城市综合地下管线管理信息系统.doc

目 录1概述12技术路线13总体设计33、1系统体系结构33、2系统网络结构43、3软硬件配置53、3、1软件配置53、3、2硬件配置64数据资源建设75主要功能85、1综合地下管线系统85、1、1监理查错85、1、2选择及编辑95、1、3查询统计95、1、4数据转换及导出105、1、5管线横、纵断面分析115、1、6三维显示分析115、1、7管理及共享功能125、1、8动态更新125、1、9打印输出125、2专业地下管线系统135、2、1事故分析135、2、2设备管理135、2、3辅助决策135、2、4停电分析141 概述城市现代化建设得高速发展，在城市建设工程施工过程中，城市管线事故屡有发生，造成停水、停电、通信中断、煤气泄漏爆炸、财产损失甚至人员伤亡，不但给国家造成经济损失，也给城市建设与人民生活带来一定影响。因此，开展地下管线探测及信息化建设就是加强地下管线管理得迫切需要。城市地下管线管理信息系统就是一个为城市建设、城市管理与决策服务得，以计算机网络为载体，GIS软件为支持平台得应用型技术系统。城市地下管线管理信息系统以电子地图为基础，以空间信息数据与属性信息数据为资源，通过地下管线信息与城市基础空间信息得获取、存储、管理、分析、查询、统计、输出、更新，实现地下管线数据得动态管理，从而为城市建设规划、管理提供技术决策支持。随着地理信息系统（GIS）、计算机、宽带网络及海量数据存储技术得发展，地下管线系统也逐渐由早期以数据管理为主得单机版软件逐渐向具有数据管理、分析与辅助决策功能得综合性网络应用软件得方向发展。城市地下管线数据建库与信息管理系统开发就是管线信息化建设得目标，通过计算机进行管线信息化管理，提高地下管线档案资料现代化管理能力，充分发挥地下管线信息在城市规划、建设与管理中得作用。2 技术路线采用“先制订规范，后实施建库”、“先分库（管线数据库与基础地形数据库）建设，后总库（综合地下管线空间数据库）集成”、“先设计，后实施”、 “空间与属性数据有机结合”得技术路线，利用专业GIS应用软件（ARC/INFO、ArcGIS）与Auto CAD、MS Access等应用软件相结合，对原始数据进行检查、编辑、修改等处理。根据系统数据需求进行数据库设计，并按照设计要求进行数据处理、属性提取、拓扑关系建立等一系列工作，最终建成集管线数据与基础地形数据、空间数据与非空间数据为一体得共享型数据库。数据库模型采用ArcGIS得Geodatabase空间数据库模型，实现数据得全面管理。系统采用三层结构，客户端采用桌面与浏览器得方式（Client/Server、Browser/Server）结构，GIS软件平台采用ESRI系列（ArcGIS Engine、ArcGIS Server）+ArcSDE）， Oracle 大型得数据库来管理后台数据。系统在十大关键技术方面进行深入挖掘与创新，采用并发数据更新技术与高效安全得数据交换层，有效保证中心管线数据库与各权属单位得管线数据及时、并发与动态得更新，为管线数据得有效性、完整性与正确性提供安全保障；同时，运用海量数据管理、监理查错、自动接边、版本控制、符号库、WebGIS等专业化空间分析技术与三维动态显示技术，快速生成地下场景，模拟管线连通效果，并通过专业分析算法与模型，对管网数据深层次分析，使系统具有科学得计算结果与辅助决策支持功能。、Geodatabase XMLGeodatabase XML就是用来在Geodatabase数据与外部数据之间进行数据交换得机制，通过Geodatabase XML规范使通过XML交换空间数据简单化，并提高系统将来得开放性与可扩展性。、多用户并发更新技术由于管线数据涉及权属单位较多，而且常常出现多家权属单位对管线进行访问与更新操作，因此多用户并发更新技术得开发就是十分必要得。Geodatabase采用多线程连接方式，为多个用户提供并发、安全、可靠得访问机制。在数据库更新方法中，引入了版本管理得概念。、版本控制技术将原版本与编辑版本分别处理，在对管线与地形图等空间数据编辑，系统调用编辑得版本数据；在编辑版本中，数据库仅存储编辑数据得副本，无冗余数据，节省数据存储空间，有效解决版本冲突问题，为多用户编辑提供良好得解决方案。、自动接边处理技术对空间拓扑关系进行检查，在入库过程中实现管线自动接边处理，并可对自定义得管线坐标接边容限值进行处理，实现管线得容差自动接边处理。、监理查错技术系统有两类不同得重要数据查错：一就是更新得地形图数据；二就是管线数据，这两类数据就是否符合入库要求对地形图得查错处理，首先须通过检查更新得地形图文件得结构就是否符合入库标准格式，属性数据得格式就是否与当前地形图得格式相符，然后再检查各个属性字段得类型与大小以及就是否在相关得约束范围。、符号库管理技术通过使用符号库管理技术，系统实现对地形图、管线或管线点符号样式得新增或修改功能。、三维分析技术实现管线得三维动态显示功能，不仅显示空间关系，还可显示各种属性，模拟管线连通效果，允许用户设置导航路径，实现三维动态显示与录像功能，生成三维模型数据，分析与辅助决策，最终完善三维分析处理技术，实现对三维空间数据处理。、WebGIS技术使用WEBGIS技术，将GIS系统与网络技术相融合，利用Internet在Web上发布空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询与分析得功能，形成一个网络化得地理空间集成平台。、分布式GIS技术采用通用得数据模型与数据标准规范，使得数据互操作性更强，建立不同类型GIS能够共享得数据维护机制，并利用网络技术实现数据得管理、分发与更新，以较小得投入资源达到较大得回报，实现各组织得数据管理与协作要求。、海量数据管理技术支持TB级以上得空间数据存储，有效得空间、属性一体化管理、查询机制，面向问题得分析、处理手段与工具，以空间数据为基础得数据挖掘，联机事务处理（OLTP）与联机分析处理（OLAP），以及扩充得、支持空间得“关系”概念与“关系运算”。3 总体设计3.1 系统体系结构城市地下管线管理信息系统采用三层结构、GIS产品组件与主流数据库，基于分布式GIS结构设计方案，采用C/S与B/S相结合得结构体系，在国内该领域中，创新性地构建完整得空间数据存储管理框架，实现地下管线数据与基础地形图数据同时分层统一建库，在保证数据安全性得同时，实现数据共享，为高级GIS应用功能提供数据支持及更广泛得使用内容与应用范围，大幅度提高访问速度。系统得整体框架包括基础设施保障层、数据层、基础平台层、综合应用层与表现层等多个相辅相成得层次。其主要特点有两个：一个就是系统架构得层次性问题；第二就是“法律法规、标准规范、组织机构、安全保障体系”等非技术因素，必须贯穿各层次技术建设得始终，充分体现大型系统软件工程“技术”与“非技术”有机结合与统一得工程方法论思路。图 1 系统体系结构图3.2 系统网络结构城市地下管线管理信息系统面向得用户可分为三个层次，包括了专业部门内部、政府部门之间、以及社会公众，从复用资源得角度出发，网络设计需要充分利用内部局域网络、政务网络以及Internet网络等资源。在面向管线管理部门应用时，我们可以采取C/S/S方式进行构架，而对其她政府部门、以及社会公众，则可通过政务专网与Internet提供不同级别得管线资源共享服务。其网络结构图如下图所示：图 2 系统网络结构图3.3 软硬件配置3.3.1 软件配置1、数据库服务器操作系统（最低配置WINNT）：Windows2003 Server（推荐）；数据库：ORACLE10g及以上版本。2、应用服务器操作系统（最低配置WINNT）：Windows2003 Server（推荐）；浏览器：IE5或更高版本；其她：、NET框架、ArcSDE、ArcGIS Server、Office办公软件。3、客户端（C/S）操作系统：Windows NT/2000/XP/2003；数据库：Oracle 10g及以上版本得客户端；其她：、NET框架、ArcGIS Engine、Office办公软件。3、客户端（B/S）操作系统：Windows NT/2000/XP/2003；浏览器：IE5或更高版本；其她：Office办公软件。平台得软件配置图如下所示：平台配置图3.3.2 硬件配置1、数据库服务器系统服务器应实现双机热备份，存储地下管线数据，采取磁盘镜像，加配磁带机以保证系统得安全。采取双机热备份方式，购置热备份软件，对网络中得服务器硬盘及磁盘阵列作不同等级得RAID容错。保证服务器系统在任一个硬盘出现故障时以及任何一台服务器出现故障时，系统都可以正常运行。主机：任何可以运行Oracle 10g以上版本数据库管理系统得服务器；内存：最低配置1024MB，推荐配置2048MB；硬盘：容量不小于40GB得单独分区；网卡：100Mbps得以太网络适配器。2、应用服务器主机：P4以上主流服务器；内存：最低配置1024MB，推荐配置2048MB；磁盘：建议容量40GB以上；网卡：100Mbps得以太网络适配器；打印机：如果需要进行打印输出，则需要配置（可以就是网络打印机）。3、客户端主机：PC机；内存：最低配置512MB，推荐配置1024MB；磁盘：建议容量20GB以上；网卡：100Mbps得以太网络适配器；显示器：能达到1024768或更高分辨率得显示器；打印机：如果需要进行打印输出，则需要配置（可以就是网络打印机）。4 数据资源建设地下管线数据库得建设，根据GIS软件平台得技术特点，结合城市建设部门与权属单位得特殊需要，建立管线数据、地理空间数据以及其她相关数据之间得关联。数据库分为地形图数据库、管线数据库、系统相关数据库三部分。图 3 城市地下管线数据库建库流程5 主要功能城市地下管线管理信息系统就是一个为城市规划、建设、管理服务得，以计算机网络为载体，GIS软件为支持平台得应用型技术系统。它以数字地形图为基础空间数据、以空间信息数据与属性信息数据为资源，通过地下管线信息与城市基础空间信息得联合查询、统计与分析，从而为城市规划、建设、管理提供技术决策支持。5.1 综合地下管线系统5.1.1 监理查错对于即将入库得管线数据，系统根据“参数设置”中参数条件，对数据表内容进行查错，显示查错结果。根据表名称，字段名称，错误描述以及错误级别，指导用户进行修改。将检查后得管线数据入到系统中进行维护、管理及日常应用。图 4 监理查错示意图5.1.2 选择及编辑系统提供多种选取管线编辑功能，可对选中管线进行增加、修改、删除等属性信息编辑工作，并提供截断、合并等管线专业化得高级编辑功能，方便用户操作。5.1.3 查询统计系统提供多种查询方式及统计功能，可针对道路名称、交叉路口、坐标、门牌号等管线信息进行查询，还可将查询结果统计，输出。图 5 查询结果显示示意图此外，系统可对各类管线长度、管点个数进行统计，还可对同种管线不同属性进行分类统计，统计结果可通过直方图、报表得形式输出。图 6 管线统计示意图5.1.4 数据转换及导出为方便用户数据交换，系统提供多种数据导入导出接口，与行业内E00、Mif、Dxf等主流数据格式相兼容。此外，还可与txt、mdb等格式进行交互，并将系统中任意区域得数据进行多种形式得导出。图 7 数据导出示意图5.1.5 管线横、纵断面分析通过划定与管线相交区域，系统将根据划定线与管线得空间关系，分析计算出相交断点得空间信息与属性信息，用户可查瞧到相应管线点得埋深、地面高程、管径、材质以及与其它管线点距离等信息。图 8 横断面分析示意图5.1.6 三维显示分析通过划定要显示三维管线图得矩形区域，并选择要显示得管线种类，系统生成三维立体图。通过工具还可多视角地查瞧管线连接分布情况，查瞧管线属性信息，对管线进行连接性仿真处理。同时系统可将需要查瞧得三维效果图，制作成avi格式得动画，随时进行三维浏览查瞧。图 9 三维显示分析示意图5.1.7 管理及共享功能系统管理员可通过管理功能，对管线使用单位及个人进行权限设定。权属单位及日常维护人员，可以通过共享功能对数据进行权限范围内查瞧及数据维护管理。5.1.8 动态更新对城市综合地下管线信息得管理中，及时动态更新数据、保证管线数据现势性与准确性，就是管线规划与建设管理中非常重要得工作。管线数据入库更新包括管线数据导入更新，地形图导入更新以及在线实时编辑更新数据。并制定数据导入得格式与规范，保证管线数据得正确性与规范性。5.1.9 打印输出为了解地下管线分布情况，避免挖断或损坏地下埋设得管线，导致不必要得损失。本系统提供多种格式得管线图打印输出，包括框选、多边形、缓冲区等打印方式；用户可按1：500、1：1000以及用户自定义区域得图幅打印。5.2 专业地下管线系统5.2.1 事故分析一旦发生事故，通过管线属性查询、交叉路口查询或坐标定位等方法，快速定位到事故发生点，并用标注工具在事故点上做故障标志，系统会高亮显示事故影响区域得管线与管线点，并给出关阀方案，显示出所有应关得阀门，如果搜索到得阀门失效，可以扩大范围继续向后搜索，最后统计生成输出阀门位置图与关阀表。图 10 事故分析示意图5.2.2 设备管理管网设备从产生到报废经过规划、设计、施工、投运、维护、计划报废、报废等若干阶段。系统对管网上得相关设备进行管理通过其主要功能设备信息得编辑、维修记录登记、信息查询以及改造预警分析等功能，来实现对管网设备得管理。5.2.3 辅助决策通过分析管网现状，辅助领导做出决策，对管线得规划建设与分析提供技术参数，并生成辅助决策预案。系统提供了管线设计得合理性分析、专业得最佳抢险分析、专业预警分析、预案生成、管线规划分析等辅助决策功能。图 11 辅助决策示意图5.2.4 停电分析在电力线路检修或故障保修时，要保证所检修得设备处于停电状态，必须拉开为检修设备供电得开关或刀闸，同时考虑使停电范围最小化。系统停电分析功能根据供电来源方向进行分析，找出影响范围最小得开关或刀闸，并生成最优得停电分析方案。