地下管網信息管理系統技術研究

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摘要：基于工作實際，從平臺選擇、數據庫建庫、系統采用的架構等方面對地下管網系統建設流程進行了闡述，地下管線因其具有隱蔽性，所以建立地下管網信息系統具有重要意義，方便掌握地下管網的詳細資料信息，更好地為人們的生產、生活服務。

關鍵詞：地下管線；地形數據；數據庫；ArcGIS

地下管網作為人類賴以生存和發展的基礎，具有規模大、范圍廣、種類多、空間分布復雜等特點，同時承擔著信息傳輸、能源輸送等和人民生活密切相關的重要功能，地下管線存在地下管線分布不清，分布不合理、地下管線超負荷、病態運行、對地下管線運行缺乏有效監管、多頭管理等弊端，傳統的手工辦案方式已跟不上信息時代的城市規劃管理要求，因此，建立地下管網信息管理系統成為信息化建設的重要組成部分，本文在遵循設計原則、性能的基礎上，對地下管網信息管理系統建設中的開發平臺選擇、數據庫建設、系統體系架構設計等方面進行了闡述。

1軟件的設計原則

根據軟件設計原則，軟件系統的建設應本著高效、安全、實用、可擴充、標準性和開放性、完備性、方便管理、可更新等原則，遵循國家對信息化建設要求的有關標準規范。（1）可用性。建成的系統應具有較好的可用性，一方面能夠滿足用戶需求，另一方面人機交互操作窗口應符合人性化設計，避免人為因素造成的失誤。（2）適用性和可擴充性。所設計的軟件應用系統，應具有可擴充性，主要體現在能夠隨著用戶的增加或者用戶業務功能需求的增加不斷地進行擴充，軟件系統容易向升級系統過渡，同時在后期開發設計中，應充分提高復用模塊的利用率，降低擴充的復雜性。（3）標準、開放。標準、開放是軟件設計的一個重要原則，不僅在軟件設計中應充分考慮軟、硬件接口，還應考慮與其他系統的互聯。

2性能方面

判斷一個系統的性能主要體現在可靠性、響應時間、安全性、界面是否友好等多方面，響應時間如操作平均響應時間，數據存儲響應時間；執行相應操作時是否會出現電腦死機；是否建立了安全機制來保障系統的安全性。

3系統開發平臺介紹

3.1GIS平臺

ArcGIS是美國ESRI公司研發的一套從低到高的GIS平臺系列產品，ESRI公司從事GIS理論研究、產品開發領域擁有全球眾多用戶群體，可以滿足不同層次的用戶需求，在GIS領域具有不可替換的作用，其功能優勢在空間分析、空間數據處理方面，遵循國際通用標準，產品建立在行業標準和IT技術之上，有著完善的可擴展的體系結構，具有公共組件庫，總體來說，ArcGIS其具有功能強大、可伸縮性、標準、開放和互操作性、技術成熟、安全穩定、版本管理等優勢。

3.2數據庫平臺

Oracle數據庫是甲骨文公司的關系數據庫管理系統，在數據庫領域一直處于領先地位，是業界公認的最高效、最穩定的大型數據庫管理工具，在各領域均有廣泛應用，其在可移植性、高吞吐量、高效率、數據安全性、穩定性、可擴充性方面優勢突出，具有管理海量的空間和非空間信息數據，擁有成熟的數據庫技術，Oracle是目前最好和最穩定的數據庫平臺之一，基于以上優勢，地下管網信息管理系統的建設數據庫采用Oracle，保證數據的完整性、安全性，通過ArcGIS空間數據引擎ArcSDE訪問數據庫中的系統數據。

4數據庫技術

4.1系統數據存儲

通過空間數據庫引擎ArcSDE建立GIS和ORACLE連接，系統相關數據存儲模型均基于GeoDatabase模型，針對行業數據進行適當擴展。Geodatabase模型中的數據集（Dataset），要素類（Featureclass），關系類（Relationship）、柵格目錄（CatalogRaster）、地表（Terrain）、屬性表（Table）作為基本模型，幾何網絡（GeometryNetwork）、規則（Rule）、子類（Subtype）、域（Domain）作為數據庫擴展的模型支撐。

4.2數據庫建設

（1）管線信息數據庫。地下管線數據包括各類管點、管線及附屬設施的空間位置和幾何形狀、屬性信息等，組織數據時按照國家或地方標準對統一組織，每一類管線如給水管線分別對應兩個表結構，即給水管線點、給水管線。

（2）基礎地形數據庫。建立基礎地形數據庫，利用現有地形數據資源如控制點、境界與行政區劃、工礦設施、居民地、交通設施、管線附屬設施、水系、植被、地質地貌等，分別建立子庫，每個子庫包含點、線、面、注記等數據層，根據1：500或1：1000全要素現勢地形數據庫，檢查完整性、編碼正確性、圖層規范性的基礎上，對數據進行拼接、刪除偽節點、重復實體、高程注記打散等預處理后，整理合并為矢量基礎地形數據。

（3）索引數據。索引數據包括地名點數據、道路中心線、圖幅數據。其中基礎索引點采用ArcGIS中ArcToolbox工具中的要素轉點（Featuretopoint）功能轉出地名索引點，轉出后按文本標準內容補充屬性字段名稱；基礎索引線即道路中心線或地形中提供了道路中心線則要直接轉換，或無提供道路中心線需要人工矢量化，注意遇到橋梁、隧道、車渡等處不能斷開以保證道路連續性；基礎索引面可采用拓撲成區或配準矢量化構面。

（4）系統配置元數據。系統配置元數據主要記錄的是管線和地形數據的圖層及字段、符號等配置信息。

5系統體系架構

地下管網信息管理體系結構采用標準的三層體系結構，即數據層、邏輯層和表現層三個不同的應用層次，如圖1所示。

（1）數據層：用來儲、管理系統中的管線數據和地形數據。

（2）邏輯層：使用ArcGISServer標準企業版和ArcEngine負責數據庫系統業務邏輯的實現，并通過Internet服務技術對外地圖服務。

（3）應用層：地下管網信息管理系統建設，該系統能夠滿足內部辦公、規劃及社會公眾的需要。

6系統功能介紹

系統在查詢統計、決策分析、圖形輸出、管線數據入庫、管線編輯等功能方面具有明顯優勢：

（1）視圖顯示。為方便控制系統中地圖的顯示范圍，系統提供放大、縮小、前一視圖、后一視圖、漫游等工具方便對系統地圖視野的控制。

（2）查詢功能。為方便查詢管線信息，系統提供了查詢功能，查詢可通過兩種方式查詢，通過管線圖形信息查詢屬性信息，通過屬性信息查詢出管線并定位到管線位置，即一種方式是根據圖上管線圖形查詢管線的具體起始點號、終止點號、埋深、材質、管徑、高程等重要信息；一種可根據設置管線屬性信息如管線材質、管線管徑等在系統中定位到該屬性的管線的具體位置。

（3）統計功能。管線數據入庫后，為保證入庫后的管線數據的工作量和外業測繪成果統計一致，系統提供了管線統計功能，通過統計功能可按權屬單位、所在道路、管徑等屬性統計給水、排水、燃氣、電力、熱力等某類或某個數據管線的長度、管點數量，統計結果可以圖形或導出EXCEL方式進行查看。

（4）定位功能。通過輸入索引數據如地名、道路、圖幅數據快速找到要查看的管線的位置，也可通過輸入坐標值對管線位置進行定位。

（5）輔助工具。通過標尺丈量工具可進行距離、角度、面積等的量測，通過標注可將管線屬性信息標注到地圖上，如果批量管線可通過管線扯旗標注功能將不同管線的各屬性信息標注到地圖上；單根管線或管點可用單管點、單管線屬性標注完成屬性信息的標注。

（6）決策分析。通過橫斷面、縱斷面分析圖為規劃施工設計提供數據參考；通過水平、垂直凈距、覆土深度分析功能來查看管線鋪設是否符合國家規范；同時通過爆管、火災搶險功能為人們的生產、生活服務，盡可能地減少損失。

（7）圖形輸出。為方便設計人員、管線權屬單位查看數據，系統提供圖形輸出功能，可將橫、縱面圖或者管線平面圖打印輸出，為設計人員提供數據參考。

（8）管線編輯。為保證數據的安全性，進行編輯前需要注冊需要編輯的管線數據，然后才能執行管線編輯功能，若是少量的管線數據，可利用管線編輯功能完成對管點、管線數據的屬性信息修改，如修改管線、管點屬性信息，刪除管點、管線等，編輯完后提交到數據庫中完成管線的編輯。

（9）系統設置。系統提供系統設置功能，提供對管線、地形圖層、字段、符號、標準規范的相關設置功能，如根據國家規范設置給水管線藍色、電力管線紅色等，同時設置閥門、污水篦子、路燈等管點符號；根據規范配置管線字段信息，如起始點號、終止點號、起點埋深、終點埋深、高程、管徑、材質等，管點字段信息如物探點號、X坐標、Y坐標、特征、附屬物，設置不同管類間的水平凈距值、垂直凈距值、覆土深度值供分析使用。

（10）管線入庫。外業數據提交的成果一般是mdb數據庫，這種數據只有管線屬性記錄信息，并無管線圖形信息，為使管線既具有管線的屬性信息，又有圖形信息，需要通過管線入庫功能將外業提供給的數據庫轉為GIS格式數據，方便軟件系統對管線數據的查詢、管理、分析功能。

7結語

地下管線一直是城市的“血管”和“神經”，地下管網信息管理系統信息化水平和人們的生活息息相關，隨著計算機技術、智慧云技術，物聯網技術、大數據技術的發展，地下管網信息管理系統的建設必將朝向智慧化、智能化、精細化方向發展，更好地為社會生產、生活提供便捷服務。

參考文獻

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[3]陳俊任，閆煒亮.基于ArcGISEngine的地下管線管理信息系統的設計與實現[J].測繪技術裝備，2019，21（4）：30-33.

作者：宋愛琪 任學申 姜楠 單位：山東正元地球物理信息技術有限公司