小流域水源涵养功能评价的三维地理信息系统设计与实现——以平通河流域为例

摘要

地理信息系统(GIS)是一种专门用来进行地理空间数据的处理、数据分析分析和数据管理的计算机系统，它为平通河流域三维水源涵养系统的搭建和系统实现提供了基础和平台。本文选用目前使用最为广泛的GIS组件ArcEngine10.2作为开发工具，在Visual Studio2010开发环境下编写了平通河流域三维水源涵养功能评价系统。
　　首先介绍了平通河流域水源涵养功能研究的背景及意义、区域概况和相关技术的研究发展概况;其次对流域水源涵养功能评价系统进行了系统需求分析和系统的总体设计;然后设计和基于中小流域的三维水源涵养功能评价系统的各个功能模块;最后利用VC＃编程语言实现了系统的各功能模块，系统包含基本文件功能模块、系统专用功能模块和系统辅助功能模块三个主要的模块。这三个模块实现了对数据的存储、编辑、数据查询和分析功能，并在专业功能模块中成功的将In-Vest模型中的水源涵养功能评价的模块嵌入其中，实现了对平通河流域三维水源涵养评价系统的各功能模块。
　　在系统设计过程中得出了以下几点结论:
　　(1)本文提出采用Visual C＃.NET为开发环境与ArcEngine二次开发组件相结合的方法，设计了具有三维可视化效果的的三维水源涵养功能评价系统。包括系统总体框架设计、系统功能设计、系统界面设计等。
　　(2)本文对ArcEngine组件的三维模块进行了深入研究，在系统中实现了数据三维地表生成、三维场景浏览、三维地形分析等三维地理信息系统的基本功能。整个系统的功能完备，具有较强的三维分析功能，是一个面向用户、专业化的三维地理信息系统。
　　(3)本文在系统的设计和开发中引入了近几年应用较为广泛的In-Vest模型中的水源涵养功能评价的相关模块，实现了对中小尺度流域的水源涵养功能评价，将三维地理信息系统与In-Vest模型结合在一起，为三维地理信息系统在其他研究领域的应用做出探索。
　　在对平通河流域进行水源涵养功能评价得出以下几点结论:
　　(1)平通河流域的水源涵养深度按海拔高度程环状分布。
　　(2)土地利用方式的不同对流域水源涵养功能有很大的影响。
　　(3)不同的森林类型的水源涵养功能不同。
　　(4)在流域的不同部位水源涵养功能不同，从本研究中可以发现，流域上游区域的水源涵养功能较下游区域强。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究目的

1．1．3 研究意义

1．1．4 存在问题

1．2 研究内容与方法线路

1．2．1 研究内容

1．2．2 研究线路

1．3 论文组成结构描述

2 系统关键技术综述

2．1 三维地理信息系统

2．1．2 国外研究现状

2．1．2 国内研究现状

2．2 水源涵养研究综述

2．2．1 水源涵养的概念

2．2．2 研究进展

2．2．3 水源涵养评估方法

2．3 In-Vest模型研究综述

2．3．1 In-Vest模型介绍

2．3．2 国外研究进展

2．3．3 国内研究进展

3 系统设计

3．1 系统概述

3．1．1 三维水源涵养系统需求分析

3．1．2 三维水源涵养系统总体目标

3．2 三维水源涵养系统总体设计

3．2．1 三维水源涵养系统基本文件功能模块

3．2．2 三维水源涵养系统专业功能模块

3．2．3 三维水源涵养系统辅助功能模块

4 系统实现

4．1 系统开发和运行环境

4．1．1 系统开发的环境配置

4．1．2 系统开发语言

4．1．3 DotNetBar插件

4．2 系统界面设计

4．2．1 系统登录界面设计

4．2．2 系统主体界面设计

4．3 系统基本功能模块

4．3．1 数据加载

4．3．2 三维地图浏览

4．3．3 三维场景实现

4．3．4 数据查询

4．4 系统专业功能模块

4．4．1 In-Vest水源涵养模型

4．4．2 专题数据查询模块

4．5 系统辅助功能模块

4．5．1 矢量数据空间分析

4．5．2 栅格数据分析

4．5．3 栅格计算

5 应用示范——平通河流域水源涵养功能评价

5．1 平通河流域概况

5．1．1 自然环境

5．1．2 社会经济概况

5．2 数据准备与预处理

5．2．1 土壤数据的获取与样品分析

5．2．2 地形数据

5．2．3 蒸散量数据

5．2．4 多年年均降水数据

5．2．5 土壤饱和导水率

5．3 评价结果检验

5．4 流域水源涵养功能评价结果分析

5．4．1 水源涵养量

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 本文主要工作

6．2 结论

6．3 展望

参考文献

致谢