基于GIS的地下管線信息動態管理系統的設計與實現

摘要：本文針對地下管線信息管理過程中遇到的信息難以動態更新問題，采用ORACLE 10G數據庫和空間數據庫引擎ArcSDE，應用ESRI 的ArcGIS Engine，設計并實現了基于GIS的地下管線信息動態管理系統。該系統建立了一個地下管線數據庫，提供對管線編輯、管理、分析等基本功能，還能夠通過數據監理及接邊檢查對地下管線信息進行動態更新，對城市地下管線信息動態管理具有一定的應用參考價值。

關鍵詞：地下管線 動態更新 信息管理

1 系統總體架構

1.1 基礎層 基礎層主要包含支持系統軟件運行的硬件設備，具體包含數據庫服務器、應用服務器、有線網絡、客戶端等。

1.2 數據層 數據層的數據庫采用ORACLE 10G，主要用來存儲系統圖形數據庫和屬性數據庫。包括所有由數據庫管理系統（DBMS）和空間數據庫引擎（ArcSDE）進行管理和驅動的各類元數據、空間/非空間數據、文本數據和管線信息動態管理系統的空間數據庫等。數據層包括平臺相關數據庫以及對這些數據訪問和管理的基本組件庫。

1.3 業務層 在業務層中地下管線信息動態管理系統通過SDE服務器與數據庫相接，搭建起一個以數據為基礎的GIS信息管理平臺。在本層中，應用ESRI 的ArcGIS Engine，實現平臺各應用。

1.4 應用層 應用層主要面對最終用戶，即提供給最終用戶的功能模塊。考慮到綜合管線信息平臺用戶的需求和用戶對系統使用的預期，該系統采用C/S的體系結構。整個系統集成各功能模塊，各功能模塊之間存在著信息流的交互與關聯。總體邏輯結構采用分層體系，各層之間相對獨立，各層從下往上互相依賴，從數據、基礎功能、到業務再到應用。層中各功能和業務應用以組件的方式進行設計和開發，使層內各功能耦合度最小。

2 系統目標

系統實現下列目標：①制定數據標準；②搭建與地下管線數據相關的地形數據、規劃數據、審批數據、違法建設數據及各專業單位數據等數據結構；③將現有管線數據整理入庫；④實現對地下管線信息的綜合管理和動態更新；⑤能夠對庫存數據實現快速地對外查詢，檢索、分析和出圖；⑥實現為城市規劃、建設、測繪相關單位提供信息資源和技術查詢平臺；⑦實現為政府、管線權屬單位和各級領導提供決策、指揮、管理的科學依據。

3 系統主要模塊

3.1 圖形瀏覽與操作模塊 實現基本地圖操作，包括放大、縮小、平移、全圖顯示、前一視圖、后一視圖、坐標定位、圖形瀏覽、比例尺顯示、實體點選、平面測距、面積測量等功能。提供調出管線圖工具，包含線緩沖調圖、矩形調圖、多邊形調圖、圖幅調圖、道路調圖等方式。

3.2 查詢統計模塊 提供簡潔方便的查詢統計工具，靈活完成屬性查詢、簡單條件查詢、SQL查詢、矩形查詢、線緩存區查詢、工程號查詢、區域統計、圖幅統計、SQL條件統計、工程號查詢、交叉管線查詢等。

3.3 數據監理與入庫模塊 數據監理與入庫模塊為地下管線信息動態管理系統的核心模塊。對新測數據進行監理，與數據庫中老數據進行對比，對管線的相互連接處進行接邊檢查，最終將經過監理的數據批量寫入數據庫。

3.4 數據編輯模塊 可對選定的圖層進行編輯，保存用戶所做的數據操作，并能記錄用戶對管線或管點的屬性所作修改的信息。通過節點捕捉，或者構造點，添加不同類別的管點，并輸入屬性信息。選擇管點利用鼠標拖動到新的位置。或者輸入新的坐標，移動到新的坐標位置。通過捕捉相對應的管點，繪制連接兩點的管線，并輸入屬性信息。移動選定的管線。刪除管線、管點并將舊管線移到歷史線層。

3.5 數據輸出模塊 可以將當前顯示的地圖保存為jpg等各種圖片格式。將選定范圍內的數據導出為shape文件與Personal Geodatabase文件。將多邊形選定的管線以CAD形式輸出。

3.6 輔助規劃決策模塊 提供斷面分析、水平垂直凈距分析、碰撞分析、爆管分析、選線分析、交叉口分析等功能，用于輔助規劃決策。

4 系統實現

4.1 軟件的平臺選型與數據建庫 選用ArcGIS和Oracle等當今主流平臺，為系統的擴展提供基礎平臺層面的技術保證。數據庫建立遵循OpenGIS標準，采用開放式設計來建立空間數據建庫，注重對空間數據和非空間數據的描述和組織，實現統一的存儲和管理，系統的數據格式是在國家和行業標準基礎上擴展，同時系統提供多種數據接口。

4.2 系統架構 地下管線信息動態管理系統采用C/S架構，用來支撐其運行、維護、升級和數據更新的日常工作。C/S結構模式主要通過局域網及專網實現信息共享，滿足用戶相關科室對地下管線數據的管理，實現數據的輸入、輸出，數據的編輯，屬性查詢，數據的統計分析、規劃設計等功能。數據存儲在服務器的關系型數據庫中，客戶端安裝相應的系統軟件（ArcEditor），實現對服務器端數據的自動調用和更新，從而達到對數據的管理和分析。采用這種方式每個客戶端既能對數據進行更新，又能對數據實現分析，系統要求的所有功能都可在此模式下實現。

C/S模式主要包括以下功能見表一：

4.3 主要功能實現

4.3.1 數據監理與入庫模塊的實現 數據監理與入庫模塊主要由以下四個函數構成見表二：

PipeCheckSetting函數用于對管線檢查規則進行制定。用戶可根據地方標準及實踐經驗設定符合地方要求的數據檢查規則。PipeCheckMain函數為該模塊主函數。按照定制好的管線檢查規則，進行數據檢查并成圖，顯示檢查結果，提供修改工具。PipeEdgeCheck函數實現將檢查合格的數據與數據庫原有數據進行碰撞分析，對接邊處新點與數據庫老點屬性進行對比，并合并成一個點，做好入庫前處理。GDB2SDECommand函數實現刪除陳舊或錯誤管線，將新管線入庫，連接接邊點，最終實現管線數據的動態更新。

4.3.2 數據編輯模塊的實現 數據輸出模塊主要由以下四個函數構成：

ExportPicture函數實現將當前視圖范圍內管線進行截屏，并輸出到指定目錄，以jpg格式保存。ExportPolygonShp函數實現將選定范圍內管線輸出成Shp格式數據輸出。ExportCAD函數實現啟動CAD系統，將選定范圍內管線輸出為CAD格式文件，并賦予管線及管點屬性，通過CAD工具將管線屬性展現于CAD上。DataBackup函數提供數據庫備份功能，將SDE數據庫中數據以PersonalGeoDataBase格式存儲在備份目錄當中。

5 小結

本文通過對地下管線信息動態管理系統的設計、系統目標、功能模塊以及主要功能實現的探討，設計了一個能夠實現地下管線信數據動態更新的信息系統。解決了諸多城市在管線普查之后信息缺乏有效的動態更新，使普查數據庫變成“死庫”的問題，為城市規劃提供更為科學、有效、實用的信息與決策支持。

參考文獻：

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