基于B/S結構的小城鎮管網數據庫的建立和維護

張林廣，郝多虎，張文燕，張 玲，關小果，王 果

(中國礦業大學地球科學與測繪工程學院，北京100083)

基于B/S結構的小城鎮管網數據庫的建立和維護

張林廣，郝多虎，張文燕，張 玲，關小果，王 果

(中國礦業大學地球科學與測繪工程學院，北京100083)

針對我國小城鎮地下管網管理的現狀，提出建立基于B/S結構的小城鎮地下管網數據庫的必要性，并詳細敘述本數據庫具有的功能和優點、建立的技術路線、開發平臺以及最終的實現成果，對小城鎮地下管網的科學管理具有一定借鑒意義。

B/S結構;地下管網;數據庫

一、引 言

1.目前我國地下管網的現狀

目前我國城市地下管線可分為地下管道和地下電纜兩大類，地下管道又分為給水、排水、燃氣、熱力和工業等5類;地下電纜分為電力和電信兩類。每類管線還可以按其傳輸的性質和用途分為若干種，如排水可分為污水、雨水和雨污合流，燃氣可分為煤氣液化氣和天然氣等［1］，這些地下管線縱橫交錯構成了城市地下管網。城市地下管網是城市基礎設施的重要組成部分，被人們喻為城市的“生命線”，這個管網每時每刻不停地為城市提供各種服務，為經濟發展和市民生活提供保障。但是，目前全國城市管網底數不清、資料不全的現象非常突出，給城市的建設和管理帶來極大困難。由于地下管網損壞而造成的事故，如煤氣管爆炸，自來水管、地下通信電纜被挖斷等，給國家和人民帶來了極大的損失。有關資料表明，我國大城市僅每年管線損壞造成的損失就達20億元，全國約70%的城市沒有完整的地下管線資料，地下管線家底不清的現象普遍存在［2］。

2.建立基于B/S結構小城鎮管網數據庫的現實性

我國城市管網信息系統的建立始于20世紀80年代末，先后在北京、上海、廣州等大城市和一些中小城市建立了一批較為先進的城市管網信息系統［3］，這在一定程度上促進了城市地下管網的科學管理，然而對于比城市規模小的小城鎮而言，城市管網信息系統不太適用，原因有以下兩個方面。

(1)功能復雜

許多城市的地下管網信息系統軟件比較龐大，并且大多在系統設計時為解決城市地下管網的復雜問題設置了許多復雜的算法，這對于小城鎮而言不太適用，同時維護也很困難。

(2)成本高

成熟的城市地下管網信息系統一般價格較高，幾萬元至十幾萬元不等，一般小城鎮的管理部門由于資金原因不愿意購買。

本數據庫專為小城鎮設計，主要解決小城鎮地下管網管理的基本問題，即建立基于B/S結構的小城鎮地下管網數據庫，為涉及小城鎮地下管網的眾多部門在管理、查詢、維護和使用地下管網時提供極大的便利。由于本數據庫是基于B/S結構的，在互聯網技術高速發展的今天，更顯其獨特的優點和現實意義。

二、本數據庫具有的功能和優點

B/S結構，即瀏覽器/服務器結構，就是只安裝維護一個服務器，而客戶端只需要普通的瀏覽器IE。它是隨著 Internet技術的興起對 C/S結構(Client/Server結構，即客戶機/服務器結構)的一種變化和改進。

本數據庫采用B/S結構，其具有的功能和優點如下。

1.數據庫的維護成本低

這種結構可以對小城鎮的地下管網進行集中化管理和維護，以及客戶端的免安裝和零維護，極大地降低了數據庫的維護成本。

2.服務器安全

這種結構系統代碼全部放于服務器上，但只有服務器管理人員才能更改代碼，只有運行在服務器上的代碼才可以訪問數據庫，客戶端不能直接訪問，這樣可以保障服務器安全。

3.數據庫性能優勢明顯

在系統的性能方面，B/S的優勢是其異地瀏覽和信息采集的靈活性。無論任何時間、任何地點，只要可以上網，就可以使用B/S系統的終端，這對于系統的維護人員和眾多用戶都是非常方便的。數據庫建成后，各行各業的人員凡是需要查詢城鎮地下管網信息的都可以隨時通過上網查詢。

4.數據庫使用方便

本數據庫包括圖形數據和屬性數據，訪問者可以很方便地同時查詢以上兩種數據。還可以按圖層顯示不同的管線數據，并且對于不同的管線圖層可分層顯示和相互疊加，訪問者使用本數據庫會非常方便、快捷。

三、本數據庫建立的方案設計

1.調查資料和獲取數據

(1)調查分析

廣泛收集與調研相關數據庫建立的國內外已有的資料，并進行分析，研究比較其優缺點，更好地為本數據庫服務。

(2)數據質量的保證

全面、系統地對小城鎮地下管網數據進行分析。為了保證數據庫的順利運行，在數據庫的建立過程中要保證數據的質量，確定數據表的結構及數據表單之間的相互關系，并且使數據庫保持合理的冗余度。

2.研究的技術路線

本數據庫的建立是一個連續的系統工程，首先應進行外業地下管網測量成果的數據收集，將數據分為圖形數據和屬性數據，圖形數據要進行數據分類和圖層劃分，屬性數據要進行分析、整理、分類和標準化，并且輸入到系統中;然后就是相關程序的編寫和功能的實現，具體技術路線如圖1所示，該技術路線包含了本數據庫從數據采集、數據處理、數據的輸入到圖形數據和屬性數據的連接以及程序實現的各個過程。

圖1 數據庫建立的技術路線

四、系統的實現

1.圖形數據庫和屬性數據庫的建立

用MapInfo建立圖形數據庫和屬性數據庫。MapInfo是美國MapInfo公司開發的集地理信息圖形化、數據查詢靈活化、數據分析可視化等諸多功能于一體的信息可視化桌面地圖系統軟件。MapInfo可利用點、線、多邊形等多種圖形元素，以及豐富的地圖符號、文本類型、線型、填充模式和顏色等靈活多變的表現形式，直觀形象地實現對數據內容的可視化［4］。同時MapInfo具有動態聯接關系型數據庫的功能，可以運用地理編碼的功能，將數據庫的數據與其在地圖上相對應的圖形元素一一對應，從而可以實現在圖形基礎上對數據庫進行操作。

(1)屬性數據庫的建立

按照國家標準，管線點的屬性數據包含以下內容:①管線點點號;②管線點平面坐標、地面及管頂(底)高程;③管線點類別及特征;④管線材質;⑤管徑或斷面尺寸;⑥埋設年代;⑦權屬單位;⑧管線點所在的圖幅編號等屬性數據。在數據庫建立的過程中，分別對各種管線建立其相應的屬性數據庫。

(2)圖形數據庫的建立

管線的圖形數據是以國家標準的大比例尺地形圖為基礎的，建立地下管網圖形數據庫，應以1∶1 000或1∶500的比例尺地形圖為佳。將測繪所得的地形圖在MapInfo軟件的支持下進行數字化輸入。數字化后需要進行坐標匹配，一般要選擇至少3個坐標點進行匹配，并用第4個點進行檢核;坐標匹配后，利用MapInfo所提供的系統工具，標明管線的各種數據。在表示管線數據時需對不同的管線設置不同的圖層，即分層表示。同時，為了明顯地表示管線的圖形數據，對于不同的管線，按照國家標準給以不同的規定顏色，并且對于管線的不同特征點，還要給以規范規定的符號。

2.數據庫的網上發布

數據庫的網上發布采用MapXtreme2005，MapX-treme2005是MapInfo公司為了支持.NET框架，開發的基于Internet/Intranet的WebGIS無縫集成到.NET框架中的地圖應用服務器。信息管理員只要在Web服務器上對MapXtreme進行編程管理，用戶就能夠通過Web瀏覽器訪問到地圖信息，生成統計圖形［5］，基于MapXtreme2005的上述特點，本數據庫的網上發布采用MapXtreme2005。

3.Web服務器和數據庫的連接

(1)屬性數據庫的連接

ASP.NET是Microsoft的Active Server Page的最新版本，是一種建立在公共語言運行庫上的編程框架，可用于在服務器上生成功能強大的Web應用程序，為Web站點創建動態的、交互的HTML頁面。ASP.NET以高安全性、高穩定性、易管理性、高集成性和高擴展性等特點著稱，因此本數據庫采用ASP.NET進行屬性數據庫的連接。

(2)圖形數據的連接

圖形數據的連接采用MapXtreme組件，它是具有強大的地圖化功能的管理員，只要在Web服務器上對MapXtreme進行編程和管理，用戶就能夠通過Web瀏覽器訪問到地圖信息。利用MapXtreme組件可以實現對圖形文件的調入和調出，實現和Web服務器的連接，進而可以實現利用ASP.NET編程在IE端對圖形數據的瀏覽。

4.數據庫的維護

數據庫的維護包括對數據的添加、刪除、修改、保存和查詢等操作。對不同的用戶在系統的維護和使用中給予不同的權限，本數據庫具體可分為以下幾類用戶。

(1)系統的超級管理員

超級管理員擁有最高的權限，可以對數據庫結構進行修改，增加和刪除數據，更改Web服務器上程序的代碼，設置用戶的訪問權限，進行數據的備份與恢復，系統的日志管理，以及服務器上系統軟件的維護、升級等。

(2)系統的一般管理員

系統的一般管理員其權限次于超級管理員，一般管理員只可在限定的條件下對數據庫進行添加和刪除操作，并且這種操作只可在其特定的所屬部門的相關數據庫里進行。

(3)一般用戶

一般用戶只可通過IE瀏覽器進入數據庫系統的網頁，進行數據的瀏覽、查詢、報表輸出、打印等操作，為了保證數據庫正常運行，一般用戶不可對數據庫進行任何維護操作。

以上的功能都是通過用ASP.NET進行網絡編程來實現的。

五、數據庫的具體實現

1.主界面圖

本數據庫的建立以河北省張家口市宣化縣為例，采用部分宣化縣地下管網的數據，本數據庫完全采用B/S結構，在瀏覽器端查看Default.aspx文件，可以看到如圖2所示的首頁面。圖2中可以很清楚地看到首頁主要分為3個部分:頂部為標志logo，中間部分為搜索欄，下面為主體信息欄。

圖2 系統的首頁面

在搜索欄的圖框中輸入要搜索的信息，單擊搜索按鈕，可以顯示需要搜索的內容，既可以根據管線類型搜索，也可以按照街道名、坐標數值等進行搜索。從程序代碼編寫實現的功能上來講，這里的搜索是萬能搜索，即可以根據地下管網的任何信息進行搜索。單擊顯示全部按鈕，可以顯示所有管線信息;單擊添加按鈕，可以打開添加新特征點的界面，添加新的管線特征點，并保存到服務器中。下面的主體信息部分，默認的是顯示所有特征點的信息，但用戶可以通過修改和刪除按鈕的鏈接界面來修改或刪除特定的管線特征點信息，并提交到服務器保存。若查詢某個管線特征點，單擊查詢按鈕，則圖形數據和屬性數據會在同一頁面顯示，方便了數據的查詢和編輯，并且可以將屬性數據的編輯結果直接提交到服務器。

本數據庫基本實現了上述數據庫設計要求中的所有功能，其他數據庫系統實現的頁面以及相關的程序代碼的編寫由于文章篇幅原因不再贅述。

六、結束語

本文敘述了建立基于B/S結構的小城鎮管網數據的過程。本數據庫具有維護成本低、服務器安全性能高，圖形數據和屬性數據查詢方便快捷等優點。當然，其最大的優點是異地瀏覽和信息采集的靈活性，即無論任何時間、任何地點，只要可以上網，通過瀏覽器IE就可以使用B/S系統的終端，對于數據庫的眾多用戶和維護人員是非常方便的，本數據庫的建立可以有效地促進小城鎮管網的科學管理。

［1］ 中華人民共和國建設部.CJJ61-2003城市地下管線探測技術規程［S］.北京:中國建筑工業出版社，2003.

［2］ 路玲玲，吳曉明，任杰.城市地下管網信息管理問題研究［J］.地域研究與開發，2008，27(2):47-50.

［3］ 雷偉剛.城市管線信息系統的幾個問題［J］.測繪學報，2002，31(S0):103-108.

［4］ 徐星圓，孫楊，王紀珩.淺議MapInfo在圖形信息可視化中的應用［J］.計算機與數字工程，2008，36(8): 126-128.

［5］ 何撼東，郭偉.基于MapXtreme2005的數字化校園建設［J］.池州學院學報，2008，22(5):19-21.

The Establishment and Maintenance of the County Pipe-net Database Based on the B/S Structure

ZHANG Linguang，HAO Duohu，ZHANG Wenyan，ZHANG Ling，GUAN Xiaoguo，WANG Guo

0494-0911(2011)06-0032-04

P208

B

2010-12-23

張林廣(1968—)，男，河北張家口人，博士生，主要從事測繪工程的研究工作。