給水管網地理信息系統的設計與實現

文/安理

給水管網地理信息系統的設計與實現

文/安理

文章通過用戶需求分析，選擇合理的開發平臺和開發工具，并對系統進行設計與實現。

給水管網 地理信息系統 Mapinfo 7.0 MapBasic

給水管網的建設作為城市基礎建設的重要一部分，越來越受到供水企業以及政府相關部門高度重視。如何應對社會快速發展的要求，給居民日常生活帶來最大的便利，這些都是供水企業不得不面對的嚴峻考驗。一方面，以往大多數地下管網圖紙都是手工繪制的，無法在一張圖上簡單明了的識別整個地下管網的現狀，也不可能實現數據更新；另一方面，手工繪制的管線圖以紙質的形式存放，給工作人員的查詢和保存帶了不便，很多時候施工人員僅憑自己的記憶去進行開挖，對人力物力都造成了極大的浪費，給企業帶來了巨大的經濟損失和不良的社會影響；還有在建設施工中對地下管線的存在及走向不清楚而造成事故的情況時有發生，這些問題與城市建設管理發展中的矛盾日益突出，難以適應供水企業的快速發展。因此，加大信息化建設，借助日益完善地理信息系統技術來實現對地下給水管線便捷高效的管理，提高給水企業服務質量，而達到地下給水管線建設與城市的高速發展齊頭并進，已成為各供水企業決策層的共識。

1 系統需求分析

結合目前供水企業的現狀，給水管網地理信息系統需要把外業測量的給水管管線相關數據進行存儲，然后在系統上進行查詢、輸出和智能分析等相關操作，為相關技術人員提供便利，為領導的決策提供有效保障。通過深入探討和研究，總結了供水企業對系統的整體需求，大致可分為六個主要的功能模塊，分別是：

（1）數據庫管理功能模塊，主要指管線信息以及管線附屬設施的信息錄入、修改、刪除和完善并確認后存入圖形數據庫和屬性數據庫中；

（2）查詢功能模塊，包括空間查詢和屬性查詢，可以進行基本查詢和限定條件查詢等,查詢結果能夠以數據表格或圖形的形式反饋，為相關人員帶來便利和有力支持；

（3）統計歸納分析功能模塊，包括基本統計和限定條件統計，并以數據表格或圖形的形式反饋；

（4）基本圖形功能模塊，主要指地形圖和給水管網相關附屬設施的顯示；

（5）空間分析功能模塊，包括爆管分析功能和橫縱斷面分析功能；

（6）圖形報表的輸出功能模塊，是將用戶的查詢的結果以可視化的形式展現給用戶。

2 相關技術背景

2.1 MapInfo平臺

ArcInfo，MapInfo，MapGIS 作為目前較為主流的地理信息系統基礎軟件平臺，各有各的優勢及存在的不足，只有綜合用戶的需求，才能選出最合適的。綜合來看，Arc Info 雖然功能強大，模塊更豐富，但作為行業里的佼佼者，自然價格不菲，需要的資金投入和開發成本太高，完全超過用戶的功能需求，性價比不高，而mapgis與Mapinfo相比，前者更注重于空間分析，后者則注重于制圖，綜合考慮，本系統選用 Mapinfo 作為主要的開發工具和支持平臺進行研究區域的供水管網信息系統的開發，不但可以滿足客服需求，又節約了開發成本。

2.2 MapBasic

MapBasic是建立在MapInfo平臺上，致力于為滿足用戶不同應用程序需求而使用的編程語言。由于對MapInfo實行二次開發，進一步豐富了它的作用，能夠依據編程語言對相關指令予以重復，同時能夠將MapInfo與其他應用軟件集成。

2.3 Erwin

ERwin的全稱是ERwin Data Modeler，是CA公司的數據建模工具,支持當前各類流行的數據庫系統。ERwin具有很強的靈活性，能夠創造多層次的模型結構，諸如邏輯、物理乃至更高級別。

3 系統的設計與實現

3.1 系統設計的基本方法

該給水管網地理信息系統采用面向對象設計方法。面向對象不同于面向過程中的按照步驟進行逐一編程設計，而是將整體細化成獨立的抽象個體，這些個體可能是某個功能或某個結果。

3.2 系統總體架構設計

C/S結構，實際上就是廣為人知的客戶機和服務器結構。給水管網是民生基礎建設，給水管網信息屬于國家規定的必須高度保密的信息種類之一，C/S結構一般建立在專用網絡上，局域網使用GIS系統，可以做到對信息安全的高度控制。還有，B/S結構在網絡訪問速度上的要求也更高，而C/S結構則很少考慮。因而采用C/S結構是更好的選擇。

系統的體系結構包括：數據庫層、數據服務層、業務平臺層、業務應用層、數據表現層。

4 系統數據庫設計

4.1 管線空間信息數據庫設計

建立以閥門井、三通、四通、消防栓和彎頭為節點，通過給水管網來連接的城市給水管網地理信息系統空間數據模型可以為管網的設計、施工和改造等提供有效的支持。給水管網包括干管和支管、以及給水管線附屬設施，包括三通、四通、彎頭、閥門井和消防栓等。

結合供水企業的實際情況，系統中將空間數據類型抽象為點狀地物、線狀地物、面狀地物、地物標注以及由簡單地物組成的復雜地物。

點狀地物：管點（包括閥門井、檢查井、消防栓、彎頭、直線點）

線狀地物：干管、支管、道路、廢管等

面狀地物：江河、綠化帶、加壓站、廠區等

地物標注：建筑名稱注記、道路名稱注記等

4.2 屬性數據庫的設計

對空間數據進行收集以后，對其屬性的數據予以輸入，數據應當更加豐富多樣，因為GIS的數據庫不僅包括空間數據庫，還有屬性數據庫，只有兩者形成良好的銜接，彼此之間數據進行調用才有實現的可能，也只有如此才能夠不斷完善GIS的功能。

本系統所涉及的屬性數據主要包括各種給水管線及相關附屬物的數據，如管線包括一般地下管線、地上管線和廢棄管線等。管材包括球墨鑄鐵管、鋼管、玻璃管等。管線屬性包括管徑、管長、埋深、埋深坡度、高程等數據。系統屬性數據庫分為系統數據字典表、信息概況表、數據關聯表等三大類。

5 結束語

系統目前基本滿足了該供水企業對管線的管理需求，不僅可以為企業節約了人力和財力成本，而且為企業的長遠發展提供了技術保證。該給水管網GIS系統的建立，為企業信息一體化打好基礎，未來可以與企業的SCADA系統（數據采集與監視控制系統）、水費計算和收繳系統、企業辦公系統等相結合，在系統內實現企業所有部門的辦公需求，為企業員工帶來最大的便利，為企業領導者的決策提供最有利的支持。

作者單位南充康源水務（集團）責任有限公司 四川省南充市 637000