综合地下管网管理信息系统的设计与实现

综合地下管网管理信息系统的设计与实现

作者：陈新华

来源：《城市建设理论研究》2013年第26期

摘要：城市管线系统在城市建设、规划、应急、管理等方面发挥了日益重要的作用，怎样将已有的地下管网数据有效的集成管理应用，是我们亟需解决的问题。本文讨论了建设综合地下管网管理信息系统的关键技术，展示了系统的总是设计架构及其组成，并对其实现功能进行了展示。

关键词：地下管线；GIS系统；数字城市

Abstract: the city pipeline system plays a more and more important role in city construction, planning, emergency, management and other aspects, how will the integration management of

underground pipeline existing data effectively, we need to solve the problem. This paper discusses the key technologies of management information system construction of comprehensive underground pipeline network, demonstrates the system always design architecture and its components, and the functions are presented.

Keywords: underground pipeline; GIS system; Digital City 中图分类号：C931.6 文献表示码：A 1 引言

基础地理数据作为城市其他信息的定位框架和载体，是城市规划、建设和经营管理进行空间分析和辅助决策的主要依据，是“数字城市”的基础[1]。而综合地下管网是城市生存和发展的生命线，城市管理、规划、设计、建设以及应急管理等都需要准确和完整的综合地下管线信息。

近年来，随着改革开放的深入和大规模经济建设的进行，城市发生了巨大的变化，特别是进入二十一世纪以来，随着城市功能的调整和城市建设的发展，城市的城市建设、城市规模都发生了重大变化，建设项目不断增加，更新及时的基础地理数据需求量越来越大，而综合地下管网资料混乱不清等状况和城市管理建设之间的矛盾也日益突出[2]。

建设“城市地下管线管理系统”，将为城市各行各业提供基础、权威、及时和准确的公共空间地理信息，满足各类基于空间地理信息的应用需求，特别是能为各行各业的专题数据信息提供更加直观、准确的地理属性，在为社会和公众提供空间地理信息服务的同时，还能为政府的各类科学决策提供支持[3]。 2 系统关键技术

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2.1 多源异构数据格式的数据转换

由于面临不同数据源的多种数据格式的地形图数据，并且不同格式的数据因其数据生产平台不同、采用的编码标准不同，数据质量千差万别，因此在建库之前，必须对不同数据格式的数据进行统一的质量检查和数据转换处理[4]。

在数据转换过程中，要保持图形数据和属性数据的同步转换，图形数据与属性数据的一体化，首先要确定如何标识每一空间实体对象。我们将依据编码方案建立主要数据源与GIS数据之间转换的模版，据此对空间实体对象进行唯一标识。 2.2 海量空间数据的处理技术 主要的处理技术包括下列三个方面：

（1）海量数据快速检索方法：海量数据必须有先进快速的检索和数据提取方法，这是海量数据有效应用的前提；

（2）海量数据压缩方法：考虑到今后会有大量的航天/航空遥感影像数据，因此，必须研究针对大容量影像数据的高效压缩技术，要求具有压缩比大、速度快、失真小的特点； （3）数据的安全存储、管理和备份技术：海量数据的管理是涉及系统平台稳定运行的关键，必须具有安全、可靠的存储、备份技术。 2.3 基础地形图数据的更新方式与保障机制

基础地理信息系统的生命力依赖于数据的现势性，这要求建立完善的数据更新机制和手段[5]。一方面：要通过数据更新机制不断获得现势数据，并对数据库进行更新维护；另一方面，还要能够保存历史数据，以便在必要时恢复过去任一时刻的全部或部分数据，并能实现历史查询和数据对比等操作。

基础地理数据更新主要涉及到确定更新策略、变化信息获取、变化数据采集、现势数据生产、现势数据提供等5个步骤，如图1所示。

主要问题包括：①确定变化信息的方法；②变化信息数据采集的方法；③变化数据与原数据集成与融合的方法；④历史数据组织管理方法；⑤更新工作量与成本估算；⑥现势数据提供方法；⑦现势数据服务的政策与价格；⑧更新工程的组织实施策略；⑨数据更新的保障机制。 2.4 基础地理信息的共享交换与分发服务

基础地理数据不仅是行业空间数据的来源，而且已成为各种信息集成的空间基础框架，是数字城市建设的基础。传统的单一的基础地理数据提供和使用环境越来越多地暴露不少缺陷，

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主要表现在：基础地理数据和行业应用之间脱节；造成“应用GIS孤岛”。为了避免这些缺陷，必须从基础地理信息共享分类和基础地理信息共享编码策略上改善它[6]。 3 系统体系架构

在整个软件设计的过程中，我们遵循了多层体系设计模式，采用组件技术实现基础模块的可复用性，实现平台的灵活性、开放性和可扩展性。

本系统设计采用COM和SOA架构思想，以通用性、稳定性为主导，进行分层设计和开发，横向以功能类别为导向，纵向以服务内容为导向，逐级设计，逐步细化各组件的颗粒度。设计中主要考虑以下几点：

（1）在设计时按应用需求和功能合理划分软件的层次结构，上层的实现基于下层的功能和数据，并且使同层间功能藕合度达到最小。

（2）在同一层次结构中，按功能相关性和完整性的原则，把逻辑功能和信息交换紧密的部分以及在同一任务下的处理过程放在同一功能组件包中。

（3）功能组件与系统主控部分有很强的接口能力，使组件具有可拆卸性，以便于实现对单个组件的更新和不断优化。

（4）可扩展性强，各功能模块以组件式开发，以供将来应用系统的调用，并方便今后的扩展开发。

（5）尽量达到应用层与功能层分离，应用层只负责用户界面和功能调用逻辑的实现，以大大简化平台上各应用的实现，并真正实现功能的共享。 图2 系统总体技术架构

整个系统从逻辑上分为信息化基础设施层、数据服务层、基础平台层、核心组件层、应用平台层和应用服务层来组织。系统软件设计采用分层架构技术，以通用性、稳定性定层次，同一层次以功能划分包，以上层服务为导向，逐级设计，逐步细化平台组件的颗粒度。 城市综合地下管网管理信息系统框架如图3所示： 图3 城市综合地下管网管理信息系统框架图 4 系统功能实现

4.1城市基础地理数据预处理及质检工具

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图4 城市基础地理数据预处理及质检工具示意图 4.2 城市基础地理信息管理系统

城市基础地理信息管理系统可实现地理空间数据集成化管理，包括基础地形数据、影像数据、数字高程模型数据以及元数据、历史数据等数据内容，可以满足针对基础地理空间数据的建库、更新、质检、管理、应用、分析、输出等一系列功能需求。 图5城市基础地理数据库管理系统示意图 4.3 城市综合地下管网信息管理系统 图6 城市综合地下管网信息管理系统 4.4城市系统维护管理系统

系统配置管理平台的主要功能是对城市综合管网管理信息系统提供空间数据和系统安全进行管理，主要包括：数据库源管理、图层方案管理、权限管理、数据字典管理、符号管理等功能。

图7 系统配置管理系统示意图 5 总结与展望

城市地下管线管理系统建设的根本目的在于为城市建立一个综合管网数据管理、基础地形数据、维护更新、应用与信息服务的统一信息化平台。为了达到这个目的，必须基于先进的IT技术，充分考虑与其他信息系统的衔接，在多源数据接口以及网络环境的开放性基础上，将信息系统的建设纳入到整个数字城市的总体框架下来，为最终实现城市“数字管理”目标打下坚实的基础。 参考文献

[1]何建邦，钟耳顺.论地理信息系统及其在地理学中的地位［J］.地理学报，1993 (01):86-92.

[2]张艳，赖永兴 ，益建芳.地理信息系统(GIS)在土地管理中的应用——以浦东新区土地管理信息系统为例［J］.影像技术，2007 (05):5-9.

[3]周成虎.地理信息系统的新时代:网格地理信息系统［J］.地理信息世界，2007 (04):19. [4]马林.湿地地理信息系统研究综述［J］.林业调查规划，2011 (05):30-33+39.

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[5]周晓飞，郝继飞，韩昆.地理信息系统在远程供水监控系统中的应用［J］.工业控制计算机，2011 (03):26-27.

[6]吕洪敏.基于Oracle数据仓库应用技术的研究与实现[D].武汉科技大学硕士论文，2012.12-37.