基于SuperMap的城市地下管線綜合管理信息系統設計與實現

黃芒芒

【摘要】城市地下管線是城市基礎設施的重要組成部分，是城市的生命線，為加強對各種來源，各種類型管線資料的管理，建立基于SuperMap的城市地下管線綜合信息系統。該系統支持導入mdb數據庫、表格數據、dwg圖形、BIM圖形等多種格式數據，實現了普查管線、工程管線數據、地上建筑物數據、地下障礙物數據等多源數據的入庫、管理、一體化展示及決策分析，可以有效地給規劃設計者提供依據，提高建設施工效率。

【關鍵詞】地下管線;多源數據;一體化展示;決策分析

1、引言

城市地下管線是指敷設于城市地下的給水、排水、電力、通信、燃氣、熱力、工業等管線及其附屬設施，主要擔負著城市的能源輸送、信息傳遞、排水防澇等功能，是城市基礎設施的重要組成部分和城市賴以生存與發展的物質基礎，被稱為城市的“生命線”。隨著我國社會生產力的發展，城市化的進程也高速起飛，各類地下管線規模也日益擴大。最近幾年在國家多項政策的推動下，全國各個城市的地下管線普查相繼開展并完成，形成了市政道路的管線普查數據;城市的軌道交通、場館建設等工程項目累積了大量工程管線數據;隨著計算機圖形技術的發展，管線圖也從紙質圖發展到dwg圖形、BIM圖形等多種形式。

因此有必要建立城市地下管線綜合信息管理系統，實現對多源數據的統一綜合管理，通過地上建筑物、地下管線、地下障礙物的三維一體化展示，市政道路管線、場所內部工程管線、歷史管線的一體化展示，局部管線的BIM精細化展示、以及碰撞、爆管、關閥、開挖、搬遷等多種決策分析等，為城市的規劃和建設提供依據。

2、系統設計

2.1技術路線

針對上述需求，系統的建設技術路線如下：

（1）整個系統采用客戶機/服務器（C/S）、瀏覽器/服務器（B/S）和移動端/服務器（M/S）的混合型系統架構，充分吸納C/S、B/S和M/S運行模式的優點。可根據具體應用目的，以不同的模式與之對應：對于空間數據交互較為頻繁和GIS空間分析要求較強的功能采用C/S模式，對于管線數據發布和日常業務類的應用要求采用B/S模式，對于應用場所及便攜性的應用要求采用M/S模式。

（2）數據庫管理系統采用當前國際上先進成熟的關系型數據庫管理系統ORACLE存儲海量數據，實現對基礎空間數據的集中統一管理和分布式應用。

（3）采用SuperMap GIS 9D系列產品作為GIS平臺，空間數據庫引擎使用SuperMap SDX，通過空間數據與屬性數據的相互關聯，以網絡技術、C/S技術、B/S、M/S技術為基礎，進行系統集成。

2.2系統架構

根據應用需求和設計原則，將系統總體結構劃分為六層，分別是數據采集層、數據庫層、數據交換層、通用組件層、應用層及用戶層。

2.2.1數據采集層

主要完成數據的收集、處理和入庫。

2.2.2數據庫層

各種數據庫可以分布式存儲，為業務應用提供數據支持。

2.2.3數據交換層

負責各子系統與數據庫層之間、數據中心與各應用部門等之間的數據共享。

2.2.4通用組件層

該層構成了本系統的應用服務平臺，是本項系統資源的管理者，也是服務的提供者，是業務應用的重要支撐部分，該層的功能實現是一個隨信息化應用發展不斷完善和拓展的過程。

2.2.5應用層

該層由六個子系統組成，是面向各類用戶提供地下管線服務的應用系統集合。主要提供地下管線數據的查詢、統計、分析、綜合決策及空間分析等支持功能。

2.2.6用戶層

用戶層由領導、系統管理和維護人員、一般的日常工作人員、Web用戶等組成。

2.3數據庫設計

本系統的數據庫體系是一個多源、多比例尺、多分辨率、海量的基礎空間數據庫，采用SuperMap空間數據模型進行空間數據的組織。數據庫要面對不同的用戶或者應用群體，這些應用需求主要表現在數據的快速查詢與檢索、系統數據的更新與維護、數據的快速交接，適合不同應用領域的產品數據等多個方面。因此將數據庫根據不同的數據特點和功能應用需求進行劃分，形成一個適合實際數據生產，管理維護和產品開發的數據庫體系，具體內容如表1所示：

3、系統主要功能實現

系統具備SuperMap平臺的常規功能，以下主要介紹針對多源數據導入，一體化展示及決策分析等功能的實現。

3.1多源數據的導入與一體化展示（見圖2）

3.1.1基礎地形數據

基礎地形數據庫所涉及的數據主要包括：DLG數據和DOM數據、DEM數據。考慮到在系統中，基礎地形數據庫是作為系統的基礎數據存在的，在數據管理子系統、數據應用子系統以及業務共享子系統中是作為基礎數據和背景底圖存在的，所以為了提高系統的效率和節省數據庫空間，采用大型關系型數據庫ORACLE對數據進行存儲。在數據庫的組織方面，將基礎地形數據按類別存儲在不同的數據表中。

3.1.2地上建筑三維模型數據

考慮到在系統中三維實體模型最終是要制作成三維符號導入符號庫的，在瀏覽顯示的時候，調用的是三維符號庫中的三維符號，所以為了節省數據庫空間和提高效率，采用文件庫的形式保存三維實體模型。主要存儲空間對象的三維幾何模型數據和相應的紋理數據，同時，記錄幾何模型與紋理之間的關系。

在文件庫的組織方面，將三維實體模型分為建筑物模型、地形道路模型、路牌模型、路燈模型、植被模型、水系模型、小品模型六類，存放在六個表中。再根據每一個類的特點，具體組織，分類存儲在子文件夾中。

3.1.3管線普查數據和工程管線數據

管線普查數據主要是市政道路的數據，精度要求參照地下管線探測技術規程，而工程管線數據則是各個工程施工范圍內的管線數據，因為施工要求，有不同的側重點，總體精度高于普查數據。通過數據處理轉換工具，將不同格式的管線數據轉換為標準數據結構的mdb格式數據，完成質量檢查后可分別導入對應的普查管線數據庫和工程管線數據庫。