基于ＧＩＳ的區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)設計

彭　芳　李麗娟　陳京海

摘 要：區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)是利用計算機手段、基于地理信息(GIS)系統(tǒng)技術對一獨立區(qū)域內的各種管網、基礎設施等空間資源進行規(guī)劃管理。在對系統(tǒng)整體設計分析的基礎上，利用組件GIS技術設計開發(fā)通用框架,在此框架上，完成整個系統(tǒng)的研發(fā)。通過該系統(tǒng)實現(xiàn)區(qū)域內各種空間數(shù)據的共享，為相關部門提供方便實用的信息化平臺，提高其工作效率。詳細敘述了區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)的通用框架、功能設計及特點。

關鍵詞：地理信息系統(tǒng)(GIS)；區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)；通用框架；組件GIS；空間數(shù)據

中圖分類號：TP311文獻標識碼：B

文章編號：1004 373X(2009)02 161 03

Design of Area Spatial Resource Integration Management System Based on GIS

PENG Fang1,Li Lijuan1,CHEN Jinghai2

(1.Institute of Computer Application of China Academy of Enginerring Physics Sichuan Mianyang,621900,China;

2.Power Department,China Academy of Engineering Physics,Mianyang,621900,China)

Abstract：Area Spatial Resource Integration Management System manages all kinds of network of pipeline and capital construction in an independence area using computer and Geography Information System(GIS) technology and so on.Based on overall design and analysis to the system,a general framework using the module GIS technical is developed.On this frame,the research and development are completed on the overall system.The System realizes each kind of spatial data sharing in the region,and provids the convenience practical informationization platform for the correlation department,enhances its working efficiency.This paper expounds the general framework,functional design and features of the system.

Keywords：Geography Information System(GIS);area spatial resource integration management system;general framework;component GIS;spatial data

區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)主要是利用GIS技術對一獨立區(qū)域的空間資源進行綜合管理，如對各類建筑物、構筑物、建設規(guī)劃、通信、供排水、電力、燃氣、電視電纜等空間資源的管理，實現(xiàn)區(qū)域內設施管理的科學化、高效化和現(xiàn)代化。這些數(shù)據不僅彼此相互關聯(lián)，且要能與企業(yè)ERP、辦公MIS等系統(tǒng)有機集成，實現(xiàn)空間設施數(shù)據在整個企業(yè)的共享。與傳統(tǒng)的城市各類管線管理系統(tǒng)相比，區(qū)域空間資源綜合管理具有領域廣、綜合性強等特點。

1 系統(tǒng)總體設計

區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)，從結構上分為2個部分：一是以空間地理數(shù)據錄入、編輯、為主的數(shù)據維護部分；二是以空間信息查詢和日常業(yè)務辦理為主的業(yè)務管理部分。由于空間數(shù)據錄入、編輯的復雜性，專業(yè)空間數(shù)據錄入、編輯的數(shù)據維護部分大都采用的是C/S體系結構。以空間信息查詢和日常業(yè)務辦理為主的業(yè)務管理部分主要是為了方便各相關職能部門以及領導可以方便的進行空間信息查詢和日常業(yè)務辦理，該部分基本采用B/S體系結構，具有使用方便、客戶端不需要安裝專業(yè)應用軟件、維護成本低等特點。系統(tǒng)總體架構如圖1所示。

2 基于組件GIS技術的通用框架設計

近年來，隨著組件技術的成熟，組件GIS由于克服了傳統(tǒng)GIS中結構封閉、復雜和價格昂貴等缺點，以其強大的空間數(shù)據管理能力、靈活的數(shù)據庫系統(tǒng)連接方式等優(yōu)勢在近年來得到越來越廣泛的應用。組件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為很多個控件，每個控件完成不同的功能。各個GIS控件之間，以及GIS控件與其他非GIS控件之間，可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的GIS應用。控件如同一堆各式各樣的積木，他們分別實現(xiàn)不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根據需要把實現(xiàn)各種功能的 “積木”搭建起來，就構成應用系統(tǒng)。但是一般組件式GIS的控件較多，結構復雜，也就是說，這些“積木”很小，在構造具體系統(tǒng)時比較麻煩，同時，缺乏與非GIS控件之間的結合。為此，在本項目中，基于GeoMedia自動化對象，開發(fā)了一套可重用基礎地理信息控件庫，不僅包括一般地理信息系統(tǒng)中通用的工具如地圖操作控制等控件，還包括綜合查詢、測量工具等綜合性控件，運用這些控件，可縮短開發(fā)時間，提高開發(fā)效率，同時也增強了系統(tǒng)的可維護性。

2.1 C/S結構基礎控件庫

該基礎控件庫中的對象分為通用基本地圖對象和領域部件兩大類，其所有操縱和控制都通過對象的接口進行。對象的接口分為3種，即屬性（Property）、方法（Method）和事件(Event)，主要有：ConstDefine，F(xiàn)unctionDefine，MapViewDefine，LayerDefine、ObjectDefine五個單元，對象包括圖層控制、地圖控制對象、圖例對象、幾何模型對象，如TMapService、TGeometryObject、Tlayer等，其中TMapService負責圖層的控制，包括地圖放大、縮小、平移、漫游等；在GIS幾何數(shù)據模型中,一般有4類空間實體對象：點對象、線對象、面對象、注記對象，TGeometryObject作為這四類地圖特征的抽象父類，可以看成是所有空間地物的超類；TLayer負責圖層的顯示內容控制，其子類包括TRecordLayer，TColorLayer等，結構如圖2所示。

2.2 B/S結構框架設計

一般規(guī)模的WebGIS系統(tǒng)即使所采用的平臺不同在架構上都是大同小異。模塊劃分上都少不了：權限管理，圖庫管理，空間數(shù)據維護（一般包括查詢，分析，編輯），地圖出圖幾個模塊。所以設計的框架包括：系統(tǒng)管理、查詢統(tǒng)計、地圖操作、空間分析及工具、日志管理、資源下載等功能模塊。結構框如圖3所示。

3 系統(tǒng)功能設計

3.1 專業(yè)空間數(shù)據維護系統(tǒng)（C/S結構）

區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)根據不同的專業(yè)空間數(shù)據開發(fā)有相應的維護子系統(tǒng)，以滿足各類管網資源管理的需求，并部署于不同的職能部門。

各子系統(tǒng)的通用功能主要包括以下幾大類：

(1) 專業(yè)數(shù)據模型建立與專業(yè)數(shù)據錄入。

每個子系統(tǒng)以各自的專業(yè)設備（如通信系統(tǒng)的交接箱、分線盒等）為設計單元，設備抽象為點、線、面特征并將其分類，根據各子系統(tǒng)中所管理的不同設備及關聯(lián)關系，構造整個設施網絡的地理拓撲和邏輯拓撲結構，并完成各自相應專業(yè)數(shù)據的增加、編輯修改等功能。在地圖上以“所見即所得”的方式進行管線鋪設等操作，以不同樣式顯示設備類型，實現(xiàn)圖形數(shù)據和基本信息的一致性、完整性。

各子系統(tǒng)管理的專業(yè)數(shù)據對象主要是區(qū)域內各類管網資源的基本屬性、業(yè)務能力、管理流程、輔助設施等等，抽象地說，包括區(qū)域內各類管網資源的靜態(tài)配置信息、拓撲信息；區(qū)域內各類管網資源的爆管障礙信息；區(qū)域內各類管網資源保障信息。

（2）專業(yè)分析工具。

根據各子系統(tǒng)的不同需求及專業(yè)數(shù)據間的關聯(lián)，完成各子系統(tǒng)的專業(yè)分析功能，強大的空間分析功能可以處理管網中緊急事故。系統(tǒng)提供爆管分析、路由追蹤等分析功能，采用精確的網絡分析可迅速顯示各種突發(fā)性破壞事件所波及的區(qū)域和應控制的上游源頭。例如：

在供氣管理系統(tǒng)中當一燃氣管道發(fā)生爆管時，分析應關閉的閥門或最端頭的設備，對該設備進行亮化閃爍，分析并在地圖上顯示所有受影響的燃氣管道，同時還可進一步查詢這些管道的屬性并可生成報表打印。

在消防系統(tǒng)中，可根據報警電話號碼，快速查詢到報警位置，在電子地圖上亮化突出顯示報警點的空間位置，顯示周圍環(huán)境并查詢對應信息等，并將與起火地點相關的消防信息，如空間位置、建筑道路分布、一定范圍危險品的存放、消防設施信息等，以直觀的可視化方式呈現(xiàn)在使用者面前，并根據火災地點輔助確定消防中隊和支援中隊，以保證決策的準確性、高效性。

（3） 專業(yè)數(shù)據查詢。

該系統(tǒng)提供多種方式的專業(yè)數(shù)據查詢功能，各子系統(tǒng)根據專業(yè)數(shù)據的相應關聯(lián)，查找相關的所有專業(yè)數(shù)據信息，并可進行定位顯示，實現(xiàn)了各類專業(yè)數(shù)據的圖表雙向查詢。可以實現(xiàn)跨專業(yè)的資源信息查詢，通過管線資源可以查詢到它們的承載服務，如光纜上傳送的所有電路、通道、用戶信息等。

（4） 綜合查詢統(tǒng)計

綜合查詢統(tǒng)計

提供統(tǒng)一界面完成對各種地上、地下設施的綜合查詢，用戶可根據需要生成不同的查詢條件，獲取查詢設備的屬性特性如型號、規(guī)格、數(shù)量等，并可對查詢結果生成報表打印及地圖定位顯示。同時提供了用戶可訂制的查詢與統(tǒng)計功能。支持導航樹、空間定位以及區(qū)域定義等多種方式的資源查詢與統(tǒng)計手段。

區(qū)域信息統(tǒng)計

統(tǒng)計用戶指定區(qū)域內設備的信息及管網公里數(shù)、管段數(shù)、閥井總數(shù)、泵站總數(shù)、檢查井總數(shù)等，并可對統(tǒng)計信息進行打印輸出。

（5）系統(tǒng)工具。

顯示控制工具，分為窗口控制、圖層控制、圖例顯示控制等。

窗口控制 包括漫游、放大、縮小、刷新、整圖顯示；

漫游 包括手動漫游和自動漫游；

放大 可以按固定比例放大或按區(qū)域放大；

縮小 可以按固定比例縮小或按區(qū)域縮小；

刷新 重新繪制當前圖形窗口；

整圖顯示 自動將當前圖形以最合適的比例全圖顯示；

圖層控制 分層顯示（打開或關閉某層）及圖層顏色控制；

圖例顯示控制 顯示當前各圖層的圖例；

系統(tǒng)管理工具 包括用戶權限、口令的設置；圖紙打印，打印設置通用工具等。

3.2 空間數(shù)據查詢分析系統(tǒng)（B/S結構）

WebGIS是Internet技術應用于地理信息系統(tǒng)（GIS）開發(fā)的產物。GIS通過WWW功能得以擴展，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點中的空間數(shù)據、制作專題圖，以及進行各種空間檢索和空間分析。WebGIS不僅開拓了地理信息資源利用的新領域，而且為GIS信息的高度社會化共享提供了可能。WebGIS作為數(shù)字地球的主要技術依托和載體，已經成為IT領域十分重要的研究方向。該系統(tǒng)選擇美國Intergraph公司的GeoMedia WebMap作為WebGIS的基礎平臺。

該系統(tǒng)在B/S框架上增加了各類專業(yè)空間信息的查詢與分析功能，系統(tǒng)主要功能包括：各類專業(yè)空間信息查詢（基礎和通信、電力、燃氣、供水、排水、供熱等等專業(yè)數(shù)據查詢分析）及框架中的查詢統(tǒng)計、日志管理、資源下載、地圖操作、空間分析及工具、系統(tǒng)管理等功能模塊。

4 系統(tǒng)特點

系統(tǒng)采用完全開放的空間數(shù)據庫結構，利用了先進的數(shù)據庫技術、數(shù)據驅動圖形技術、動態(tài)顯示緩存技術、OLE/COM技術，設計建立的區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)具有下列特點：

（1）全面性。

該系統(tǒng)比較全面地涵蓋了區(qū)域空間資源管理領域，功能全面，包括了“通信設備管理子系統(tǒng)”、“供電設備管理子系統(tǒng)”、“供氣設備管理子系統(tǒng)”、“供水設備管理子系統(tǒng)”、“供熱設備管理子系統(tǒng)”、“物業(yè)管理子系統(tǒng)”、 “消防設備管理子系統(tǒng)”、“建設規(guī)劃管理子系統(tǒng)”、“基于Web的空間分析與查詢子系統(tǒng)”等多個應用子系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)可建成完整而準確的基礎地形庫，包括地面建筑物、植被、道路、分區(qū)等信息；建立比較完整的水、電、氣、熱、通信等地下管線及相關設備的專業(yè)設備數(shù)據庫，全面的功能和完整的數(shù)據，為企業(yè)生產的順利進行提供保障。

（2） 高安全性。

系統(tǒng)從數(shù)據庫安全機制、數(shù)據訪問控制、安全審計等多個層面進行數(shù)據安全防護，確保了系統(tǒng)安全性。除傳統(tǒng)的按角色授權外，可按系統(tǒng)、區(qū)域、圖層等進行授權，極大地提高了系統(tǒng)的安全性。

（3） 高靈活性。

系統(tǒng)采用組件GIS以及面向對象等先進軟件設計開發(fā)技術，組態(tài)靈活，易于擴展與維護。

（4） 高效率。

通過動態(tài)顯示緩存DDC技術，使系統(tǒng)可以快速訪問存放在數(shù)據庫中的空間、屬性和規(guī)則信息，有效提高圖形查詢、顯示效率。

（5） 高可重用性。

系統(tǒng)以組件GIS技術為基礎，采用面向框架（平臺）的開發(fā)思路，在詳細分析了應用領域和功能特點的基礎上，設計并開發(fā)一系列具有一定通用性的組件，并建立了系統(tǒng)基礎開發(fā)框架。通過該框架的建立，不僅大大提高了系統(tǒng)的開發(fā)質量與效率，同時，該基礎開發(fā)框架還可應用到其他GIS系統(tǒng)開發(fā)中。

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作者簡介 彭 芳 女，1969年出生，中國工程物理研究院計算機應用研究所工程師。主要從事計算機應用領域的工作。

李麗娟 女，1976年出生，中國工程物理研究院計算機應用研究所高級工程師。主要研方向為軟件工程。

陳京海 男，1975年出生，中國工程物理研究院動力部工程師。主要從事動力領域業(yè)務分析工作。