的查询出所需的实时以及历史水雨情信息，并且以图形、曲线、表格等多种形式展示查询结果，从而帮助防汛决策和管理人员及时判断当前的防汛态势。
二、系统总体设计方案
1. 系统平台设计
系统平台设计依据“层服务模型思想”，利用分层原理，根据信息表达类型、应用范围、使用层面的不同，将平台的数据和应用资源划分为不同的层次。
该平台将分为四个逻辑部分：通讯网络平台、基础软件平台、数据共享平台、核心应用平台，系统平台结构如图1。
2. 系统数据库设计
系统使用的数据库分为空间数据库和专用数据库。空间数据库使用Personal GeoDatabase來组织数据，存储的地理空间信息包括济南市政区图、道路图、河流图、水位及雨量测站图等，分别以点、线、面为基本单元分层存储。专用数据库选取SQL Server 2005进行数据的组织，包括业务数据库和用户权限库。业务数据库存储实时水雨情信息和历史水雨情信息以及各水利工程指标，用户权限库存储用户及其角色信息。
图1 系统平台结构
3. 系统主要功能模块
本系统采用C/S体系结构，以Microsoft Visual Studio 2005为系统开发平台，C#为系统开发语言，ArcEngine为二次开发组件，SQL Server 2005为数据库管理平台，进行系统的开发[4]。以下为系统实现的五大功能模块。
(1)水雨情查询模块
该模块实现了水雨情基本信息的查询功能。水情查询包括单站河道水情查询和多站河道水情查询，其中单站查询包括的功能有单站水位流量实时查询、时段查询、日查询、月查询和年查询，用曲线图和表格相结合的方式表示水位、流量变化过程。多站查询包括的功能有多站水位流量实时查询、时段极值查询、日统计值查询、月统计值查询和年统计值查询，用柱状图和表格相结合的方式比较不同测站的水位、流量极值。雨情查询与水情查询的功能相似。
(2)实时水雨情监测模块
该模块实现了实时水雨情监测功能。实时水雨情监测需要设置累计降雨量时长和屏幕刷新时间两个参数。实时水情的表现形式为：在地图上相对应的水位站上标注当前水位值，将当前水位值与警戒水位值进行比较，未超过警戒水位值的水位站点用蓝色圆圈表示，超过警戒水位值的水位站点用红色圆圈表示，并且不停的闪烁，达到预警的效果。实时雨情的表现形式为：在地图上相对应的雨量站上标注累计降雨量值，并用柱状图表示，可以直观的比较各个雨量站的降雨情况。实时水雨情监测结果如图2。
图2 实时水雨情监测结果
(3)典型降雨查询模块
该模块提供了水情、雨情、等雨量线、图像及视频查询。水情、雨情、等雨量线查询功能与水雨情查询模块的单站时段水情、单站时段雨情、时段等雨量线查询功能相似。图像、视频查询功能主要是播放该场典型降雨对应的图像和视频文件。
(4)系统管理和设置模块
该模块提供了用户管理、角色管理、数据库管理、参数设置等功能。用户管理主要包括新增用户、添加用户、删除用户和修改用户密码。角色管理包括新增角色、修改角色、删除角色、角色功能修改。数据库管理主要是修改系统所使用的数据库连接。参数设置主要有可选图层设置、选择样式设置、选中要素颜色设置等。
(5)基本GIS功能模块
该模块实现了一般GIS系统必须具备的功能，如：图形属性互查、地图导航、图层关联、图层属性标注、精确/模糊查询、万能查询、图层管理、距离量测、面积量测、要素选择、地图比例尺设置、地图整饰打印等功能。
三、系统特色
1. 自定义图表控件的开发
本系统用图形、表格两种方式展示实时和历史水雨情查询结果，其他水雨情系统很少有两者兼顾的情况。本系统多次用到水雨情查询结果的展示功能，因此将Dundas绘图控件和DataGridView表格控件绑定，做成DundasGrid用户控件，实现了图形信息和属性信息的联动。图3为DundasGrid控件使用效果，点击图上某数据点，属性表中将以蓝色突出显示该条记录；单击属性表中某条记录，曲线图将以红色圆点绘制对应数据点。此外还具备图形数据点相关信息的鼠标悬停提示功能。
图3 DundasGrid控件使用效果
2. 典型降雨查询模块的动态生成
考虑到在系统的使用过程中，可能会有造成重大损失的大暴雨或特大暴雨的出现，必须将该场暴雨纳入典型降雨范畴，因此本系统采用动态生成菜单的方式来生成典型降雨查询模块。每场典型降雨在水雨情
数据库中对应的有三个表，分别是水情表、雨情表和图像视频表，统一用日期前缀来命名每个表，避免了表名重复。如果当前的这场降雨造成了重大损失，可以将该场降雨设置为典型降雨，可以将拍摄的图像视频上传到图像视频表中。系统重新启动时，典型降雨查询模块中就增加了当前的这次降雨，使系统维护更方便快捷。系统数据库中有两场默认的典型降雨，即2007年7月18日典型降雨和1986年8月26日典型降雨。
四、结束语
济南城市防洪水雨情信息系统主要包括以下几个方面：①实现了水雨情的多种查询，更准确的掌握防洪态势；②水雨情的实时监测功能可以及时的发现险情，并迅速做出有效的处理；③开发了DundasGrid用户控件，水雨情查询功能均使用该控件展示查询结果，提高了代码的可重用性；④运用图形、曲线、表格等多种形式展示查询结果，为类似应用系统的开发研究提供一定的借鉴。
参考文献：
[1] 贾超，李术才，曹升乐，等. 济南城市防洪现状及对策分析[J]. 灾害学，2009，24（1）：31-34.
[2] 裘书服，陈珂，温家洪. 2007年7月重庆和济南城市暴雨洪水灾害认识和思考[J]. 气象与减灾研究，2009，32（2）：50-53.
[3] 李玉霞，杨武年，李玉珍. 基于ArcIMS的实时水雨情监测系统开发与应用研究[J]. 测绘科学，2007，32（2）：155-156.
[4] 王志恒，杨国东，吴琼，等.基于ArcEngine的虚拟校园信息管理系统的设计与实现[J]. 地理信息世界，2008，（3）：80-84.
关键词：ArcEngine；城市防洪；GIS；水雨情
中图分类号：F291.1 文献标识码：A 文章编号：
一、引言
随着社会经济的快速发展，城市防洪是目前全世界关注的重大问题之一。济南市区南靠群山，北临黄河，每年遇大雨，南部山区的降水形成强大径流涌入市区，极易发生洪灾。目前市区防洪能力不足，城区雨水管网系统不完善，城市排水能力不够，这就加剧了发生洪灾的可能性[1-2]。近年来，随着济南社会经济的跨越式发展，城市规模迅速扩大，城市防洪问题日益突出。
随着地理信息系统（GIS）技术的发展，以GIS为平台，建立城市防汛预警决策支持系统，便可以为抗洪抢险减灾提供辅助决策信息[3]。济南城市防洪水雨情信息系统可以方便的查询出所需的实时以及历史水雨情信息，并且以图形、曲线、表格等多种形式展示查询结果，从而帮助防汛决策和管理人员及时判断当前的防汛态势。
二、系统总体设计方案
1. 系统平台设计
系统平台设计依据“层服务模型思想”，利用分层原理，根据信息表达类型、应用范围、使用层面的不同，将平台的数据和应用资源划分为不同的层次。
该平台将分为四个逻辑部分：通讯网络平台、基础软件平台、数据共享平台、核心应用平台，系统平台结构如图1。
2. 系统数据库设计
系统使用的数据库分为空间数据库和专用数据库。空间数据库使用Personal GeoDatabase來组织数据，存储的地理空间信息包括济南市政区图、道路图、河流图、水位及雨量测站图等，分别以点、线、面为基本单元分层存储。专用数据库选取SQL Server 2005进行数据的组织，包括业务数据库和用户权限库。业务数据库存储实时水雨情信息和历史水雨情信息以及各水利工程指标，用户权限库存储用户及其角色信息。
图1 系统平台结构
3. 系统主要功能模块
本系统采用C/S体系结构，以Microsoft Visual Studio 2005为系统开发平台，C#为系统开发语言，ArcEngine为二次开发组件，SQL Server 2005为数据库管理平台，进行系统的开发[4]。以下为系统实现的五大功能模块。
(1)水雨情查询模块
该模块实现了水雨情基本信息的查询功能。水情查询包括单站河道水情查询和多站河道水情查询，其中单站查询包括的功能有单站水位流量实时查询、时段查询、日查询、月查询和年查询，用曲线图和表格相结合的方式表示水位、流量变化过程。多站查询包括的功能有多站水位流量实时查询、时段极值查询、日统计值查询、月统计值查询和年统计值查询，用柱状图和表格相结合的方式比较不同测站的水位、流量极值。雨情查询与水情查询的功能相似。
(2)实时水雨情监测模块
该模块实现了实时水雨情监测功能。实时水雨情监测需要设置累计降雨量时长和屏幕刷新时间两个参数。实时水情的表现形式为：在地图上相对应的水位站上标注当前水位值，将当前水位值与警戒水位值进行比较，未超过警戒水位值的水位站点用蓝色圆圈表示，超过警戒水位值的水位站点用红色圆圈表示，并且不停的闪烁，达到预警的效果。实时雨情的表现形式为：在地图上相对应的雨量站上标注累计降雨量值，并用柱状图表示，可以直观的比较各个雨量站的降雨情况。实时水雨情监测结果如图2。
图2 实时水雨情监测结果
(3)典型降雨查询模块
该模块提供了水情、雨情、等雨量线、图像及视频查询。水情、雨情、等雨量线查询功能与水雨情查询模块的单站时段水情、单站时段雨情、时段等雨量线查询功能相似。图像、视频查询功能主要是播放该场典型降雨对应的图像和视频文件。
(4)系统管理和设置模块
该模块提供了用户管理、角色管理、数据库管理、参数设置等功能。用户管理主要包括新增用户、添加用户、删除用户和修改用户密码。角色管理包括新增角色、修改角色、删除角色、角色功能修改。数据库管理主要是修改系统所使用的数据库连接。参数设置主要有可选图层设置、选择样式设置、选中要素颜色设置等。
(5)基本GIS功能模块
该模块实现了一般GIS系统必须具备的功能，如：图形属性互查、地图导航、图层关联、图层属性标注、精确/模糊查询、万能查询、图层管理、距离量测、面积量测、要素选择、地图比例尺设置、地图整饰打印等功能。
三、系统特色
1. 自定义图表控件的开发
本系统用图形、表格两种方式展示实时和历史水雨情查询结果，其他水雨情系统很少有两者兼顾的情况。本系统多次用到水雨情查询结果的展示功能，因此将Dundas绘图控件和DataGridView表格控件绑定，做成DundasGrid用户控件，实现了图形信息和属性信息的联动。图3为DundasGrid控件使用效果，点击图上某数据点，属性表中将以蓝色突出显示该条记录；单击属性表中某条记录，曲线图将以红色圆点绘制对应数据点。此外还具备图形数据点相关信息的鼠标悬停提示功能。
图3 DundasGrid控件使用效果
2. 典型降雨查询模块的动态生成
考虑到在系统的使用过程中，可能会有造成重大损失的大暴雨或特大暴雨的出现，必须将该场暴雨纳入典型降雨范畴，因此本系统采用动态生成菜单的方式来生成典型降雨查询模块。每场典型降雨在水雨情
数据库中对应的有三个表，分别是水情表、雨情表和图像视频表，统一用日期前缀来命名每个表，避免了表名重复。如果当前的这场降雨造成了重大损失，可以将该场降雨设置为典型降雨，可以将拍摄的图像视频上传到图像视频表中。系统重新启动时，典型降雨查询模块中就增加了当前的这次降雨，使系统维护更方便快捷。系统数据库中有两场默认的典型降雨，即2007年7月18日典型降雨和1986年8月26日典型降雨。
四、结束语
济南城市防洪水雨情信息系统主要包括以下几个方面：①实现了水雨情的多种查询，更准确的掌握防洪态势；②水雨情的实时监测功能可以及时的发现险情，并迅速做出有效的处理；③开发了DundasGrid用户控件，水雨情查询功能均使用该控件展示查询结果，提高了代码的可重用性；④运用图形、曲线、表格等多种形式展示查询结果，为类似应用系统的开发研究提供一定的借鉴。
参考文献：
[1] 贾超，李术才，曹升乐，等. 济南城市防洪现状及对策分析[J]. 灾害学，2009，24（1）：31-34.
[2] 裘书服，陈珂，温家洪. 2007年7月重庆和济南城市暴雨洪水灾害认识和思考[J]. 气象与减灾研究，2009，32（2）：50-53.
[3] 李玉霞，杨武年，李玉珍. 基于ArcIMS的实时水雨情监测系统开发与应用研究[J]. 测绘科学，2007，32（2）：155-156.
[4] 王志恒，杨国东，吴琼，等.基于ArcEngine的虚拟校园信息管理系统的设计与实现[J]. 地理信息世界，2008，（3）：80-84.