基于iObjects的城市管網信息服務系統設計與開發

鐘鳴，王力，王方雄

基于iObjects的城市管網信息服務系統設計與開發

鐘鳴，王力，王方雄

城市管網信息服務系統是智慧城市建設的重要組成部分。基于SuperMap iObjects探索了城市管網信息服務系統的設計與開發技術，給出了系統結構、系統功能及管網數據庫的設計方案，開發實現了管網信息瀏覽、管網信息查詢，管網數據統計分析等服務功能，為城市管網的信息服務與管理提供了實用性軟件工具。

數城市管網；系統設計；SuperMap iObjects；GIS

0　引言

城市管網是城市運行所涉及的排水、通信、燃氣等管網的總稱，是現代城市正常運行的“生命線”［1］。快速城市化過程中，地下管網的管理與維護面臨新的挑戰。城市管網信息服務系統（City Pipes Information Service System，CPISS）是智慧城市建設的重要組成部分，為了提高城市管網信息管理和服務水平，本文基于組件式GIS技術來探索CPISS的系統結構設計、管網數據庫建立及功能模塊開發的解決方法與實現技術。

1　系統設計

1.1系統結構設計

CPISS基于SuperMap iObjects［2］組件GIS開發包，采用層次化設計思想，總體設計為3層C/S結如圖1所示：

圖1　CPISS的系統結構

劃分為表現層、業務邏輯層與數據層。1）表現層是用戶與系統交互的圖形用戶界面，采用了流行的Ribbon風格，基于SuperMap iObjects的控件定制開發，功能界面簡潔且美觀；2）業務邏輯層與表現層共同構成了系統的客戶端，是系統的主要部分。基于SuperMap iObjects的組件設計開發，實現了4大功能組件，如圖1所示，各功能組件相互獨立又彼此提供可調用API；3）數據層采用了空間數據庫引擎（SuperMap SDX+）結合關系數據庫管理系統（SQL Server）一體化數據管理的解決方案。

1.2系統功能設計

CPISS可為用戶提供城市地上地下管網的動態瀏覽、信息查詢、信息統計分析以及管網數據維護等服務功能如圖2所示：

圖2　CPISS的功能模塊

為城市管網的信息服務與管理提供輔助決策支持工具。對于繁冗的GIS開發工作而言，理想的解決方案是一個基于組件的實用的開發框架，且該框架允許解決方案提供商或機構內部開發人員快速構建行業專用GIS應用軟件。

（1）管網瀏覽功能

管網瀏覽功能包括管網地圖的縮放、平移、全圖顯示、鷹眼，管網數據加載與選擇，圖層選擇、管線/閥門等圖層的樣式設置/屬性表查看，長度、面積的量算，標注等功能。

2）管網信息查詢功能

管網信息查詢主要是從管網數據庫中查詢檢索管線和閥門的數據信息。一種是通過屬性信息模糊查詢到管線或閥門對象，并快速定位到管網地圖中，高亮顯示該對象，以便管網瀏覽或數據維護等操作；另一種是在管網地圖中選擇管線或閥門對象，然后SQL查詢或統計分析數據庫中有關屬性表中的信息。

（3）管網信息統計模塊

管網信息統計是根據用戶的各種組合條件從管網數據庫中檢索管線、閥門對象的量化數據進行分門別類的數理統計分析，將統計分析結果制作成各種樣式的統計圖或表，以二維或三維的形式展示。

（4）管網數據維護模塊

管網數據維護包括對地上地下的管線和閥門對象進行的添加、刪除和修改操作。全過程采集交通資產數據信息，與設施相關的數據信息都作為與實體資產同等重要的信息資產納入管理［3］。在管網地圖中對選定的空間對象（管線和閥門等）進行操作，系統就可自動關聯到空間對象的屬性表，修改屬性數據，保障管網數據的現勢性與準確性。

1.3管網數據庫設計

SuperMap SDX+是超圖公司基于面向對象技術開發的一款空間數據庫引擎［999］，它采用幾何網絡和邏輯網絡來表達線性網絡系統。CPISS采用SuperMap SDX+設計建立的城市地上地下管網的管網數據庫，一體化集成管理管網數據、基礎地理數據及遙感影像數據等。利用SuperMap SDX+的拓撲數據模型將管網中的管點（閥門、水廠、供熱站、供氣站等）建模為幾何網絡的結點要素，將管線建模為幾何網絡的邊要素。結點與邊的連通關系用邏輯網絡元素表來表達，同時也描述了管網中資源（如水、氣等）的流向。

2　主要功能開發

CPISS基于組件式SuperMap iObjects與C#.Net設計開發，主要功能實現介紹如下。

2.1管網信息查詢功能

管網信息查詢分為空間查詢與屬性查詢兩種方式。①空間查詢：通過Map組件的FindSelection（true）方法獲取管網對象選擇集，然后借助Recordset類將選擇集轉化為記錄。先后用Recordset的GetFieldInfos（）與GetFieldValue（）方法獲取數據表中字段名與字段值，最后使用DataGridView TextBoxCell將所獲取的字段信息加入到DataGridView控件中，以表格的形式顯示在地圖下方，功能界面如圖3所示：

圖3　空間查詢

②屬性查詢：通過QueryParameter獲取屬性查詢界面上的圖層、字段、屬性值等組合條件，然后使用DatasetVector對管網數據集進行查詢等操作，通過其方法Query（）將從數據庫中過濾得到的查詢記錄交給Recordset，最后采用Selection的FromRecordset（）方法將記錄集對應的管網對象呈選中狀態。

2.2管網信息統計功能

管網信息統計功能可以實現對管線/閥門的口徑、材質、長度、埋設方式等分類信息的統計分析，并繪制統計圖。首先利用第三方統計圖插件DotNetCharting的Chart接口設置統計圖的標題、橫縱坐標、圖表高度等參數以及統計圖類型等。然后通過SqlStatement獲取管網數據庫中數據表的所選統計字段，將SQL條件傳遞給SqlDataAdapter獲取數據庫中符合條件的數據，并緩存在DataTable中。最后通過for循環進行分類統計，最后利用SeriesCollection類設置統計圖顯示的各項參數（如柱狀的寬度、顏色等），結果表現見圖4所示：

圖4　管線/閥門信息統計

2.3管網數據維護功能

隨著網絡管理規模的增大，網管服務器有的處理能力降低了網絡服務的可靠性。管網數據庫的更新和維護是CPISS系統正常運行的必要保障，包括管網數據的添加、修改與刪除等。通過Datasource選擇圖層，DatasetVector設置圖層的矢量數據集，應用Action的CreateLine/CreatePoint方法添加管線/閥門數據，并添加到矢量數據集中，創建新的管網信息。Action類將管網、閥門等數據添加到矢量數據集中，如圖5所示：

圖5　管線數據維護

刪除和修改數據都要先借助查詢功能選中管網數據，顯示在DataGridView中，對DataGridView中的對象屬性進行刪除或修改操作，最后更新管網數據庫。

3　總結

國外一些國家對管網信息服務系統的探索較早，利用這些管網信息服務系統對城市的管網進行管理。現在，這些國家正在研究更為先進的管網管理服務系統，如全國聯網、網上發布、自動探測、衛星接收、及時傳遞且計算機智能控制決策的現代化管網信息服務系統［4］［5］。在國內城市的建設中，隨著地上空間的不斷開發，可利用的地上空間越來越少，繼而城市地下空間的利用越來越受到重視。而管網作為城市地下建設重要的一部分，它的規范化、科學化和現代化的管理建設變得越來越迫切。本文基于iObject技術對城市管網進行探索性研究，并設計開發實例系統，將管網數據與GIS開發系統有機結合來對管網數據進行管理和分析，為實現城市現代化建設和快速發展提供了有效途徑。

［1］ 馮濤，馬柯，蔡林，謝琳琳.城市綜合管網信息系統設計與開發［J］. 陜西理工學院學報（自然科學版），2012，28（6）：29-33

［2］ SuperMap圖書編委會.SuperMap GIS二三維一體化開發實戰［M］. 北京：清華大學出版社，2013

［3］ 萬青霖，段碧清，梁瀟，王煒華.海洋工程設施數據化技術及應用［J］.微型機與應用，2014，33（7）：66-70

［4］ 鄔群勇，王欽敏，陳涵，劉大維，基于GIS的供水管網管理與服務系統［J］.測繪科學，2006，31（4）：152-154

［5］ 張翔，王方雄，崔羽.城市三維管網地理信息系統的設計與開發［J］.測繪地理信息，2015，40（2）：17-19

Design and development of city pipes information service system Based on iObjects

Zhong Ming1， Wang Li2， Wang Fangxiong1
（Department of Computer Technology and Application， Qinghai University， Xining 810016， China）

To aim at the high complexity of the program， it uses mathematical thinking method in the process of structural design to analyze the code and find the objective laws， so as to achieve the idea of programming optimization. Using the McCabe method to measure the complexity of the program， it can be used to reduce the complexity of the program and achieve the purpose of programming optimization by programming with mathematical thinking.

Mathematical Thinking； McCabe Mothed； Program Complexity； Programming Optimization

TP311

A

1007-757X（2016）06-0070-03

鐘 鳴（1995-），女，遼寧師范大學，誠實與環境學院，研究方向：GIS開發與技術應用，大連，116029

王 力（1980-），男，星際空間（天津）科技發展有限公司，高級工程師，碩士，研究方向：電子政務GIS研究，大連，116029

王方雄（1973-），男，遼寧師范大學，誠實與環境學院，副教授，博士，研究方向：WebGIS、GIS建模與集成研究，大連，116029

2016.01.20）