基于ArcGIS的城市地下管网信息管理系统解决方案.doc

ArcGIS城市地下管网信息管理系统技 术 方 案2010年7月目 录一、系统开发背景71.1引言71.2系统建设意义7二、系统设计目标与原则72.1系统设计目标72.2系统设计原则72.2.1可靠性原则72.2.2先进性原则82.2.3安全性原则82.2.4扩展性原则82.2.5开放性原则82.2.6标准性原则8三、技术设计思路83.1 技术设计方法83.2 技术设计路线103.2.1 GIS平台选择103.2.2 数据库选择133.2.3 开发工具选择133.2.4 系统体系结构163.2.5 系统开发模式163.2.6 系统运行模式18四、数据库设计204.1 数据库设计思想204.2 数据库设计要求204.3 数据库逻辑设计204.4 数据库规范化设计244.5 数据库安全性设计284.6 数据库扩展性设计29五、数据建库295.1 数据建库的原则295.2 数据建库的内容295.3 数据建库的流程30六、管线管理系统功能设计（C/S部分）316.1数据检验316.2数据管理功能316.2.1管线编辑功能316.2.2管线历史数据库功能326.2.3数据备份功能与数据恢复功能336.2.4 数据更新336.3地图管理功能356.3.1多样化调图功能356.3.2标准化的管线及地形分层管理功能356.3.3方便快捷的视图操作功能366.3.4符号库管理功能366.3.5鹰眼导航功能376.3.6栅格影像图加载功能376.3.7动态标注功能376.4信息查询功能386.4.1图形查询定位386.4.2对象点击查询396.4.3条件查询396.4.4搜索消防设施406.4.5其他查询方式416.5数据统计功能416.5.1管线长度的统计416.5.2管点、附属物类型的统计426.5.3范围统计436.5.4分类统计436.6空间分析功能446.6.1横断面分析446.6.2纵断面分析456.6.3垂直净距分析466.6.4水平净距分析466.6.5覆土埋深分析476.6.6爆管事故分析476.6.7道路改扩建分析486.6.8范围拆迁分析496.6.9交叉路口的交叉点分析496.7空间三维分析496.8辅助设计功能506.9数据输出功能516.10工程工具功能526.10.1管点/管线标注536.10.2扯旗标注536.10.3距离量算536.10.4面积量算546.10.5展点工具546.10.6图形裁剪546.10.7节点捕捉工具556.11系统管理功能556.11.1用户管理功能556.11.2用户组管理功能566.11.3权限管理功能566.11.4日志管理576.11.5用户参数设置586.12元数据管理59七、管线应用系统功能设计（B/S部分）597.1地图浏览功能597.1.1地图缩放597.1.2漫游地图597.1.3全图显示607.1.4前后视图607.1.5比例显示607.1.6地图居中607.1.7自定视图607.1.8图层列表控制607.1.9地图打印或将图片另存617.2标尺丈量功能及其他工具637.2.1标尺丈量637.2.2面积量算637.2.3管线扯旗标注637.2.4坐标栓点标注647.2.5特征点坐标标注647.2.6单管线属性标注647.2.7单管点属性标注647.2.8临时图元657.3信息查询功能657.3.1点击查询功能657.3.2条件查询功能667.3.3范围查询功能667.3.4图形定位查询677.4数据统计功能687.4.1条件统计功能687.4.2范围查询功能707.5空间三维显示功能717.6权限管理功能727.7图例配置功能737.8专业应用功能747.8.1横剖面分析747.8.2纵断面分析747.8.3垂直净距分析757.8.4水平净距分析757.8.5覆土深度分析757.8.6爆管分析767.8.7火灾抢险分析767.8.8范围拆迁分析77八、系统开发流程77九、系统运行环境789.1系统网络设计789.2系统硬件配置809.3系统软件配置82十、系统安全与维护8210.1 硬件安全8210.2 软件安全8510.3 数据库安全8510.4 信息存储媒体的安全8710.5 系统维护88四、数据库设计4.1 数据库设计思想设计的主导思想是：利用Oracle提供的全新的空间数据存储能力及ArcSDE对空间数据的管理分析能力，对系统所用到的地形、管线数据进行存储管理，利用C# 结合ArcGIS 提供的二次开发组件Arc Engine、ArcGIS Server作为开发平台，坚持实用性、先进性、扩充性的设计原则，建立一个开放的、灵活的综合管线据库，保证建成数据库可以支持其他系统如专业管网地理信息系统等的正常运转，并且可以为政府其他行政部门及商业应用提供不同数据格式的数字化管线图数据。4.2 数据库设计要求综合管线数据库用以一体化存储和管理城市综合管线空间数据及属性数据，其数据结构和数据库设计要求如下：1）在满足既定规范的情况下设计结构尽量简洁明了2）统一考虑各项数据的组织关系和存储模式（包括管线空间数据和属性数据，管线显示风格等的配置数据，管线数据与元数据，管线数据与基础地理数据及框架数据等的关系和储存）3）实现数据内容和配置数据的分离（配置数据主要指数据管理、显示等的控制性数据）4）当数据量增大到一定程度时，数据访问速度不会随数据量的增长而衰减5）数据结构合理，易于数据迁移6）方便历史数据的管理4.3 数据库逻辑设计1数据模型地下管线信息系统的数据模型： 由上可知一条管线就是由管线点按一定连接关系构成的线，代表实地管线的走向。这条管线应该有起点和终点，有材质、规格等自然属性。地下管线信息系统具有综合查询、网络分析、断面生成及分幅管理等功能，上述管域定义显然满足不了信息系统开发的需要，因此管线应定义为由属性点连接构成的线.。属性点包括:特征点(三通、四通、入孔)，附属物(阀门、消防栓、窖井、污水篦等)，变径点、变材点，埋设年代变化点，权属单位变化点，跨图幅连接点，变向点，这些点即管线管理的点元素，因此管线可分解为管线点、管段和管线，其中管线不是物理实体，它由管线点和管段组成。2数据组织建立地下管线信息系统主要任务首先是管理地下数据，地下管线的数据：指表征地下管线空间、位置、用途、理化性质、权属关系等的描述参数。仅仅管理地下管线数据还不够，还需要有坐标分幅、道路、建筑物、地块、注记等辅助要素。l 图形数据组织图形数据的表达严格按国家图式的有关标准执行，包括各种管点的式样、大小、颜色等，管线的线条式样、粗细、颜色等等。l 属性数据组织每类地下管线属性库分为点库、线库。点库一般包括对该点的位置、埋深等属性数据的描述。线库一般包括管线的连接关系及走向、材料、管径等属性信息。整个城市的数据以管线种类进行分类，每一类管线占用两个数据表(管点和管线表)。这种数据组织方式的特点是数据不再需要特定的GIS格式数据，更易于数据的社会化共享。特别是能与规划管理办公自动化系统紧密结合，相互共享数据库。l 元数据组织元数据多所作数据进行详细描述，记录数据的图幅信息、测区信息和项目信息。l 数据结构定义管线属性信息结构按照招标文件要求，所有管线大类每一个类具有统一的结构，不同的大类之间管线结构可能有差别。以下管线、管点结构都以大类来制定。对于管线的注记，所有的类型的结构都相同。注记、管点、管线所有结构如下：1）管点数据结构 字段字段名类型宽度小数中文意义输入要求1Map_Num字符10所在图幅号2Map_No字符10图上点号图幅内保持唯一3Exp_Num字符10管点编号要求同上4S_Code数值10点符号编码5Feature字符10特征点6Subsid字符10附属物7X数值152X坐标8Y数值152Y坐标9Sur_h数值82地面高程10P_Road字符20所在道路11OffSet字符10偏心井位偏心点的中心点号12FAngle数值52符号角度以弧度表示的符号旋转角度，圆形符号赋0正东方向为0，逆时针为正13Memo字符30备注2）管线数据结构 字段字段名类型宽度小数中文意义输入格式1Map_Num字符15图幅号2Exp_Num1字符10起点编号全局唯一3Exp_Num2字符10终点编号全局唯一4LType数值2线型5Material字符8管材6Pressure字符10压强/电压7Top_H数值82起点高程8Bottom_H数值82起点高程9D_Type字符10埋设方式10D_S字符15管径11Cen_Deep1数值52起点管顶埋深12Cen_Deep2数值52终点管顶埋深13Cab_Num数值3电缆条数电力电信等14Laser_Num数值3光缆条数15Hole_All数值2总孔数16Hole_Use数值2已用孔数17J_Date字符10建设年代18Flow竖直1流向0-起点到终点 1-终点到起点19Belong字符50权属单位20LinkCode字符10共用管沟号所属的共用管沟的链接码21Memo字符30备注3）辅助数据表辅助数据表的表名为管线类别码+Annexe，辅助数据表用于对特定的窨井实际轮廓线、沟渠边线等图形进行描述，一个图形对应一条记录。 辅助数据表的数据结构 No.字 段 名类 型中 文 意 义备 注1ETypeText(8)图形类别2ExplainText(10)图形说明3vNumberNumber(4)图形的节点数4VertexMemo图形节点数据图形类别的值有：窨井轮廓线、流向符号、暗沟边线、管沟边线、管块边线和综合管沟边线等。图形说明即辅助图形的具体名称。窨井轮廓线类应填写具体附属物名+“轮廓线”，如“电信检修井轮廓线”；流向符号类应填写管线类别+流向符号，如“排水流向符号”；边线类填写管线类别+埋设方式+边线，如“排水暗沟边线”，“电信管块边线”，“电力管沟边线”；综合管沟边线类填写管线子类+（综合）管沟边线，如“热力管沟边线”， “热力/给水综合管沟边线”。各种辅助图形所要求的节点数为：一个窨井轮廓线至少有4个点；流向符号有1个点；一条管沟、暗渠或综合管沟的边线至少有2个点。各种辅助图形的节点数据格式为：流向符号的节点数据格式是x,y,，是符号的方向角（单位是弧度，保留3位小数），0角度为东方向，逆时针旋转为正，只取正值；坐标之间以”,”来分隔比如坐标序列：(100,300)和（200,500）则填写方式如下： 100,300,200,500,4）管点标注表图上点号标注表的表名为管线类别码+Text，图上点号标注表由图上点号及相关参数构成。图上点号标注表的数据结构 No.字 段 名类 型中 文 意 义备 注1XNumber(10,2)定位点的x坐标单位：m2YNumber(10,2)定位点的y坐标单位：m3MapNoText(10)图上点号4MapCodeText(10)图幅号注：1.图上尺度对应的成图比例尺为1:500 2.定位点为标注字符串的几何中心。5）管线标注表专业管线标注表的表名为管线类别码+Mark，专业管线标注表由专业管线标注项及相关参数构成。专业管线标注表的数据结构 No.字 段 名类 型中 文 意 义备 注1XNumber(10,2)定位点的x坐标单位：m2YNumber(10,2)定位点的y坐标单位：m3RotationNumber(7,3)标注的角度单位：弧度4MarkText(50)专业标注字符串4.4 数据库规范化设计管线数据库设计的数据错综复杂，要处理好它们，必须执行严格的规范。(1)定义管线的代码和颜色管线分层设色标准 管 线 类 别代 号颜 色名 称色 号给水饮用水JJS深蓝5非饮用水FS深蓝5排水雨、污合流PHS棕色42雨水YS棕色42污水WS棕色42燃 气煤气RMQ粉红6液化气YQ粉红6天然气TQ粉红6电力供 电LGD大红1路 灯LD大红1交通信号JD大红1电信中国电信DDX深绿94中国联通LX深绿94中国移动YX深绿94中国铁通TX深绿94中国吉通JX深绿94中国网通WX深绿94监控信号KX深绿94卫 通SX深绿94军 用AX深绿94保 密BX深绿94电力通信EX深绿94宽 带GX深绿94广播电视电 视TTV浅绿70广 播GB浅绿70人 防F紫色200工业废 水GFG桔黄30石 油SG桔黄30消防泡沫PG桔黄30排 灰PH桔黄30探测点号注记TCDH黑色7综合管线扯旗标注ZCQ黑色7综合管沟边线Z黑色7基础地形DXT灰色252线代码表管 线 类 别代 号编 码主码细分码识别码给水饮用水JJS111000非饮用水FS2000排水雨、污合流PHS121000雨水YS2000污水WS3000燃 气煤气RMQ131000液化气YQ2000天然气TQ3000电力供 电LGD141000路 灯LD2000交通信号JD3000电信中国电信DDX151000中国联通LX1100中国移动YX1200中国铁通TX1300中国吉通JX1400中国网通WX1500监控信号KX1600卫 通SX1700军 用AX1800保 密BX1900电力通信EX2000宽 带GX2100广播电视电 视TTV161000广 播GB2000人 防F171000工业废 水GFG181000石 油SG2000消防泡沫PG3000排 灰PH4000综合管沟边线Z191000基础地形201000(2)规范管线点的特征命名和编码特征命名在参考现有系统得基础上，结合国家探测技术规程来进行命名。对于用户，如果所列内容在实际探测中不能完全满足要求，可自行添加扩展。符 号规 格点码含义适用管类1.01探测点通用1.02量测点通用1.04一井多盖通用2.0+8.05预留口通用1.0+2.06变径管子类通用1.0+8.07非普查(去向)通用1.08一井多阀管子类通用1.09偏心井通用2.0+1.011阀门管子类通用2.0+1.012管帽(堵头)管子类通用（除燃气外）1.0+2.013上下杆电缆类通用1.0+2.014出入地给水/燃气/热力/工业2.021阀门井给水2.022水表井给水2.023消防井给水2.0+1.624消防栓给水2.0+1.025水表给水2.026阀门孔给水2.031燃气窨井燃气1.0*2.032管帽燃气2.033阀门井燃气2.0+1.0+2.034凝水缸燃气2.035调压箱燃气2.041窨井污水2.042雨水井排水2.0*1.043雨水篦排水2.06044进水口给水/排水2.06045出水口给水/排水2.051电力检修井电力类2.052电力手孔电力类2.0*1.253接线箱电力类2.061人孔电信电视类2.062手孔电信电视类2.0*1.563接线箱电信电视类1.0+1.0+2.064电话亭电信类2.081工业窨井工业(3)规范管线的属性数据及其相应的编码管线中的属性数据，比如压强等信息可根据原来的系统命名规定并结合各专业公司的习惯进行命名。4.5 数据库安全性设计(1) 系统安全数据安全:由系统管理员定期将数据备份到磁光盘等外部存储介质，可采用手工备份或使用自动备份软件两种方式。软件安全:本系统软件安装在客户机上。系统提供安装程序作为软件系统的恢复工具，由系统管理员负责维护。(2) 数据保密保密分级:根据对数据控制的程度，我们将数据保密等级分为以下三个级别:一级:通过应用程序控制数据操作，在本系统操作环境内，可防止用户对数据的破坏，也可防止数据流失。但在本系统操作范围之外不能防止用户使用文件操作等方式拷贝数据，是最低等级的保密。二级:通过网络共享权限控制数据操作，可以防止对计算机知识不够熟悉的用户对数据的破坏，但不能根本防止数据流失。三级:通过数据库权限设置，限制数据操作，可防止计算机知识熟练的用户对数据的破坏，并可防止数据流失。是较高等级的保密。三个方案都可以把图形数据和属性数据都存储在Oracle中，数据的安全、读写锁定等功能由Oracle系统进行统一的管理，能对所有数据实现三级保密。若采用方案二，并把图形数据存储在磁盘文件中，则图形数据只能实现二级保密。4.6 数据库扩展性设计建成的地下管线数据库应该有极大的灵活性，能够让用户以后进行数据库的扩展。主要包括以下几个方面的扩展：数据库类别的扩充、数据结构的扩展。（1）数据库类别的扩充数据库类别的扩充允许用户自己扩展系统要管理的图形类型，可以增加新的图层类别，并加入新的图层。丰富系统管理的数据内容，增加系统管理数据的灵活性。（2）数据库结构的扩充用户可以自己扩充图层的结构，随着工作的开展，有时需要为图形对象增加新的结构字段，通过此功能可以完成结构的扩展。五、数据建库5.1 数据建库的原则一体化空间数据库的建设要遵循实际情况，即在遵循逻辑上建成一个整体的空间数据库、框架统一设计的同时，各级比例尺和不同数据源的数据在物理上分别建库，由空间数据管理软件统一来协调与调度。建库原则有：（1）先进性原则：在建库过程中必须采用先进的生产技术、建设方案、作业工艺和建库标准。 （2）高效运行化原则：管线数据管理信息系统是一个运行化系统，机构设置、软件硬件配置要互相协调，生产的数据要符合规范要求，避免数据重复采集，建立的空间数据库系统要能够业务化运行。 （3）建库与更新有机结合：在空间数据生产和建库的同时要进行数据更新，要建立更新的机制，一般2年更新一次。建库后要能够保存和查询历史数据。另外，在更新过程中，逐渐提高空间数据的质量。 （4）多种比例尺数据协调：在生