綜合地下管線信息系統的設計與實現

陳相,花葉,黃厚(．上海市測繪院,上海 00063; ．上海市浦東新區測繪管理辦公室,上海 000)

綜合地下管線信息系統的設計與實現

陳相1?,花葉1,黃厚2
(1．上海市測繪院,上海 200063; 2．上海市浦東新區測繪管理辦公室,上海 200120)

摘 要:地下管線事故的頻發對綜合地下管線的管理與應用提出了更高的要求。上海浦東新區通過管線普查,結合自身特點以及業務需求,采用行業領先的WebGIS技術,搭建綜合管線數據庫,構建綜合地下管線信息系統,實現了地下管線從檢測、入庫、管理到共享應用的全生命周期管理,為管線管理單位、職能單位、權屬單位提供了豐富實用的服務。

關鍵詞:浦東新區;地下管線;信息系統;WebGIS;N層架構

1 引 言

城市地下管線負擔著城市的信息傳遞、能源輸送、排澇減災、廢物排棄等功能,是城市基礎設施的重要組成部分,被稱為城市的“生命線”[1]。同樣,城市地下綜合管線數據是城市規劃、建設和管理的重要基礎地理信息數據,也是城市發展和政策決策的基礎依據,擁有巨大的實用價值。

近年來,由于城市建設的快速發展,地下管線亂埋亂鋪現象橫生。再加上各管線權屬單位相互之間缺乏溝通,各自為政,不愿共享自己的專業管線數據,整個社會缺乏一套完整、權威的綜合地下管線數據,缺少對管線數據的綜合管理,從而導致社會上管線事故頻發,嚴重威脅到城市的公共安全。因此,亟須對地下管線進行全面的普查,并在此基礎上建立統一的管線數據庫與信息系統,實現對地下管線的統一管理。

隨著地理信息技術(GIS)的發展,其被廣泛地應用于各個領域,也給城市地下管線信息系統的建設提供了新的方向[2]。利用GIS進行城市地下管線的管理,不僅僅能夠實現信息的存儲、查詢、檢索等,在此基礎上實現常規的查詢、統計、標注、量測等基礎功能,更重要的內容在于還能利用GIS的空間分析功能,實現對地下管線的分析、預測和模擬,為管理和應用部門的規劃提供技術支持[4]。

近年來,在城市地下管線信息系統建設方面,許多城市也有很多成功的案例。2012年,江陰市搭建了地下管線信息系統,實現了從報建、審批到批后管理及更新和地下管線共享與應用;2013年,常州市武進區啟動建設地下管線綜合管理系統,意圖搭建一套集管理應用一體的綜合應用系統。而在美國,20世紀90年代就提出數字化管道的概念,通過管道信息系統,為管道管理部門和生產部門人員提供各類與管道相關的圖形和屬性信息,之后又建立了“811熱線”、“一呼通”等管線共享查詢機制,有效地減少了管線事故的發生[3]。

上海市浦東新區秉著“先行先試”的原則,為了掌握地下管線的第一手資料數據,在2014年全面開展了浦東新區內環道路以內區域地下管線的普查,徹底查清浦東內環區域內的綜合管線數據。同時在總結和反思以往失敗案例,廣泛借鑒和學習成功項目的基礎上,結合浦東新區實際的建設需求,大膽嘗試和探索新的管線信息系統技術方案,搭建綜合地下管線數據庫,構建地下管線信息系統,以實現對綜合地下管線數據的統一管理以及共享應用。

2 系統架構設計

本系統基于目前IT技術中流行而比較成熟的“N”層結構方案[5,6]。系統的架構體系如圖1所示:

圖1　系統架構設計圖

系統架構總共分為四層,分別是基礎設施層、數據資源層、業務邏輯服務層、功能表現層。

基礎設施層:基礎設施層主要包括服務器主機、存儲(一般為4GB或8GB光纖通道磁盤陣列)、網絡、安全設備、路由設備及其他外圍設備,還包括服務器虛擬化軟件平臺、操作系統、GIS平臺(如ArcGIS)、數據庫系統等。

數據資源層:主要包括綜合管線數據庫和基礎空間數據庫。綜合管線數據庫涵蓋綜合管線數據、地下管線三維數據、元數據、用戶信息數據、文檔數據等;基礎空間數據庫包括矢量地圖數據、影像數據、地形圖數據、三維城市模型數據等。

服務層:系統設計將主要以WEB服務為中心、以分布式數據庫為基礎、以XML為橋梁來搭建。基礎服務選用ArcGIS server 10．2平臺,提供切片地圖、動態地圖、幾何要素等服務;應用服務則基于．NET的Web Service提供,實現與數據資源層的交互。

應用層:包括數據檢測系統、監理入庫系統、綜合管理系統、二三維共享發布系統、綜合管線共享發布系統,涵蓋地下管線普查(跟測)數據成果檢查、入庫、管理、共享發布、輔助規劃整個業務流程,提供兩種類型的客戶端運行平臺,以B/ S和C/ S相結合的方式開發,實現具體的應用要求。應用層利用Ajax技術調取應用服務,利用ArcGIS API for javascript調取基礎服務,從而通過服務層實現與數據資源的互聯。

3 系統模塊設計

根據需求調研和需求分析,最終確立系統的總體架構,信息系統分為數據綜合管理與數據共享應用兩個部分。數據綜合管理主要面向數據管理部門,分為管線數據檢測子系統、數據監理入庫子系統以及數據綜合管理子系統三大部分,主要負責地下管線數據的檢測、入庫以及管理運維等管理工作;數據共享發布則主要面向管線應用單位——政府部門和管線權屬單位,分為二三維共享發布子系統和綜合管線共享發布子系統。系統的功能結構如圖2所示:

圖2　地下管線信息系統體系架構

數據檢測子系統主要是對上交給管線管理部門的外業普查、跟測或是匯交成果數據進行檢查,檢查數據是否符合技術標準,是否符合入庫規范。數據檢測子系統類似于數據檢測的一個工具,直接運行打包的exe文件便可執行。該子系統主要提供給管理部門使用,檢查合格后方可提交平臺的監理入庫子系統。也可將該子系統分發給管線數據生產單位,數據生產單位可使用該子系統加強自檢,以提高數據質量。

數據監理入庫子系統主要實現跟測數據與現有地下管線數據庫的融合,確保地下管線數據庫的實時更新,主要功能包括業務受理、數據監理、數據編輯、入庫更新、系統管理等。系統采用C/ S架構,主要為管理部門數據操作員、數據管理員使用。

綜合管理子系統是整個信息系統的核心樞紐,采用B/ S架構進行開發,實現對綜合地下管線的查詢、統計、標注、管網分析、圖形管理、權限管理和系統管理等功能。系統以網頁方式為不同層面的管理人員提供綜合管線管理的各類服務,為管線管理部門實現綜合管線的科學、高效、自動化管理奠定基礎。

二三維共享發布子系統主要實現地下管線數據在二維三維模式下的瀏覽發布,用戶可在此基礎上進行地下管線的檢索、統計、標注、量測、分析以及相關的業務功能。系統部署在上海市政務外網上,其中基礎地理信息數據調用上海市地理信息公共服務平臺上的資源,管線數據和三維模型數據采用前置形式部署在系統服務器上,該系統主要為政府部門服務。

綜合管線共享發布子系統實現綜合地下管線數據在管線權屬單位之間的共享和交換,為權屬單位在管線設計和施工時提供決策依據。系統考慮采用B/ S架構,以專線網絡形式部署,為權屬單位提供地形圖瓦片服務、管線元數據服務、綜合管線數據服務以及專業管線數據服務,使權屬單位通過該系統不僅僅可以瀏覽查詢管線數據,也能通過該系統進行管線數據的申請、上傳與下載。

4 系統實現

整個系統依托ArcGIS平臺進行開發搭建,其中C/ S架構系統基于ArcMap Editor開發,B/ S架構系統后臺數據服務采用ArcGIS Server發布,前端使用Arc-GIS API for Javascript開發實現。綜合管線數據采用Oracle Spatial存儲,利用ArcSDE進行連接調用。

系統的最終實現效果如圖3、圖4所示:

圖3　監理入庫子系統效果圖

圖4　二三維共享發布子系統效果圖

5 系統核心技術

本管線系統由于覆蓋地下管線管理應用的全生命周期,涉及內容多,在整個系統中使用了許多不同類型的技術來保證系統的正常運行。系統使用的核心技術主要包括:①海量數據存儲與管理技術,系統運用Oracle空間數據庫來存儲系統所需的矢量、影像、基礎地形、管線、三維模型等海量數據,同時通過空間數據引擎,實現空間數據的高效率訪問[7];②B/ S、C/ S相結合的分布式技術,B/ S以滿足大量用戶對系統的信息訪問的要求,利用WebGIS技術發布空間信息,滿足眾多用戶對空間信息的訪問需求,而對于復雜的、專業的操作功能采用C/ S結構實現,以滿足少量專業用戶的要求[8,9];③二三維一體化技術,系統采用二維、三維平臺結合一體化的方式來構建地下管線的共享發布系統,使用戶能夠同在瀏覽逼真的三維管線的同時也能實現復雜的統計分析功能,實現“二維三維一體化”、“地上地下一體化”、“專業綜合一體化”的總體框架[10]。

6 結 語

浦東新區地下管線信息系統在充分考慮用戶需求的基礎上,將管理與應用有機分離,利用行業內領先的Web-GIS開發技術,搭建了服務于管線管理部門、政府職能單位、管線權屬單位的一整套服務系統,實現了地下管線從檢測、入庫、管理到共享應用的全生命周期管理機制。

參考文獻

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[10] 王燕．二三維一體化的WebGIS系統的研究與實現[J]．現代測繪,2011(34):46～47．

Design and Implementation of Integrated Underground Pipeline Information System

Chen Xiang1,Hua Ye1,Huang Hou2
(1．Shanghai Municipal Institute of Surveying and Mapping,Shanghai 200063,China; 2．Surveying and Mapping Office of Pudong,Shanghai 200120,China)

Abstract:The frequent occurrence of underground pipeline accidents put forward higher requirements for the management and application of integrated underground pipelines．Pudong New Area Shanghai through the pipeline survey, combined with its own characteristics and business needs,the use of industry leading WebGIS technology,build a comprehensive pipeline database,build a comprehensive underground pipeline information system,to achieve the full life cycle management of underground pipelines from detection,storage,management,management to the pipeline management unit,functional units,ownership units to provide a rich and practical service．

Key words:pudong;underground pipeline;information system;WebGIS;N-tiers structure

文章編號:1672-8262(2015)06-25-03中圖分類號:P208．2

文獻標識碼:B

收稿日期:?2015—08—25

作者簡介:陳相(1989—),男,碩士,助理工程師,主要從事WebGIS開發與應用等技術工作。