校园地下管网信息管理系统.doc

校园地下管网信息管理系统摘要：本文结合清华大学地下管网信息管理系统详细阐述了校园校园地下管网信息管理系统建设的意义、工作原则、总体结构及主要功能等。关键词：地下管网 GIS技术 管线数据一、 前言校园地下管线是校园基础设施的重要组成部分，是学校规划管理和校园建设的重要基础信息。地下管线就像人体内的“神经”和“血管”，是校园赖以生存和发展的基础，被称为校园的“生命线”。校园地下管线的管理也是学校基础建设管理工作中最重要的一环。对维护校园“生命线”的正常运行，保证教职工和学生的正常生活、学习和学校发展都具有重大的现实意义和深远的历史意义。校园地下管线信息系统是GIS技术在大学校园地理空间的综合应用，是将反映校园现状、规划、变迁的各类管线数据以及描述这些空间特性数据通过计算机进行输入、存贮、查询、统计、分析、输出的一门综合性空间信息系统，它是在GIS技术高度发展的前提下产生的。校园地下管网信息管理系统在校园规划、建设和管理中有着极其重要的意义。清华大学（Tsinghua University）于2000年就对校园内的地下管网进行全面的普查工作，但由于没有建立地下管线信息管理系统，进行管线动态管理，资料缺乏现实性，许多新增或改造的管线没有得到及时的更新。因此，学校于2006年进行了地下管线的补测工作。鉴于对地下管网管理的需要，学校于2006年进行了校园地下管网信息管理系统的建设。二、 系统建设的意义和目标（一）、系统建设的意义1、必要性(1)是校园建设和可持续发展的需要，也是完善校园功能、合理开发利用地下空间以及实现地下管线安全防范和保障维护的需要。(2)是学校高效管理的需要。(3)是应对紧急事故的需要。2、社会效益(1)提高学校地下管线信息系统现代化管理水平。(2)保障校园地下管线管理高效高质运转。(3)为校园规划、建设和管理提供依据。(4)为校园的优化设计和科学决策服务。(5)成果可以实现共享。3、经济利益(1)减轻减少校园管线灾害事故发生的经济损失。(2)为学校管理部门提供辅助决策。(3)为“数字校园”建设准备一项重要的基础数据。（二）系统建设的目标根据学校本身的的特点和校园信息化、数字化发展的趋势，清华大学地下管网信息管理系统建设的总体目标为：以计算机网络为基础，对地下管线数据进行科学存储与管理，实现快速采集、检查、建库、查询、检索、及时更新、统计、空间分析以及资源共享等，实现将大规模的、动态变化的基础资料转换为数字化的、可操作的、可共享的信息资源，为管线工程实施提供现势性的高精度的地下管线数据，以为学校发展提供决策支持信息为目标。为了实现系统的总体目标，结合学校实际情况，将总体目标分解如下：1、 建立规范化的数据分层、分类编码体系，实现数据的规范化和标准化2、 通过ArcGIS实现所有地形、管线在ORACLE关系数据库中的管理，建立海量数据的空间数据库3、 开发能同时管理海量的地形、管线的地下管线信息系统4、 为清华大学其他部门提供数据支持三、系统建设的工作原则1、实用性系统功能的实用性与使用人员操作窗口界面功能的排他性。使用者能以最简捷的操作步骤实现自己的目的，操作人员在工作操作中，工作窗口界面除现时的操作按键外，无其他的执行按键出现，操作界面简洁、清晰、明了，最大限度地避免因操作者的误操作造成不必要的工作失误和时间浪费，从而提高操作者的工作效率。2、稳定性地理信息数据信息繁杂、量大、涉及面广，同时又具有保密性。实现系统的安全、稳定、高效是我们设计本系统的出发点。3、规范性系统严格遵循国家、行业现有标准，实现管线信息录入及其编码标准化、规范化。4、完备性主要体现在两个方面：系统功能的完备和数据库中存储的基础数据的完备。应能满足日常工作条件下所需的各种系统功能和基础数据信息。5、开放性与可扩充性系统应具备良好的功能模块化设计，开放式平台函数库，标准规范的系统信息编码、系统功能和数据库结构，可方便地对系统进行扩充，并可在其基础上发展其他相关专业系统。四、系统的总体结构（一）系统的基础平台1、网络操作系统网络操作系统是构建整个系统的基础，是整个系统安全可靠的保证。结合清华大学网络环境，选择Microsoft Windows 2000 Server作为系统的操作系统。 Microsoft Windows 2000 Server是一个功能强大、多用途的网络操作系统。它的易用性、灵活性以及扩展的Internet/Intranet和通讯服务能最大程度地满足各种规模的政府计算环境的需要。2、数据库选型采用Oracle 9i（或以上）企业版作为系统的后台数据库管理系统，Oracle 9i是业界公认的最高效、最稳定的大型数据库管理系统之一，能管理大量的空间和非空间信息数据，此外有非常强大的应用开发能力。3、GIS平台Esri ArcGIS系列软件一直在领导GIS行业的潮流，经过全球GIS行业的锤炼，具有较强的安全性和稳定性，它强大的数据编辑、制图、元数据管理、数据输出、网上数据发布等功能使其逐步处于全球GIS行业的领军地位。综合考虑清华大学地下管线信息系统的延伸性和扩展性、海量数据的存储、高效并发访问、系统的开放性和安全性等因素，选择ArcGIS作为本系统的GIS平台，采用C/S与B/S相结合的系统。重要的管网数据查询、分析、更新部门采用C/S结构，实现对管网数据的更新、分析。其他的一般数据浏览部门，对于已经公开发布信息的访问，采用B/S模式。（二）系统的体系结构系统采用标准的三层体系结构：1、数据层：采用Oracle9i关系型数据库系统，实现各类管线数据的高效存储和管理。2、逻辑层：采用ArcGis产品系列中ArcGisEngine组件接口和ArcIMS网络服务器，通过ArcSDE空间数据引擎，负责数据库系统业务逻辑的实现，如空间数据的存取、表现和操作等。3、表现层：管线信息系统及网上发布系统，满足规划部门日常管理要求。三层体系结构如下图所示：关系型数据库DBMSOracle9i数据层逻辑层表现层ADOArcEngine ArcSDEArcIMS地下管线信息系统网上发布数据层由存贮空间数据、属性数据、多媒体数据等各类管网数据的关系数据库Oracle9i构成，用户对数据的访问请求，通过表现层的应用软件提供的用户界面输入，并经业务逻辑层中的各种应用服务器转换为对数据层的数据服务器的请求，数据层的服务器处理完请求后，将结果通过业务逻辑层，返回给表现层，由表现层显示和输出用户所需的结果。四、 系统的主要功能41数据入库功能系统提供了管线数据与地形数据直接导入功能1、 管线数据入库及更新功能将查错后的外业物探库数据生成管线并录入到Oracle数据库中。 2、地形数据入库及更新功能将Auto CAD、清华山维、南方CASS，以及矢量化格式的地形图经过接边、转化等加工处理后录入到Oracle数据库中。42管线数据管理功能1、管线编辑功能提供多种方式的管线编辑功能，操作要方便，流程要严谨，提供编辑的撤消功能。具体功能如下：增加管点、绘制管线、两点连线、管线属性编辑等。2、管线历史库浏览再现功能能将存储在管线历史库中的管线数据进行浏览再现、查询过滤等，并能将历史管线从管线历史库回复到管线现势库中。3、数据备份功能系统能够对存储在数据库中的数据进行安全备份，以保证数据的安全。4、数据恢复功能当数据遭到破坏时，启用安全恢复功能能把备份的数据恢复到数据库，使损失降到最低。43地图管理功能1、多样化地图定位功能2、标准化的管线及地形分层管理功能3、方便快捷的视图操作4、符合标准的符号库制作系统应用规范化的符号库，并可根据用户实际需求定制符号5、 鹰眼导航功能提供图形导航作用，鹰眼图显示整个校园的概图，用醒目方框标识用户正在查看的地图范围，及在整个校园中的方位。通过在鹰眼区域中点击或拖动，可以使主窗体快速定位到用户感兴趣的区域。44 信息查询功能1、基本查询功能由图形到属性的查询方式，使查询到的图形处于选中状态，高亮显示，并能对查询到到的多个图形能能依次浏览闪烁定位，显示其属性信息和图形信息，亦可分别进行多种报表的显示和输出2、一步查询功能由属性到图形的查询方式，使查询到的管线处于选中状态，高亮显示，并能对查询到到的多类、多条管线依次浏览闪烁定位，显示其属性信息和图形信息，亦可分别进行多种报表的显示和输出。3、条件查询功能由属性到图形的查询方式，条件查询方式也称SQL查询方式，通过确定查询条件查询地图中符合条件的管线，使查询到的管线处于选中状态，高亮显示，并能对查询到到的多类、多条管线依次浏览闪烁定位，显示其属性信息和图形信息，亦可分别进行多种报表的显示和输出。45 数据统计功能1、管线长度统计系统能快速统计当前地图中的某一类或某几类管线所有管线的总长度，能根据管线的某个属性值进行分类和汇总。并能对统计结果能进行图形和报表的显示。2、管点数量统计系统能快速统计当前地图中的某一类或某几类管点的数量，能根据管点的某个属性值进行分类和汇总。并能对统计结果能进行图形和报表的显示。3、分类统计系统能按管线或管点属性值的分类进行快速统计。并能对统计结果能进行图形和报表的显示。4、范围统计对于用户画定的范围，系统能快速统计出位于其中的所有管线的总长度和管点的数量，能根据各管线和管点的某个属性值进行分类和汇总。并能对统计结果能进行图形和报表的显示。5、条件统计功能通过确定统计条件统计地图中符合条件的管线或管点，能根据各管线和管点的某个属性值进行分类和汇总。并能对统计结果能进行图形和报表的显示。46 分析决策功能1、横剖面和纵剖面分析横剖面 对当前地图中的任意管线做横断剖切，系统自动生成该管线该处的横切剖面图，直观地反映出各管线间的相互位置及在地下埋深的情况。纵剖面 对当前地图中任意管线或连续管线作纵断面剖切，系统自动生成该管线或连续管线的纵切剖面图，直观地反映出该管段在地下相对于地面的走向及埋深情况。2、垂直净距和水平净距分析对在地图平面上相交的管线分析其在地下空间上是否相交，并根据计算出的垂直净距和管线类型判断是否符合管线埋设规程；分析某条管线在其某个水平净距范围内是否存在其他管线，若存在则判断是否符合该管线埋设规程。3、爆管事故分析对于给水、燃气等压力管线，当发生漏水或漏气事故时，通过确定漏点，查询影响到的阀门，确定关阀方案。4、火灾抢险分析当某地发生火灾事故时，系统能快速搜索到距离起火点任意范围内的所有消防栓，确定抢险方案。5、覆土深度分析计算某管线上某个点的覆土深度，并分析该深度是否符合管线埋设规程。6、空间三维分析以空间立体坐标，三维模拟显示选中范围内的所有管线、建筑物、绿地、道路等。并能对三维管线进行信息查询及进行垂直净距分析。在三维分析图上能直观的反映出管线中穿管的情况。7、道路扩建分析当对校园中某条道路进行扩建时，系统会自动确定因扩建道路而影响到的管线、需要拆迁的建筑物、毁坏的绿地以及影响的控制点等信息。8、范围拆迁分析当对校园中某个区域进行拆迁时，系统会自动确定因扩建道路而影响到的管线、需要拆迁的建筑物、毁坏的绿地以及受影响的控制点等信息。47 输出功能1、打印出图系统提供了方便的管网图形数据打印输出功能，用户可根据不同的需要，选择任意范围或任意形状的管网图形进行打印输出。可选择不同比例尺，并对相应的图幅信息进行编辑修改后打印输出。2、打印报表系统将查询出来的属性信息及图形信息通过模板打印出来，还可将查询结果以报表的形式进行输出。3、Auto CAD格式输出系统能提供向南方CASS和清华山维等软件的中间格式转化功能，并且保证类型编码的统一以确保符号的正确显示。4、ArcInfo地图文档的生成系统能自动生成ArcInfo的地图文档格式（*.mxd），并能对生成的地图文档（*.mxd）直接加载。4. 8