地下管线管理信息系统设计与实现.doc

地下管线管理信息系统设计与实现地下管线管理信息系统设计与实现 Design and Implementation for the Underground Pipeline Information System 学院名称 专业班级 学生姓名 指导教师姓名 指导教师职称 年 月 日 2 摘要摘要 随着现代城市的发展 地下管线已成为人民生活和经济活动的命脉 也成为 城市赖以生存和发展的物质基础 本文对国内外地理信息系统技术和管线信息 系统的特点进行了综述 分析了系统的开发模式和实现技术 确定了二次开发 的控件和算法 并设计实现了城市地下管线信息系统 本文的主要工作包括 1 分析了地下管线信息系统的特点以及与地理信息系统的关系 在比较分 析三种开发模式和两种流行的 GIS 开发平台的基础上 结合 ComGIS 的特点和原 理 基于 MapObjects 进行二次开发形成了一套拓展的 GIS 控件 2 分析了管线数据的特点 设计了城市地下管网信息系统数据编码和管线 数据组织的模型 阐述了地理信息系统中网络分析的概念及常规网络分析的解 决方案 论述了事故分析 最短路径分析 缓冲区分析和纵横断面分析流程的 方法 采用深度优先遍历方法实现 Dijkstra 算法 3 分析和提出了地下管线的信息编码和属性数据库的设计方案 对管线信 息的空间分析手段作了深入的探讨 在此基础上 运用 MapObjects 作为二次开 发控件 以 ComGIS 为基础对地下管线信息系统项目进行了详尽的方案设计 实现数据输入 属性查询 空间分析 图形输出 系统维护等多方面功能 系 统在一定程度上解决了目前大多数系统的数据格式单一 数据互操作性不强 或在数据格式转化中常常出现数据丢失 错误改变等问题 实现了比较完备的 管线空间数据与属性数据编辑及维护功能 4 采用 C S 模式 设计和实现了城市地下管网信息系统 并对系统实现中 的几个关键问题 给出了解决方法 关键词关键词 地下管线 地理信息系统 数据库 三维可视化 C S 模式 3 Design and Implementation for the Underground Pipeline Information System Abstract Along with the urban development underground pipeline has become the live vein of the people and the economic activities also become the material base of urban survival and development This paper gives a review on the development of GIS and an analysis on the characteristics of currently popular GIS platform analysis of the system development pattern and the implement technology also determines controls and algorithms for quadratic development Main content introduced in this paper includes After analyzing the special demand of Pipeline Information System PIS based on the comparative conclusions among three different development modes of GIS and two popular GIS platforms with the characteristic of the COMGIS taken into account a comprehensive solution based on MapObjects to construct the PIS is proposed Based on the characteristic of the pipeline data a plan on the encoding and a data organization model are proposed Especially the concept of the geometrical network and the relative network topology analysis are discussed The accident analysis model the algorithm to find the shortest path the buffering analysis the flow to implement the transect analysis are also introduced The Dijkstra algorithm is implemented on basis of Depth First Traversal The analysis is given on the design of the information encoding and the spatial database The main method used within the spatial analysis of PIS is introduced The comprehensive solution of the constructed PIS is introduced in detail The implemented functions include data input data query spatial analysis map output system maintain and so on To a certain extent the constructed PIS makes progress in Data Integration and System Interoperation The PIS is constructed with the C S framework on basis of MapObjects and produced solutions to several key questions in system realization Keywords underground pipeline geography information system database C S mode 4 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 课题研究的背景与意义 1 1 2 地下管线信息系统的现状 2 1 3 本文研究内容 3 1 4 论文的结构 4 第二章第二章 相关理论与技术基础相关理论与技术基础 5 2 1 地理信息系统 5 2 1 1 地理信息系统的概念 5 2 1 2 地理信息系统的结构 5 2 2 地下管线系统 6 2 2 1 地下管线的概念 6 2 2 2 地下管线信息系统与 GIS 的关系 8 2 2 3 地下管线系统的特点 8 2 3 GIS 开发模式 9 2 3 1 三种开发模式 9 2 3 2 三种模式的比较 10 2 4 组件式 GIS 10 2 4 1 组件式 GIS 的特点 10 2 4 2 组件式 GIS 的实现技术 12 2 4 3 两种比较流行的组件式 GIS 控件 13 2 4 4 MapObjects 的特点 15 第三章第三章 地下管线信息系统分析地下管线信息系统分析 17 3 1 地下管线数据组织 17 3 1 1 数据分层 分幅管理 17 3 1 2 属性数据编码 17 3 1 3 地下管线信息系统的数据结构 18 3 2 地下管线空间分析 21 3 2 1 事故分析 21 3 2 2 最短路径分析 23 3 2 3 缓冲区分析 25 3 2 4 纵横断面分析 27 5 3 3 数据检查 28 3 4 管线三维图形的生成 29 3 4 1 三维可视化软件 VRML 29 3 4 2 地下管线三维数据的提取 29 第四章第四章 地下管线信息系统的设计地下管线信息系统的设计 31 4 1 需求分析 31 4 2 系统设计 33 4 2 1 系统设计的基本原则 33 4 2 2 系统的结构设计 34 4 2 3 功能模块的设计 35 4 2 4 数据库设计 36 第五章第五章 地下管线信息系统的实现地下管线信息系统的实现 38 5 1 C S 模式地下管线信息系统的网络编程 39 5 2 图形编辑操作 42 5 3 查询统计 44 5 4 空间分析 45 5 5 数据检查 46 5 6 三维显示 47 5 7 打印输出 47 5 8 安全性控制及系统维护 49 第六章第六章 总结与展望总结与展望 52 致致 谢谢 53 参参 考考 文文 献献 54 6 第一章第一章 绪论绪论 1 1 课题研究的背景与意义 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 1 2 但由于多方面的原因 镇 江市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 并且因为缺乏相应的事故分析能力 对事故 响应时间不够及时 另一方面 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 的需要已成为镇江市信息管理当务之急 城市地下管线信息系统在这种背景下应建设和应用的需要而研制开发 系 统的研究开发应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 以满足 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 地下管线管理信息系统在规划 石化企业 自来水公司 消防 煤气 天 然气等部门有着广阔的应用 3 5 出于节约用地 节约能源 安全环保的考虑 往往把重要的管线埋设在地下 甚至埋得很深 由于管线处在地下暗处 看不 见摸不着 对管线的走向 相互间距 埋设深度无法直接了解 由于对地下管 线情况了解不清 在城市建设施工中随时有可能发生刨断电缆 挖断水管 造 成大面积的停水停电 通讯中断也时有发生 给国家造成巨大的经济损失 建 立地下管线地理信息系统可以使地下管线变暗为明 利用过去的资料和先进的 仪器搞清楚地下管线的确切位置 埋深 走向 埋设方式 方圆直径 材质等 建立起地下管线地理信息系统 为规划设计部门提供确实可靠的数据 从而在 建设施工中避免了重大事故的发生 6 7 在建立地下管线地理信息数据库后 应用地理信息系统网络分析和各种专 业算法 可动态模拟出管道内各种参数 如温度 压力 密度 流量 做出这 些物料的流动状态波动曲线图 据此判断管线上各装置的运行情况 发出停 开 升 降等各种指令 何时需开足马力 何时需关闭阀门 合理调控 以维 持管线网的最佳运行状态 7 8 7 建立地下管线地理信息系统还有很多方面的应用 如自来水管道 煤气天 然气管道突发事故的应急处理系统 在管线地理信息系统基础上进行漏水调查 等 在我国应用地理信息系统管理城市地下管网还处于起步阶段 在数据录入 更新和信息的应用过程中还会遇到各种各样的问题和困难 上述的应用分析功 能尚待进一步研究和开发 9 11 因此 基于镇江管线信息系统进行相关的技术 研究 为城市建设和管理提供决策支持工具 将有助城市管理水平 主要体现 在如下几方面 1 借助于地下管线信息管理系统强大的空间数据库已能很可靠 很完 美地将一个城市的基础地理信息 各种管线 管件空间信息及它们复杂的属性 信息一体化存储 分类 分层地进行存储管理 2 借助于系统强大的空间分析能力 网络分析功能和其它各种模型分析 功能 能方便地对管线中的介质运行状态作动态模拟 能快速准确对管线运行 的突发事故作紧急处理 能协助科学地进行地下管线的规划和辅助设计 能指 导市政工程的文明施工和预防性维护等 总之 能较完美地实现对城市地下管 线各种深层次的管理 3 借助于地下管线信息管理系统的网络运行功能和三维显示功能 使一 个城市的建设部门和管线权属机构 一个企业的各个管理部门 能充分实现管 线信息的共享并进行各自的管理功能 能远距离浏览查询和形象地观测地下管 线的复杂分布和相应的空间关系 4 借助于系统强大的图形功能和数据库管理功能 可以方便地对基础地 理信息 管线信息进行修改和更新 1 2 地下管线信息系统的现状 城市地下管线是城市经济活动和人民生活的命脉 任何时期 城市都极为 重视地下管线信息的管理 7 但是不同时期地下管线信息的管理有其身特点 1 80 年代前 所有管线的权属部门和城建部门都建有完备的档案室 以保存管线的竣工图和各种管线的属性卡片 表册 但随着城市的发展 这种 手工管理方式远远跟不上城市发展的需求 矛盾日益尖锐 2 80 年代后期至 90 年代 为摸清城市地下管网情况 我国开展了大规 模的城市地下管网普查 并率先使用计算机辅助制图技术 AutoCAD 绘制管 线分布图 使用 DBASE FOXPRO 等数据库管理系统存贮管理管线和管件的 属性信息 由于管线的空间信息和属性信息分别存贮于不同的介质 很难统一 利用和管理 也难以进行信息的更新 3 90 年代初期至中期 随着地理信息系统软件被广泛应用于一些行业 也被迅速推广应用于管线空间信息和属性信息的管理 我国于 90 年代初相继使 8 用国外的 GIS 平台 ArcInfo Intergraph 有的甚至用 AutoCAD 探索开发管线 原文已删除 如需完整论文 加 QQ 10247336 通信工程本 专科优秀毕业论文修改与拟稿 第六章第六章 总结与展望总结与展望 本文在广泛参考国内外有关地理信息系统的文献的基础之上 通过对国内 外现有的有关地理信息系统开发技术 方法的比较和分析 针对地下管线信息 系统开发中的一些关键技术进行研究 提出了自己的算法 设计实现了城市地 下管线信息系统 本文具体工作及其特色主要体现在以下几个方面 1 分析了地下管线信息的性质和特点 探讨了 ComGIS 的特点和原理 以 MapObjects 为二次开发平台 形成了一套拓展的 GIS 控件 2 根据管线数据的特点 设计了城市地下管网信息系统数据编码和管线数 据组织的模型 根据地理信息系统中网络分析的原理 提出常规网络分析的解 决方案 同时还解决了事故分析 最短路径分析 缓冲区分析和纵 横断面分 析的流程问题 提出采用深度优先遍历方法实现 Dijkstra 算法 3 对地下管线的信息编码方案和属性数据库进行了设计 对管线信息的空 间分析方法作了深入的探讨 对地下管线信息系统项目进行了详尽的方案设计 实现从数据输入 属性查询 空间分析 图形输出 系统维护等功能