綜合地下管線的信息系統技術運用

王利中

摘 要 ：管線作為城市建設的配套設施，是城市規劃的重要內容，文章探討了利用地理信息化手段，對區域范圍內地下管網進行數據整合，信息化展現，功能分析進行研究，并以太湖新城綜合地下管線信息化建設為例進行了討論。

關鍵詞：地下管線；信息化；地理信息；數據整合

一、城市建設與管理中地下管網系統中的問題

城市的迅猛發展給城市規劃和設計帶來了巨大的壓力，引入高新技術提高規劃管理水平已經成為必然的選擇。這些年，新批建設用地、規劃設計、建筑設計等規劃數據日益增長，如何完成對歷史、現狀以及遠景規劃數據的管理和動態更新以保持城市規劃現勢性是城市規劃管理的一個重要課題。

在傳統的關系規劃管理模式下，因為城市規劃、經濟發展、人口遷移等因素的影響，現有資料往往不易于獲取和利用，粗放式的規劃設計比較普遍，其次，各個部門各自為政，資源不互通往來，管線的歸屬權、養護權、使用權不明確。管線所屬單位施工時破話其他部門管線設施的事故層出不窮。再次傳統的紙質化數據管理，效率低，形成了大量資源浪費人力浪費財力浪費。阻礙了維護效率維修效率和城市管理服務水平的進一步提高。

管線作為城市建設的配套設施，是城市規劃的重要內容，市政管線這些年在城市建設和城市經濟發展中的重要作用，對管線的動態分析、動態更新是管線管理的核心，這些顯然必須依賴管理信息系統。

二、綜合地下管線信息系統設計思路

以太湖新城地下管網信息系統為例。信息化建設是一項系統工程，沒有領導的全力支持是不可能成功的，因此系統建設的指導思想是在太湖新城各級領導支持和有關部門大力配合下，根據太湖新城具體的、現行的業務管理模式，按照統一規劃、分步實施、節省投資原則，本著規范化、科學化的精神，形成一個先進、實用、安全、可靠、開放的具有多部門協調特色的計算機管理網絡，促進規劃管理人員素質、服務水平、業務管理和服務能力的全面提高。

太湖新城綜合地下管線信息系統的建設是基于為太湖新城地下管線規劃、建設和管理服務的總體目標，地下管線數據是城市基礎設施建設的基礎，城市各相關部門的專業應用系統直接或間接地使用這些基礎數據，并通過擴展專業數據、業務應用功能而形成新的應用系統，這些專業系統對具有時效性空間數據的需求是非常迫切的，因此，建立共享的城市管線數據庫事在必行。

太湖新城綜合地下管線信息系統的開放性要求是很明顯的，這是一個復雜的系統，它不是簡單的技術組合，它是規劃管理乃至于城市綜合管理發展的必然產物，是管理思想和GIS技術的融合。可以預見，隨著應用的深入，系統將會不斷的擴展、深化，系統在應用體系結構和技術組合方面必須保證各專業系統的集成，因此，我們在設計過程中，提出開放和集成一體化的思路就是為了解決這個問題，而且對于相同性質的應用可以達到無縫的集成。

在本系統中，開放性的設計思想體現在如下多個層面：

1.軟件的平臺選型：選用ArcGIS和Oracle等當今主流平臺，為系統的擴展提供基礎平臺層面的技術保證；

2.系統數據庫設計：遵循Open GIS標準，采用開放式設計來建立空間數據建庫，注重對空間數據和非空間數據的描述和組織，實現統一的存儲和管理，系統的數據格式是在國家和行業標準基礎上擴展，同時系統提供多種數據接口（比如AutoCAD格式數據和ArcGIS格式數據的相互轉換等）；

3.功能實現方面：基于組件式技術開發，結合用戶的現有功能需求，提供各種應用接口保證系統的擴充能力；

4.應用軟件接口：系統注重接口的設計充分考慮本系統與其它系統的無縫連接，采用面向對象的技術，利用事件驅動和封裝的思想為應用軟件提供接口；

5.應用系統的擴展：系統提供應用中間件來對系統進行擴充，同時提供基于VBScript的二次開發能力，應用客戶可以根據實際情況進行二次開發，這樣也可以達到擴充系統功能的作用。

總結以上的設計思路，本系統的技術路線可以簡單地歸納為：采用面向對象的分析和設計方法來規劃整個系統的應用，采用標準的三層結構體系，最終用戶端為瀏覽器，應用服務和數據存放在服務器端，應用服務采用中間件技術實現。

基礎數據層采用Oracle 10g + ArcSDE用作數據存儲；采用ArcIMS9.3 和ArcSDE9.3作為數據服務器構成數據管理層，在數據應用層（C/S結構）則采用Desktop ArcInfo9.3作為數據建立的平臺，通過COM接口實現數據的入庫；采用ArcEngine作為系統應用的開發接口，實現數據庫的調用、查詢、統計功能和規劃分析功能的實現。

在遠程訪問（B/S結構）方面，我們采用了ArcIMS 9.3作為開發平臺。所有的ArcGIS桌面客戶端都可從ArcIMS 服務器在WEB上動態地訪問柵格和矢量數據。這些新的圖層從網絡上取過來后，它們可以像所有其它的圖層一樣使用，即可被符號標注、制圖、編輯和分析，也可被存成本地文件格式備用，這樣遠程用戶就可以使用IE瀏覽器通過數據管理層實現系統的網上服務功能。

三、系統總體結構探討

太湖新城綜合地下管線信息系統實現整個太湖新城土地開發、基礎設施建設、能源（水、電、氣、熱）供應以及各類公眾服務（公交、市政、綠化等）信息的圖形顯示與管理、查詢和統計分析、動態維護與更新、提供決策支持和分析等功能，對幫助全市市政管線的規劃利用和審批起著決定性的作用。

太湖新城綜合地下管線信息系統的系統功能分為計算機數據監理子系統、數據入庫子系統、綜合應用子系統、動態更新子系統和公眾服務子系統等多個部分。

3.1地下管線數據在普查的過程中由于許多不可預見的因素導致外業勘測單位采集的地下管線數據的一致性和完整性不可避免的受到破壞，監理查錯實現地下管線勘測電子成果的邏輯查錯和測區數據的自動分幅，保證數據的正確性和完整性。數據監理子系統主要功能包括：數據查錯、數據分幅、數據編輯。

3.2建立一個綜合地下管線數據庫，并使數據庫具有較好的兼容性、擴展性，滿足管理系統的要求，包括管線數據和地形圖入庫，地形圖按國家標準分層，涉及面狀要素的封閉表示并填充顏色。管線圖形生成及顏色與符號標準化、管線對象定義、圖形與屬性關聯，獲得滿足制圖與管理要求的數據。數據入庫子系統的主要功能包括：計算機成圖、圖形數據編輯、圖形數據輸入/輸出。

3.3提供圖形數據與屬性數據的同步編輯功能，實現對增加、修改、刪除、截斷。保證點號的唯一性、對新舊管線連接點處理，自動更新編輯后的數據。

3.4管線工程竣工測量成果入庫與普查成果入庫使用相同標準與操作，同時系統提供相應的修改、編輯功能。各種圖元設備的增加、刪除、修改。

3.5規劃管理人員在日常管線規劃管理和其它規劃管理業務當中，需要進行管線信息的各種條件的查詢；并利用這些信息進行斷面分析、水平/垂直凈距分析等管線工程綜合規劃；也需要繪圖輸出和統計分析等功能。

3.6三維模擬，形成任意選擇區域的彩色的體現真實效果的三維圖。可任意移動、縮放視圖，可三維旋轉、可任意設置觀察方向，能在三維圖中顯示管線屬性。

3.7CAD圖管理子系統

該子系統主要實現對地下管線CAD圖的管理，通過本系統用戶可以進行如下操作：CAD圖檢索、CAD圖紙加載、CAD圖紙輸出以及CAD圖紙管理。

3.8 設計原則

3.8.1 規范化原則

系統內容、數據分類與編碼、精度、標準等都完全參照《太湖新城地下管線探測及信息化技術規程》和已有的國家標準。

3.8.2 詳細性與完備性原則

在調查分析應用需求、數據構成和工作流程的基礎上，結合我公司多年積累的開發設計經驗、各個城市管線系統的成功應用，詳細設計系統功能，可以確保數據和系統功能的詳細性和完備性，滿足使用部門的需要。

3.8.3 實用性原則

考慮與現有系統的接口，充分利用現有技術，反映用戶需求，與用戶的管理模式和業務流程相適應，使系統方便、實用，既能減少使用系統的業務人員的工作量，又能使系統適應由于各種原因導致的需求變更。

3.8.4 可移植性和可擴充性原則

在設計上充分考慮系統功能、系統數據和業務的擴展性，堅持開放式系統結構設計，為以后的系統建設好各類接口。

3.8.5 安全保密性原則

在我們的系統設計中，采用了嚴格的安全保密措施，如數據庫、文件和用戶等多級安全機制。明確各級工作人員的職責，保證各司其職、各負其責。

四、結論

系統依靠強大的空間數據庫，將海量的城市基礎地理信息、各種關系信息及其復雜的屬性信息分類、分層地進行存儲管理，有利于數據的集中管理，也是實現了各個部門之間信息的共享。通過系統的各個功能模塊，用戶不僅可以對地下管網數據執行瀏覽、查詢、統計等基礎性管理。也能科學的進行地下管網的輔助規劃、設計，指導工程的文明施工和預防性維護，同時也能調用預案快速準確地對管線運行的突發事故做緊急處理，實現對城市地下管網各種深層次的管理。

系統綜合了給水、排水、燃氣、電力、通訊等數個市政部門的數據，在功能模塊設計上盡量使各個功能能應用到所有部門。隨著系統應用范圍的擴展與深入，各部門對本領域的專業功能會逐步提高，例如排水部門的水力計算等。為了使各類關系的專業數據價值更好的體現，系統應進一步細化到專業功能的設計。同時，隨著三維技術的推廣與成熟，系統可嘗試將三維技術應用到各類關系的瀏覽、定位、查詢及各管線直接、管線與地形之間空間位置的提現上。

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