察尔森水库三维GIS信息集成平台试验与应用

察尔森水库三维GIS信息集成平台试验与应用

摘要：从总体设计、功能设计等方面详细介绍了察尔森水库三维GIS平台的原理与应用，其中系统功能设计方面结合图从七个方面进行了详细论述。

关键字：系统集成、察尔森水库、GIS平台

1前言

信息集成（集成平台）Integrated information（Integrated platform）是指系统中各子系统和用户的信息采用统一的标准，规范和编码，实现全系统信息共享，进而可实现相关用户软件间的交互和有序工作。察尔森水库随着自动化系统的增加迫切需求建立一个共享平台，为水库防汛运行提供便利平台。本系统主要包括水库工程基本信息演示和水库现有自动化系统的集成。

2总体设计

2.1功能描述

系统启动后自动加载察尔森水库三维地形数据显示在屏幕上，可以对三维场景进行浏览和漫游。通过点击水库自动化系统菜单下的不同系统按钮直接启动相关系统。要求系统能有效、快速、安全、可靠和无误的完成上述操作。

2.2运行环境

软件环境

操作系统：WIN7/XP；

数据库环境：Access 2003；

开发工具：Visual Studio 2010；

GIS工具：ArcGIS Desktop、ArcObject组件库

三维建模工具：3DMax软件

硬件环境

Pentium(R) 2.50GHz、2G内存、500G 硬盘。

2.3设计思想

2.3.1系统构思

针对察尔森水库项目的需求，系统构思主要分为察尔森水库三维场景的构建方式、察尔森水库三维GIS系统的界面设计和功能设计。

察尔森水库三维场景的构建方式：模型构建人员现场采集实景照片，通过3DMax软件构建察尔森水库的主要模型，如水库大坝、办公楼等；GIS数据工程师使用ArcGlobe软件建立察尔森水库三维地形场景，并叠加察尔森水库的影像数据，并将建立的模型导入到三维地形场景中，并将整个场景保存为3dd文件。

察尔森水库三维GIS系统的界面设计和功能设计：系统界面使用第三方控件DotNetBar搭建，使用该控件库搭建的系统界面简洁、美观有非常好的视觉效果；整个系统由系统管理、场景管理、水库自动化系统导航三个主要功能模块构成。系统管理模块实现水库自动化系统的初始化配置，初始化后，水库自动化系统的系统路径或IP地址会存入数据库；场景管理模块实现用户对整个察尔森水库的三维场景的操作功能，如场景的漫游操作、热点区域的定位、热点区域的实景照片查看（包括热点场景的照片更换，热点场景的简介修改）；水库自动化系统的导航模块，主要根据初始化配置的水库自动化系统路径或IP地址，访问相应的水库自动化系统。

2.3.2关键技术与算法

察尔森水库三维场景的构建，采用3DMax软件构建重点场景模型，使用ArcGlobe建立地形场景并加载场景模型，完成察尔森水库三维场景的构建。

察尔森水库三维GIS系统的开发使用Microsoft Visual Studio 2010开发环境、第三方控件DotNetBar、ArcObject For .Net开发组件开发完成。

3系统功能设计

3.1界面设计

系统主界面：

系统主界面显示三维场景，主要是对库区三维显示。界面上部分为功能菜单区域，实现软件各种功能，左侧为热点选择区域，对热点快速定位。

分别八个系统进行路径配置，配置路径填写可以是网址，也可以是其他外部程序运行路径。修改完成以后点击确定即可保存。

场景管理功能界面设计：

缩放：对三维场景进行缩放显示；

平移：对三维场景进行平移显示；

导航：对三维场景进行多方位，多角度进行三维显示；

全景：缩放到坝区范围；

缩放至目标：对热点区域逐级放大；

实景照片：查看热点区域的实景照片和简介；

飞行：对整个库区进行三维漫游，点击键盘左上角Esc键取消漫游。

除了以上三维浏览功能以外，系统界面左侧提供了功能热点快速查询定位功能。直接点击热点名称，系统可以快速缩放到热点区域，点击实景照片（尽量以正前方显示），可以查看热点区域照片、简介等信息。

图片的更换：点击更换图片，可以自行选择需要更换的图片，更换完成后点击保存即可。

修改简介：选择编辑，可对简介窗口内容进行修改。修改完成后，点击保存。

程序可以直接加载水情自动测报系统及洪水预报调度系统等自动化系统。点击相关按钮启动软件。

3.2 模块汇总

系统管理模块：实现水库自动化系统的配置、视图控制、系统退出功能。

场景管理模块：实现场景缩放、场景平移、场景导航、全景、缩放至目标、实景照片、场景漫游飞行功能。

水库自动化系统导航模块：通过工具条实现水情自动测报系统及洪水预报调度系统等自动化系统的导航。

3.3 系统数据结构设计

在面向对象的设计方法中，数据也可以作为一个对象来处理，如果数据附属于某一对象，可以将其纳入该对象的属性管理之中。所以在面向对象的设计过程中，对数据的设计是在对对象的设计过程中完成的。

3.3.1数据结构

连接数据库算法、热点区域地理定位算法、地理空间查询算法

3.3.2数据结构与系统元素的关系

3.4 接口设计

在用户界面部分，根据需求分析的结果，用户需要一个用户友善界面。在界面设计上，应做到简单明了，易于操作，并且要注意到界面的布局，应突出的显示重要以及出错信息。外观上也要做到合理化，考虑到用户多对WINDOW 风格较熟悉，应尽量向这一方向靠拢。在编程语言上，已决定使用C# 进行编程，设计工具使用Microsoft Visual Studio 2010。其中程序界面要做到操作简单，易于管理。在设计上采用DotNetBar第三方控件库进行界面搭建。总的来说，系统的用户界面应作到可靠性、简单性、易学习和使用。

3.5 运行设计

3.5.1系统初始化

3.5.2运行控制

系统使用ArcObject For .Net组件，实现三维场景的显示、漫游、定位、空间查询等功能，系统的显示、漫游主要使用ArcObject的3DAnalysis组件模块，定位和空间查询则是使用查询分析模块

用户通过系统管理菜单启动系统管理模块；通过场景管理菜单和系统界面左侧场景导航面板的热点区域树状节点启动场景管理模块，其中用户点击热点区域树状节点可以实现对应热点的三维定位，用户点击场景管理菜单的实景照片按钮，然后点击地图上三维模型旁的红色气泡点，可以查看改模型场景的实景照片和该模型场景的简介，并能够更换照片和对简介编辑保存；用户通过水库自动化系统菜单启动水库自动化系统导航模块

系统能够对各个模块的运行的异常和错误进行处理，例如当用户点击水库自动化系统菜单下对应的水库自动化系统时，如果该系统路径更改或系统被卸载，将会提示相应的错误信息，程序流程回到操作前状态。

3.6 系统出错处理设计

程序在运行时主要会出现两种错误：1、由于输入信息，或无法满足要求时产生的错误，称为软错误。2、由于其他问题，如网络传输超时等，产生的问题，