方正地下综合管线信息系统

<P>【简　介】
　　城市地下各类管线是一个城市重要的基础设施，担负着信息传输、能源输送等工作，也是城市赖以生存和发展的物质基础。但由于多方面的原因，我国现有...</P>
<P><b>一、引言</b>

　　城市地下各类管线是一个城市重要的基础设施，担负着信息传输、能源输送等工作，也是城市赖以生存和发展的物质基础。但由于多方面的原因，我国现有地下各类专业管线的资料残缺不全，且有关资料精度不高或与现状不符，造成在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管线，造成停气、停水、停暖、通信中断、污水四溢等严重事故。另一方面，我国现有的地下专业管线的资料都以图纸、图表等形式记录保存，采用人工方式管理，效率低下。随着时代和科学技术的发展，城市的现代化步伐日趋加快，城市建设、管理、发展的矛盾日益突出。采用高新技术和方法来高效管理地下各类专业管线，满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为当务之急。

　　城市综合管线信息系统正是这种背景下应建设和应用的需要而研制开发。系统的开发充分利用现今蓬勃发展的地理信息系统技术，实现各类专业管线、管孔、井盖等的信息输入、管理、查询、横纵剖面及各类专题图的绘制、地形和各专业管线的1:500、1:1000图幅和自定义图幅输出等等功能，满足了地下各类管线的规划、勘探、维护、施工和管理的需要，为规划、设计、施工等部门提供准确可靠的地下管线的分布、走向、埋深等状态信息及各专业属性信息，并为将来系统进一步扩充和发展奠定基础。
　　　　

　　<B>二、指导思想和设计原则</B>

　　地理信息系统的开发是一项复杂、艰巨的工程。它涉及到财力、人力、物力的大量投入。因此，必须制定合理有效的开发策略和计划，统筹安排系统的开发工作，以便为工程的顺利完成打好良好的基础。

　　开发工作的指导思想:　总体设计、长远考虑、面向应用、近期见效

　　为贯彻上述指导思想，我们要采取下面几点做法：

　　1、采用成熟可靠的技术

　　一方面保证系统运行可靠,另一方面能跟上计算机形势发展的需要,　以城市建设局为中心建设一个100兆传输率的高速以太网,　采用windows客户-unix服务器结构,　软件选用国内外使用最广泛的地理信息系统开发环境MapXtreme　Java。

　　2、合作开发

　　开发人员与应用部门密切配合,　成立由双方领导和专家组成的专家组和双方技术人员组成的联合开发小组。联合开发小组负责具体需求的收集、消化、整理及技术协调工作。

　　3、分步实施　滚动发展

　　市局下属多个二级单位，急需的各专业管线部门（热力公司、燃气化总公司、自来水总公司，排水管理处）和管理部门（建设局GIS中心、规划管理处、档案馆）先开发；分阶段实施。

　　4、培训

　　充分重视用户的培训工作、边开发边培训，逐步让用户转变工作方法、适应采用计算机后的管理运行方式。

　　地下综合管线信息系统作为一个地理信息系统，在设计时我们还应遵循如下原则：

　　
　　1、通用性

　　数据预处理作为一各独立的模块，数据的分层和属性的定义遵循建设部和国家科委各项相应的规范,使软件系统具有通用性。

　　2、现势性

　　系统投入运行以后，要及时把管网的改造和新建的信息输入计算机，以实现GIS系统数据的动态更新，这需要相应管理机制和措施相配套。保持数据的现势性，这一点非常重要，这样系统才有生命力。考虑数据不断增长和更新，系统要有好的数据更新和备份机制。

　　3、可操作性

　　系统的操作使用要尽量简单，用户界面友好，采用(1)直观自然的操作(2)符合公认标准的快捷键(3)整洁美观的屏幕(4)风格一致的屏幕设计(5)较高的容错性(6)完整的容错性(7)用户拥有控制权(8)预测用户行为并对用户进行指导。

　　4、可扩展性

　　在系统结构设计时，要考虑系统的可扩展性，以满足系统进一步的发展和建立城市地理信息系统的需要。

　　5、安全性

　　系统要有使用权限控制，对数据要有加密措施。

　　<B>三、设计方法和步骤</B>

　　建立一个良好的GIS应用所应遵循的规律是GIS开发设计方法所要研究的问题。目前，最为常用的GIS设计方法主要有结构化系统分析方法、原型法和面向对象的分析与设计。

　　结构化系统分析方法是采用自上向下，划分功能模块，逐步求精的一种系统分析方法。我们所开发的系统采用原型法的方法，其基本思路是所首先在未完全弄清楚需求之前，通过一个原型化的设计环境，能迅速地建立起原型系统，也就是先完成的一个外壳的文本，把许多用户界面如屏幕格式和报告等尽快做好，以获得用户的批准。然后，在原型化环境上能方便地对原型系统进行大量的修改、扩充和完善，即进一步做数据基础等细化深入工作。原型法的工作流程如下：　

　　<IMG src="http://images.enet.com.cn/iflow/articleimage/200203/1015841416984.gif" border=0>

　　与结构化方法相比较，原型法的优点为：(1)开发周期短，费用相对较少；(2)提倡用工具进行系统开发，不但能快速形成原型系统，而且灵活性和可维护性都比较好；(3)提供原型系统给用户，使得用户的参与更实际、更富建设性。其缺点为：(1)用户已经看到了系统的外形但不理解为什么最终的系统还要花很长的时间，甚至认为原型系统建立如此之快，进而会对系统提出更多新的要求，使得系统的开发时间和开发费用无法控制。(2)由以上可知，原型法的工程管理和费用预算都比较困难，需要有足够的经验，细致的分析才能保证按期按质的完成。

　　面向对象的分析与设计方法认为世界是由各种”对象”组成,复杂的对象可由相对比较简单的对象以某种方式组成。该方法因更符合人们对客观事物的认识过程，正越来越为软件开发者所采用。

　　综合管线信息系统的开发步骤包括从系统分析到系统维护的全过程。即(1)系统分析，包括功能分析和性能分析；(2)系统设计，包括总体结构设计、数据组织和分层、数据库设计、功能模块设计、接口设计、网络设计等；(3)系统实施，包括设计方案评价、项目组织管理、项目实施计划、程序设计、样板区试验、系统安装和调试、文档编制等内容；(4)系统评价，即包括按有关软件测试文件，对系统进行功能和性能两方面的测试；(5)系统维护，一方面是编写维护规程，配备维护人员，对系统的功能和性能进行日常管理，保证系统正常运行，另一方面也指保持系统信息的现势性和系统的先进性。　　

　　<B>四、数据收集和生产</B>

　　综合管线信息系统以城市的道路为载体，以地下的各类管线（热力、自来水、雨水、污水、煤气管线）为重点管理对象。数据是本系统的核心，数据的状况对系统目标的影响很大。市建设局需要根据现有数据的状况对地下的各类管线进行了全面普查探测。地形数据由测绘部门提供，基本图幅比例为1：1000。
　　
　　<B>五、数据组织和规范化</B>

　　为了便于管理和应用开发,　整个信息系统被划分成一些子系统,　与此相应,　数据库也被划分为若干子库:　地形数据库、各类管线数据库等。具体按如下方式进行组织:即“纵向分层，横向分块”，纵向分层指按数据的性质分类,　性质相同或相近的归并到一起,　形成一个数据层。横向分块指按数据空间分布将数据划分为规则的或不规则的块。

　　数据分层还需考虑如下的原则：

　　(1)分层时要考虑数据更新的问题,　因为更新一般以层为单位进行处理,　所以应考虑将变更频繁的数据分离出来。

　　(2)分层时要考虑数据量的大小、各层数据的数据量最好比较均衡。

　　(3)要尽量减少冗余数据。

　　对于管线信息系统，数据在横向上按地形图的分幅单位处理即可。

　　地形和管线的属性数据描述按国家建设部和中国城市规划设计院有关规范，汇同用户的习惯和使用需求确定。

　　<B>六、系统功能和结构</B>

　　系统功能主要包括下面几个方面：

　　1、数据管理

　　系统采用图形分层技术，对城建地理信息进行分层组织，主要以道路为载体，将给水、污水、雨水、热力、煤气、路灯、园林等城建信息作为图层，运用数据库技术对各层相关信息数据进行管理。

　　采用符合标准规范的点、线、区域、颜色、地图符号直观形象地表达和显示相应的地理数据类型，能生成并管理和显示用户需要的各种分层分布图、管线纵横剖面图、三维管线图，对生成的图形自动标注、缩放。

　　2、信息查询

　　通过直观、灵活、方便的查询方式完成城市建设各部门数据的查询，并把查询和检索的结果以图形和文本方式进行显示。根据数据的地理坐标或空间位置，将数据库的数据与其在地图上的图形元素相对应，通过图形对数据库进行操作，或者通过数据来查找、定位相应的地理位置或图示区域。

　　3、统计分析

　　对各专业部门的信息进行分析与统计,　统计的结果可以按表格形式、专题图(如管径大小、管线附件等)形式直观地输出显示。统计分析的工具主要有：

　　综合管线纵横剖面图、三维管线、三维地貌、等高线图。

　　4、工程项目管理

　　对完工的和正在进行的城建工程项目进行管理、查询和统计。城建工程项目的内容包括工程名称、工程类别、工程地理位置、施工时间和周期、施工单位、施工负责人、工程审批手续等。工程项目通过地理信息与相关数据相关联。

　　5、多媒体功能

　　GIS系统所使用的图形符号和地理数据大多是抽象的，利用多媒体手段，将抽象的点、线、面等图符配以声音、动画、照片、图表、文字等，多角度、多层次地再现城建地理特征，使系统产生的信息更直观、易于接受和理解。

　　整个系统的组成包括：城建局局域网和各下属职能部门局域网。城建局局域网由中心服务器和工作站组成，是整个系统的数据管理和控制中心。作为系统的工作总站，负责集中管理全部管线信息和地形信息，并在以后的运行过程中负责网络管理、用户授权，数据备份，数据更新等工作。城建局下属专业单位局域网由工作站组成，通过网络共享服务器的数据，实现对其他各类专业管线信息的查询。也通过便携机对GIS数据下载,服务于施工现场

　　系统总体结构

　　<IMG src="http://images.enet.com.cn/iflow/articleimage/200203/1015841429340.gif" border=0>

　　<B>七、系统的实现</B>

　　1、系统开发环境

　　根据上述的设计原则和功能结构要求，选者了如下的开发环境：

　　整个系统为一个客户服务器结构：

　　服务器　Sun3000　服务器系列

　　Soloris　8+数据库server+MapXtreme　Java+WEB　Server

　　客户机　微机　CPU　PIII/PII　　10GB硬盘　　64MB内存

　　中文windows　98/NT4.0/Win2000操作系统(IE4.0以上)

　　基础地理信息系统平台MapInfo　Professional5.5或方正智绘4.5

　　　　　　　(地图及工程图维护)

　　RAD工具、Java开发环境（推荐使用随盘赠送的HAHTsite）

　　　　　　　　　　　　
　　2、系统实现

　　在领导重视，技术和工作人员友好合作下，在充分调查论证的基础上，根据综合管线信息系统开发的指导思想、功能结构等要求，完成系统各部分功能，并提供数据更新和备份的工具，实现网络数据的共享，系统即可投入试运行。
</P>

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