供水管网GIS系统解决专项方案.doc

供水管网GIS信息化系统项目处理方案江苏省地质勘查技术院目录1项目概况21.1工作目标21.2关键工作内容21.3工作依据22供水管网GIS信息系统处理方案32.1系统技术性能说明32.2总体设计42.2.1系统总体结构42.2.2软件体系结构52.2.3系统布署架构72.2.4软/硬件设备清单82.2.5系统功效体系82.3系统功效设计102.3.1供水管网GIS信息系统（C/S版）102.3.2供水管网GIS信息系统（B/S版）242.4软件实施计划262.4.1项目组织262.4.2进度计划安排262.4.3质量确保体系272.5合理化提议283管线探测处理方案294工程关键人力资源291 项目概况1.1 工作目标（1）完成地下供水管线探测工程及数据建库工作。此次探测范围为：XX县自来水经营所辖供水管线及水表普查，管线暂定600公里，水表暂定40000只。（2）完成XX县供水管网GIS信息系统设计、开发和布署，提供对应技术培训、技术支持、售后服务等工作，为XX县供水管网信息化管理提供技术支撑。1.2 关键工作内容 （1）管线探查、外业测量、水表普查和内业结果整理建库等。（2）XX县供水管网GIS信息系统设计、开发、布署调试（包含安装、现场试验、试运行、正式运行）、技术培训、技术服务、协调等。（3）完成项目验收工作。1.3 工作依据n 建设部城市测量规范（CJJ/TB-）；n YB/9029-94地下管线电磁法探测规程；n CJJ61-城市地下管线探测技术规程；n GB/T7929-19951:500、1:1000、1：地形图图式；n 浙江省城市水业协会现代化营业所评价标准实施细则（系统建设过程中如有新版标准公布，须符合新版标准）；n CMMI for DEV v1.2；n 经XX县自来水经营同意技术设计书。2 供水管网GIS信息系统处理方案2.1 系统技术性能说明（1）实用性：系统设计充足考虑XX县自来水经营业务具体情况和实际需要。性能稳定、可靠，人机界面友好，易操作性强，输入输出方便，图表生成美观，检索查询简单快捷，帮助信息完整。（2）开放性：系统开放数据接口，支持和第三方软件数据共享和交换。未来能提供和营业收费系统、生产调度系统、管网建模、管网GPS系统、报装系统、热线系统等第三方软件接口。（3）扩展性：系统应含有可扩展性和易维护性。系统设计和开发应采取模块化、结构化思绪，适应业务管理规则变更，提供灵活定制功效，能方便地进行系统升级和功效扩充。（4）安全性：根据XX县自来水经营情况和相关业务标准，建立统一组织机构、用户认证和权限安全管理。系统进行严格安全机制设置，拒绝任何非法用户进入系统和正当用户越权操作，避免系统遭到破坏，预防系统数据被窃取和篡改。（5）可靠性：系统含有数据自动备份和数据恢复技术。提供简单快速系统自修复功效。系统支持7二十四小时运行，在出现异常或受到攻击时，出现系统宕机情况，有对应应急处理方案。（6）处理能力：通常图形查询及浏览响应时间小于5秒，非空间数据操作响应时间小于3秒；在数据上传、数据下载、查询、验证等操作方面，系统响应时间小于3秒；满足最少50个用户并发访问性能需求；系统能支持8000公里以上管线数据信息和海量地形图或遥感影像数据，确保数据能快读、正确传送。（7）处理精度：通常坐标满足小数点后3位，高程和埋深等保留小数点后2位。2.2 总体设计2.2.1 系统总体结构供水管网GIS信息系统是一个开放性系统，多个业务应用模块并行运行，同时还要确保各模块信息共享，数据一致，鉴于此，本系统将是一个多层结构系统。从系统体系结构上，能够分为基础层、数据层、应用支撑层、应用层、网络层、用户层。基础层：包含建设本系统所需要硬件基础和软件基础。硬件包含服务器、存放设备、UPS、防火墙等，软件基础包含操作系统、GIS平台、数据库软件等等。数据层：本部分是系统用到信息数据，包含基础地形数据（数字线划矢量图）、管线数据、水表普查数据和对应综合信息数据。应用支撑层：应用支撑层介于数据层和应用层之间，为应用层提供必需基础服务。该层包含数据访问服务、接口服务、安全控制、日志服务等。其中数据访问服务负责对数据库读、写操作，是应用层和数据库交互桥梁；接口服务能够给第三方软件（如营业收费系统、生产调度系统等）提供功效调用接口；安全控制负责系统角色和权限管理；日志服务统计系统各类操作，确保系统运行安全性。应用层：本层包含了数据管理（包含数据建库和更新、数据编辑、数据维护和变更等）、地图操作、地图视图（包含二维视图和三维视图）、查询统计、管网养护、管网设计、专业管理、出图打印、管网WebGIS、系统管理等功效各个应用模块。网络层：当地用户能够经过局域网连接系统，部分信息和报表可在企业内部网（Intranet）经过IE浏览器进行浏览查询。用户层：系统用户可划分为4类角色：系统管理员、数据管理员、部门用户、相关授权用户。系统管理员拥有最高系统运行控制权限，但不含有系统业务操作权限；数据管理员拥有全部系统业务操作权限，包含数据管理功效，但不拥有最高系统运行控制权限；部门用户含有和自己部门职责/业务相关部分功效；相关授权用户指在部门用户基础之上，含有额外相关权限用户。系统总体结构以下图所表示：图 21供水管网GIS信息系统总体结构图2.2.2 软件体系结构系统软件配置方案建立在通用Windows基础上，经过面向对象可视化开发平台，利用开发接口和协议连接大型关系型数据平台和GIS平台，从而构建供水管网GIS信息系统。系统服务器选择Windows 操作系统，用户端支持Windows 7/XP操作系统；开发环境选择微软DotNet平台及C#开发语言，其中WebGIS开发采取ArcGIS for Flex API；系统数据库平台采取微软；GIS平台采取ESRI企业ArcGIS9.3.1；WebGIS部分支持微软IE6.0及以上浏览器。系统软件体系结构以下图所表示：操作系统平台（服务器：Windows ，用户端：Windows 7/XP）开发平台(Dot.Net、C#、Flex)数据库平台(Oracle)GIS平台(ArcGIS 9.3.1）IE浏览器发接口和供水管网GIS信息系统管理信息系统图 22软件体系结构图选择Microsoft Windows系列操作系统作为本系统项目标操作系统，因为它是一个功效强大、多用途操作系统。它界面友好、应用广大，其易用性、灵活性和通讯服务能最大程度地满足多种规模管理和应用环境需要。现在Windows操作系统在中国成为了最流行选择，除了投资小以外，最关键是基于Windows应用平台有一整套很成功应用处理方案，而且，多种大型应用软件基础全部支持Windows，系统成功应用有较大确保。C#是微软推出一个最新、面向对象编程语言。它使得程序员能够快速地编写多种基于Microsoft.Net平台应用程序，增强了开发者效率，同时也致力于消除编程中可能造成严重结果错误，使程序员能够快速进行开发，同时也保持了开发者所需要强大性和灵活性。正是因为其面向对象卓越设计、很高效率和安全性、良好扩展交互性，使C#成为构建各类应用程序理想之选。ESRI企业ArcGIS是现在最全方面、功效最强大、可扩展GIS软件。它包含了GIS数据浏览、处理、分析和编辑全部功效而且增加了高级地理处理和数据转换功效。ArcInfo能够进行各方面数据构建、模拟、分析和地图屏幕显示和输出，含有创建和管理智能GIS全部功效。ArcGIS Engine包含构建ArcGIS全部关键组件。使用ArcGIS Engine能够创建独立界面版本应用程序，或对现有应用程序进行扩展，为用户提供专门空间处理方案；使用ArcGIS Server能够完成海量数据公布共享，以B/S方法实现全功效GIS系统。ArcGIS for Flex API是ArcGIS为支持富因特网应用开发而推出应用程序接口。它能够把ArcGIS Server中基于地理信息系统Web Services和其它网页内容关联在一起，快速生动地展现那些能够布署在网络中制图程序。ArcGIS API for Flex充足利用了ArcGIS Server强大制图、地理编码和地理处理能力。终端用户只需轻松按一下按钮或点击一下要素，就能够在交互式电子地图中搜索和显示要素及属性和实施复杂空间分析。2.2.3 系统布署架构系统采取C/S和B/S架构相结合运行方法。C/S版系统拥有全部业务功效，在C/S版系统中，用户按摄影关权限对于管网数据修改，会对应在数据库中所表现和保留。B/S版系统能对C/S版中数据进行Web公布，并实现浏览、查询、统计、打印、爆管分析、管网养护、在线标注、系统管理等功效，但不能进行管网数据修改和维护。在Web访问时，发觉管网数据有错误信息时，能够经过信息交互将错误信息进行录入，相关人员查询到错误信息后，在C/S系统中进行管网数据修改。系统布署结构图以下：图 23系统布署架构图2.2.4 软/硬件设备清单2.2.5 系统功效体系依据系统需求，整个系统划分为以下20个功效模块。这些功效模块又划分为两个层次，第一层次是基础模块，第二层次是应用模块。基础模块是系统中间层，是通用功效部件，应用模块是由基础模块依据业务特点搭建起来。基础模块关键包含坐标转换模块、格式转换模块、数据库访问模块、数据编辑模块、三维可视化模块、空间定位模块、空间分析模块、权限控制模块、日志统计模块等。对于用户而言，基础模块是隐蔽，不可见。应用模块包含数据地图操作、地图视图、查询统计、管网养护、管网设计、出图打印、网络信息公布、三维管网浏览、数据管理、专业管理、系统管理等。对于用户而言，应用模块是用户操作直接面正确实体，是可见。基础模块和应用模块之间通信和交互经过数据管理机制、数据转换、数据共享标准、业务逻辑和接口、组件和协议来控制和实现。系统功效体系图以下：图 24系统功效体系图2.3 系统功效设计2.3.1 供水管网GIS信息系统（C/S版）供水管网GIS信息系统C/S版功效关键分为数据管理、图形管理和应用、查询统计、专业管理和应用分析、管网设计、管网养护、出图打印、系统管理等8大模块，以下图所表示：图 25供水管网GIS信息系统（C/S版）功效结构图2.3.1.1 数据管理（1） 外业数据检验外业数据检验功效指对外业提交结果数据进行入库前检验。关键包含数据库结构检验、表之间关系检验、表字段之间约束限定，数据合理性、一致性和完整性等。图 26外业数据检验界面图（2） 管网数据建库及更新功效系统含有多样数据更新手段，确保系统建立以后能够方便进行数据更新。包含全站仪等测量数据更新，完工图更新和数据转换更新。对CAD格式和栅格图片格式数据能直接导入系统。（3） 管网数据编辑功效提供丰富数据输入入库、输出、检验和维护功效。n 导入管网数据：导入测量外业采集数据，并依据提供管网坐标信息，将其转换成管网数据；n 管网数据导出：将管网数据导出成其它数据格式（dxf、dwg、jpg、shapefile）；n 数据转换：将不一样矢量格式数据进行转换；n 完工图管理：能显示和管理相关管线工程完工图，方便以后查阅；n 拓扑检验：经过拓扑检验，检验用户在编辑或导入过程中、甚至测绘工程中出现非正常数据。包含孤立管线或管点设备检验，不连通管线数据检验等；n 多媒体编辑：能够添加、删除、修改管线或管点多媒体信息，编辑完多媒体信息在地图上显示；n 数据维护：维护地图图层名称对照，能够添加、修改、删除图层数据和对应属性信息；n 提供基于管网及相关数据完整离线编辑模式，能够实现管网数据本身编辑和回帖过程之外，还能够实现管网相关隶属数据、专题数据、多媒体数据（cad电子数据）、详图数据编辑和回帖，同时能够在管网数据回帖完成以后，实现自动分层、自动编码和自动标注。（4） 管网数据维护和变更系统许可任意修改数据结构，满足企业业务变更需要；系统能够对数据错误进行检验和自动校正，确保数据完整性；系统中各类管网设备图示符号能够任意修改调整，提供系统线型库、符号库、填充库等管理。2.3.1.2 图形管理和应用（1） 地图操作管理支持地形图和管线数据各类地图操作，便于快速浏览所需地图，软件界面美观。具体包含以下功效：n 地形图矢量化建库、地形图修改编辑；n 地图缩放：包含放大、缩小、全幅显示；n 漫游：地图移动；n 量算：包含距离、面积、角度量算；n 图层控制：控制图层在窗口中是否正常显示；n 地图设置：设置地图百分比尺、样式和布局；n 地图打印：任意百分比打印A4-A0图幅图纸。（2） 地图视图提供丰富地下管线显示方法，能全方位了解地下管线分布情况和属性信息。n 横断面：显示某路面横截面下管线铺设情况，及该横截面管线相关属性信息和分布信息；n 纵断面：显示某段管线走向和埋深，标高等；n 鹰眼：地图导航工具，显示目前在全幅地图中位置；n 放大镜：在小百分比尺状态下放大显示局部管线和地理信息；n 含有不失真图形无级缩放、拖拉漫游、复位和鹰眼俯视功效。图 27横剖面示意图（3） 图形标注提供图形标注功效，许可用户标注感爱好点、线或区域并添加相关图片、文档等各类特征数据，为用户提供个性化使用体验。图 28图形标注示意图（4） 三维管网浏览三维视图：显示某个指定区域内管线三维分布情况，并能查询相关管线信息，支持三维视图下管线缩放、平移、任意角度旋转和属性查询。图 29 管线三维浏览示意图1图 210管线三维浏览示意图22.3.1.3 查询统计（1） 管网查询和定位管网查询目标关键为管网及其隶属设施。查询方法分为两种，依据图形查属性和依据属性查图形。n 图形查属性依据地图窗口管线、管点等空间对象，显示属性表格，浏览全部属性项，这类查询包含以下多个：区域选择：依据需要在全幅地图中进行区域选择查询，方便缩小查询范围；点选查询：单个选中元素进行查询属性信息；选择查询：提供矩形、圆形、任意多边形等区域查询。图 211管线属性示意图图 212管网隶属设施（水表）属性示意图n 属性分类查询：依据管线、管点属性信息进行分类查询属性查图形：依据安装日期、管径、道路名、管网设施信息等属性模糊查询，能够直接定位至空间对象，并高亮度显示，这类查询包含以下多个：属性分类查询：依据管线、管点对象属性信息查询所在空间位置；条件查询：依据设定条件查询对象并定位至空间位置；模糊查询：不知道具体信息和进行相关信息查询时，给定模糊条件查询出满足此条件全部空间对象。n 查询方案对历史查询方案进行保留和管理，而且能够对存在查询方案进行编辑，一边未来直接调用。n 定位查询定位是一个快捷查询方法，用户能够依据左边、道路名、图幅、设备编号等方法快速查询到空间对象从而达成定位目标。（2） 报表统计提供丰富报表统计方法和专题图表示方法，具体包含：n 全区统计：对全区多种类型管线、管点信息进行统计报表输出和各类专题图输出；n 管线统计：按口径、材质、道路、工程、时间等条件对管线长度进行统计和各类专题图输出；n 设备统计：从道路、工程、时间等条件对设备数量进行统计和各类专题图输出；n 自定义统计：用户依据自己需要结构统计条件进行统计和各类专题图输出；n 统计方案管理：对历史统计方案进行保留和管理，而且能够对存在统计方案进行编辑。图 213管网设施（阀门）统计结果示意图2.3.1.4 专业管理和应用分析爆管分析：突发爆管时，系统将能够依据水源分布情况和阀门状态，进行多级关阀处理，找到停水用户和需关闭阀门，并生成现场抢修图。同时能对爆管事故原因、处理方案和处理结果，能进行保留和管理，便于事故查询和再现。图 214爆管分析界面示意图扩大关阀分析：当出现阀门现场无法关闭现象时，系统能进行二次扩大关阀分析。受影响用户分析：阀门关闭后，对可能停水用户进行搜索和分析，提供受影响用户清单。连通性分析：依据水源或加压泵站分步情况，分析管线点设备和水源是否连通，或两个设备之间是否连通，便于检验管线点是否有来水。图 215两个设备间连通性分析意图2.3.1.5 管网设计系统需基于长事务机制，提供多个管线解析输入方法方便用户进行管线设计、提供快速编辑方法，方便用户进行快速便捷编辑管线数据。对图形编辑完成后管线，提供属性输入，确保图形和属性数据完整性。本系统中，管网设计基础步骤图以下图所表示：图 216管网设计基础步骤图2.3.1.6 管网养护（1） 设备预警对管线和各类设备维修次数、频率、周检周期等进行设置，提供管线和设备主动养护预警。（2） 水表二级管理对水表箱内各一户一表信息进行新增、修改、删除管理，而且确保一户一表信息能对水表箱坐标、水表箱编号、地址等信息进行继承，满足招标人后期对一户一表进行挂接入库。（3） 管线养护对管线日常养护、巡检、维修、移位、改造等信息进行统计，满足招标人对管网养护台账管理。（4） 设备维护对阀门、水表、在线监测仪表、消防栓等设备日常维护信息进行统计，满足招标人对管网设备维护台账管理。（5） 漏点维修对管网检漏或上报各类漏点位置、原因、维修人员、材料、工程量等信息进行统计，满足招标人对日常漏点维修台账管理。（6） 维修查询统计对管线养护、设备维护、漏点维修各类信息按时间、维修人员、维修类型等各类方法进行查询统计，并生成统计报表。（7） 工程管理对管线建设工程范围、工程名称、材料、建设单位、设计单位、施工单位、关键口径、关键材质、工程图档等信息进行管理，能对单一工程量进行统计。（8） 完工图管理对管线新建或改造工程完工图进行上传，而且和工程范围、工程名称进行关联，在管线属性查询时能查询关联完工图。2.3.1.7 出图打印系统提供多个出图打印模板，可输出符合地图公开出版质量图件。包含报表打印、地图打印（包含目前视图、管网设计图、施工图、完工图等）、设备卡打印等。图 217地图打印意图2.3.1.8 系统管理（1） 权限控制系统提供完备安全机制。除了利用操作系统和数据库本身权限控制，预防对数据非法访问之外，系统本身也应提供对使用者操作权限控制机制，要求能够控制到每一个菜单项。本项目中，我们将安全及权限管理系统进行了抽象，设计了一套安全管理基础框架。其体系结构以下图：图 218系统权限控制体系图（2） 数据备份自动备份和手工备份结合，实现在线每日自动备份、自动异地备份，并提供数据恢复技术。确保任何情况下，数据全部不会丢失。（3） 日志管理系统能够统计每个操作人员对管网数据操作时间和操作内容，提供便利操作日志查询工具；还能统计系统运行日志，便于系统维护。2.3.2 供水管网GIS信息系统（B/S版）和C/S版系统相比，供水管网GIS信息系统B/S版不包含以下功效：数据管理、地形图编辑、管网设计、三维浏览、数据备份等。同时，增加了管网数据错误信息录入功效，能够经过信息交互将错误信息进行录入，相关人员查询到错误信息后，在C/S系统中进行管网数据修改。供水管网GIS信息系统B/S版关键功效包含：图形管理和应用、查询统计、专业管理和应用分析、管网设计、管网养护、出图打印、错误信息录入、系统管理等7大模块，以下图所表示：图 219供水管网GIS信息系统（B/S版）功效结构图2.4 软件实施计划2.4.1 项目组织整个项目标软件开发组由领导小组、技术支持组、开发组、质量审查组及系统维护组组成，以下图所表示。各小组具体分工以下：n 领导小组：负责项目过程中和招标方协调，并总体管理、协调投标方内部各小组工作，组织必需企业内部和外部资源，帮助各方使项目按阶段准期完成。n 技术支持组：由项目相关各领域教授、学者及技术骨干人员组成，关键负责确定项目标技术路线、采取具体方案，和招标方相关技术人员沟通交流，处理项目中碰到技术问题。n 开发组：负责和招标方项目责任人联络，负责项目标具体实施和系统研发工作，过程控制等。n 质量审查组：负责项目实施过程中技术审查、质量审查和交付前系统测试等工作。同时听取用户意见，搜集系统质量问题，和其它相关小组沟通协调，推进项目标改善和完善。n 系统维护组：负责系统交付运行后技术支持和后期维护，帮助用户处理系统运行过程中产生问题。2.4.2 进度计划安排本项目实施遵照软件工程规律，项目实施过程包含现场调研、系统设计、编码测试、试运行和培训、正式运行阶段，从协议签署日算，设计工期为6个月。项目进度图以下表所表示。我们将在确保总体进度情况下，依据实际情况进行合适调整，确保在用户要求时间内完成系统开发建设。表 21 进度安排工作内容估计时间（天）备注现场调研现场调研10给出系统建设调研汇报需求分析优化实施方案确定和细化系统设计数据库设计20系统设计交互界面设计编码测试 供水管网GIS信息系统（C/S版）60供水管网GIS信息系统B/S版系统试运行和培训布署试运行90系统培训系统修改完善正式运行正式运行，提交全部结果/累计1806个月2.4.3 质量确保体系系统质量确保活动，是包含各个部门、各个工作小组之间活动，质量确保贯穿于开发全过程。比如，假如用户发觉了软件故障，质保小组就应听取用户意见，调查问题原因，检验设计是否存在问题并立即反馈用户。对于设计不妥支持要加以改善，预防类似问题再次发生。为了顺利开展以上活动，事先明确部门间质量确保业务，明确反馈路径，明确各部门职责，确立部门间联合和协作机构十分关键，这个机构就是质量确保体系。具体系统质量确保体系以下图所表示。图 220 质量确保体系2.5 合理化提议（1）强化关键设施管理和应用功效：n 增加阀门状态查询，比如查询目前全部阀门开关状态，是否失效等信息。n 深入扩展关阀搜索功效：增加针对设备检修、接水等业务关阀搜索功效。n 增加关键设备信息打印功效：如阀门卡打印，将阀门基础信息和所在地图位置在卡片上显示。（2）增强管网分析应用功效：n 交叉分析：观察指定管网层在同一位置上下交错情况，用于管网管理和管网计划设计等方面。n 流向分析：经过分析管网间压力、高程等原因，在管线上用箭头表示出管线流向。（3）增加其它部分实用功效：n 提供消防栓查找功效。该功效关键为突发怒灾事故提供抢救辅助决议方案。系统提供在火灾发生区某个范围内进行消防栓搜索功效，能正确搜索出该指定范围内全部消防栓。n 提供相关专业法规、规范查询功效：提供管网管理相关专业法规、规范标准浏览查询功效，方便用户查阅。3 管线探测处理方案4 工程关键人力资源本项目包含专业种类多、施工条件复杂、结果要求高，为了确保本项目得以按期且保质保量实施完成，拟成立领导协调组、管线探测项目组及软件开发工作组来共同推进项目标实施，领导协调组负责协调双方项目资源组织调配工作，管线探测工作组和软件开发工作组负责具体项目实施工作。