松山湖地下管线系统总体设计方案

1、东莞松山湖综合地下管线信息系统总体设计方案说明：由项目经理保管，并交总工办备案广州城市信息研究所有限公司目 录1.引言31.1.编写目的及适用读者31.2.项目背景31.3.定义、缩写词31.4.参考资料42.任务概述52.1.目标52.2.运行环境52.3.需求概述62.3.1.系统需求62.3.2.要求UPIS达到的目标62.4.条件与限制73.总体设计83.1.系统目标83.2.系统流程83.3.设计思路83.4.系统总体结构93.5.基础数据层设计103.6.数据管理层设计103.7.分析应用层设计124.接口设计144.1外部接口144.2内部接口155.数据库结构设计165.1.数

2、据库设计思想165.2.数据库逻辑设计165.3.1.数据库的构成175.3.2.地下管线数据设计185.3.3.基础地形和规划信息195.3.4.时态GIS196.系统功能模块设计206.1.数据管理层206.1.1.数据监理206.1.2.数据入库226.1.3.动态更新246.1.4.系统管理276.1.5.对外服务296.2.分析应用层316.2.1.数据查询326.2.2.空间分析336.2.3.管线工程综合386.2.4.管线工程辅助设计396.2.5.其他功能406.2.6.实现方式设计407.运行设计417.1.运行模块的组合417.2.运行控制417.3.运行时间418.出错

3、处理设计428.1.出错输出信息428.2.出错处理对象429.维护设计439.1数据维护439.2数据备份与恢复439.3功能维护43修改记录：序号版本号修改时间修改概要修改人123456789说明：版本号按01,02,03编制。1. 引言综合地下管线信息系统将以地下管线探测与综合性信息系统建立为突破口，提高城市现代化管理水平，解决城市发展速度加快与城市规划、建设管理手段较为落后的矛盾。逐步使城市建设管理进入规范化、标准化、数据化与网络化的新阶段，产生较大的社会、经济效益。1.1. 编写目的及适用读者编写目的：本总体设计说明书的编写目的是说明程序系统的设计考虑，包括程序系统的基本处理流程、程

4、序系统的组织结构、模块划分、功能分配、接口设计、运行设计、数据结构设计和出错处理设计等，以向整个设计期提供关于程序系统的逻辑和数据功能实现方式的总体描述。设计阶段将以此为核心文档。适用读者：软件开发者。1.2. 项目背景 由于城镇建设发展速度快，城镇规划和建设管理的任务越来越繁重，压力也越来越大。管线是城镇的重要基础设施，它的准确、完整与否，直接影响着城镇的规划、建设和管理。经济的增长、人口的压力与现代化的城镇建设使得中国绝大多数城镇道路不堪重负。由于我国科学技术与管理发展的历史原因，我们对城镇建设基础信息的规范化、标准化与数字化重视不足，目前所使用的地形图、地籍图、规划方案、管线等资料大都是

5、纸上记录或者孤立的CAD文件，很不完整也不规范。大大增加了城镇管理的工作量，降低了管理的科学性、准确性与效率。本总体设计说明书所针对的软件系统是：“东莞松山湖综合地下管线信息系统”，以下用英文简称UPIS表示。1.3. 定义、缩写词n UPIS：综合地下管线信息系统。n 入库人员：负责数据的入库和数据交换的输入/输出操作的有关人员。n 最终用户：东莞松山湖 n 软件开发者：广州城市信息研究所有限公司，后面简称城信所。n 系统管理员：软件客户指定对系统进行日常系统维护、数据管理的专业计算机人员 。1.4. 参考资料1地下管线普查技术规程，城信所2. 任务概述2.1. 目标UPIS以实现地下管线的

6、动态管理，为管线工程实施提供现势性的高精度的地下管线数据，为城市发展提供决策支持信息为目标，力图使地下管线管理形成一个良性循环，即：科学的规划管线工程正确实施 现势的地下管线信息科学的规划。2.2. 运行环境1) 硬件环境n 快速以太网络系统和因特网n Intel Pentium III/IV高档微机组成的客户端n 高性能数据服务器和Web服务器n 绘图仪n 数字化仪（可选）n 扫描仪（可选）2) 软件环境n 网络操作系统：Windows 2000或Windows XPn 客户操作系统：Windows 98或Windows 2000或Windows XPn GIS 平台： ArcEnginen

7、 数据库管理系统：Oracle 9i ArcSDE 9 2.3. 需求概述2.3.1. 系统需求2.3.1.1. 竣工测量数据的采集与地下管线数据库的更新随着城市建设的不断发展，管线工程的建设也将不断进行，这些建设产生的新的管线信息，需要加入地下管线数据库，不断补充和更新数据库中的内容，保证数据的现势性。松山湖需要尽快建立竣工数据采集的标准，这里的标准包括内外业技术规程，并且进行数据的内业录入。2.3.1.2. 信息查询、空间分析与综合应用最终用户为了寻找管线规划管理工作的科学依据，需要检索地下管线数据库中的信息，要求提供各种形式的检索方法（如任意区域查询、缓冲分析等）；在信息检索的基础上有必

8、要对管线的空间位置关系进行分析，如设施埋设深度、管间水平净距/垂直净距等，以满足规划综合的空间分析要求；也还需要掌握管线长度和设施数量情况，了解城市管线的总体布局。2.3.1.3. 满足开放性要求且提供与城市建设信息系统的切换接口UPIS是城市建设信息系统的一个子系统，UPIS必须备与城市建设信息系统进行数据共享的能力，同时也要具备查询基础地形图信息、与管线专业权属单位的专业管线信息系统进行数据共享等功能。2.3.2. 要求UPIS达到的目标1) 提供支持“数据监理-数据批量入库”的完整软件解决方案；2) 提供动态管网数据的监理和入库的现状数据更新的软件解决方案；3) 提供和地下管线规划管理业

9、务一体化的办公方案；4) 提供丰富的管线编辑功能，和智能化的属性编辑功能；5) 提供满足多种业务需求的综合管网分析功能；6) 提供多种形式的查询统计功能；7) 提供满足国家规范的图件输出，报表输出，多种文件格式输出功能；8) 提供管线定位功能，施工图设计审查功能，验线竣工管理功能，统计查询分析功能；9) 在界面和功能的开发上，要面向规划管理，符合工程设计习惯，使系统容易掌握和使用。2.4. 条件与限制略。3. 总体设计3.1. 系统目标探讨有效的管线管理机制和寻求新的管线系统建设技术。实现实地探查、测量与成图一体化的管线更新方案；外业勘测、内业录入成图和建立信息系统的一体化建库方法，建立“数据

10、转换与监理入库相结合、现状入库与竣工测量相结合、规划审批与现状信息相结合”的系统建设一体化模式，为城市综合性管线信息系统的建设提供先导和示范作用。3.2. 系统流程UPIS体现了GIS技术以数据为核心的思想，UPIS的流程经过数据采集、数据检查、入库成图、综合应用、动态更新等阶段，系统的整个流程如下图：3.3. 设计思路（） 为确保UPIS数据的现势性，在对原有数据进行转换与数据入库的同时，必须同时开展竣工测量及现势数据入库的工作。（） UPIS的辅助图形数据必须包括规划地下管线、规划道路红线、河道蓝线、现状道路边线和中线，这些信息是系统进行各种分析的重要依据。（） 以地理信息系统技术为核心，

11、实现任意断面自动生成与分析、网络分析、管线工程规划综合、管线工程辅助设计等具有空间决策支持或专家系统雏形的分析与设计功能。（） 可结合WEBGIS技术，实现远程办公和信息发布。（） 为相关的建设单位提供管线信息服务，实现先进技术与实用、效益的统一。3.4. 系统总体结构本系统采用三层结构模式，即：以规划管线数据、现状管线数据、历史管线数据、规划道路红线数据、河道蓝线数据、现状道路数据等组成的基础数据层；以综合地下管线数据库、规划办公信息库和基础地形图库组成的数据管理层；以综合地下管线信息系统为平台的系统分析应用层。见下图：规划管线数据现状管线数据历史管线数据规划道路红线数据河道蓝线数据现状道路

12、数据综合地下管线数据库基础地形图库规划办公信息库综合地下管线信息系统平台图形查询与统计空间分析管线工程综合管线辅助设计管线规划报建分析应用层数据管理层基础数据层图3.2 UPIS系统总体结构图上图所示的系统三层结构中，数据层指明了数据的来源，管理层指明了数据的组织管理模式，应用层则说明了系统功能的划分。数据管理层包括综合地下管线数据库及其管理系统，对于规划办公信息库和基础地形图库在UPIS中只涉及调用；分析应用层包括基于综合地下管线信息系统平台的各种管线综合应用功能。3.5. 基础数据层设计基础数据层主要讨论空间数据库中存储数据的内容、组织方式和存储机制。（） 数据的内容地下管线数据包括了现状

13、管线数据、规划管线数据、历史管线数据，而主要辅助数据包括了规划道路红线数据、河道蓝线数据、现状道路数据，这样就构成一个完整的地下管线数据库；同时系统使用基础地形图库作为系统背景图，还必须考虑使用规划信息数据，包括总体规划、分区规划、控制性详细规划等规划成果数据，用地红线等规划控制数据以及规划业务文档、城建档案等规划管理数据。（） 数据的组织建立一整套完整的数据标准（分层、结构、编码）使空间数据在数据库中按“子库>大类>小类”的原则组织，根据数据用途和类型对数据进行分级细化，增强整个数据库的逻辑性，提高数据的访问效率，使用户可以方便地提取各类专题信息实现不同类型数据的叠加调用。同时对

14、数据库中的数据以实体为单位建立时间索引，以增量的形式记录实体的变化，在用户可以方便地实现历史数据的同时，大大地节省了数据存储所需要的空间。（） 数据的存储机制根据数据格式的不同采用不同的存储机制。对于矢量数据采用SDE提供的GEODATABASE模型对数据建模，通过面向对象的技术将数据库对数据的操作细化到具体的某一个空间实体。3.6. 数据管理层设计数据管理层是以综合地下管线数据库为基础，为保证地下管线数据库的正常运转而开发的系统平台。本着这个原则将数据管理层细化为数据监理、数据入库、动态更新、系统管理、元数据管理、对外服务几个模块。以下对这几个模块做简要地描述，后面的第六章将就这几个模块的具

15、体实现做详细地论述。（） 数据监理外业探测的数据由于各种原因导致数据存在着问题，而地下管线数据是信息系统正常运行的基础，所以外业探测的数据不能够直接进入到综合地下管线数据库中。通过使用人工对数据进行检查效率太低，为了提高数据入库效率，本系统设计计算机逻辑查错功能，使得用户能够快捷、明确地指出勘测数据的信息遗漏、对应关系错误等问题，保证进入综合地下管线数据库的数据是准确无误的。（） 数据入库提供高度自动化的数据转换入库程序，以地下管线探测及信息化技术规程和国家现行规范作为计算机成图的标准，通过计算机将勘测处理后的中间数据自动生成相应的管线数据送入地下管线数据库。能够接收管线规划方案和设计方案的图

16、形交换格式作为其他辅助数据。（） 动态更新现代化城市建设速度不断加快，地下管线的分布情况也在不断变化，地下管线数据库作为综合地下管理信息系统的核心，必须实时更新才能保证它的正确性和现势性，动态更新功能保证综合地下管线信息系统的正常运行，在城市的规划建设中发挥更重要的作用。（） 系统管理系统管理模块的功能包括安全管理、数据备份、数据恢复、数据库版本管理。其中安全管理是指对系统建立完整的用户管理体系，对数据进行严格的权限设置，保证存储在数据库中的数据可以被正确、合理地使用；数据备份是指提供数据库的备份功能，建立科学的备份计划，合理地对数据库进行备份工作，以防止突发事故对数据库造成的破坏；数据恢复是

17、指当数据库遭受人为或自然的损坏后根据数据库的备份信息自动对数据库进行恢复；版本管理主要是对历史数据进行维护，提供对历史数据的合并和删除功能，同时使用户可以浏览指定时刻的历史数据；（） 元数据管理对数据库中的所有元数据信息提供统一的管理功能，具体实现元数据的输入、输出、查询、编辑以及对元数据结构的修改和扩充。（） 对外服务提供对外服务的能力，包括相关GIS格式数据转出、图形打印、报建管线图生成等。3.7. 分析应用层设计本系统设计目的是为了拓展系统的使用范围，更大发挥地下管线数据在城市建设中的作用。针对系统的这一特点，我们提出以空间数据为框架来组织综合数据、以地理信息系统为平台（或软件工具）来管

18、理、分析和应用综合数据。依据这样的设计思路，我们采用C/S的网络模式，针对系统功能的特点将系统应用层细分为五大模块，即：图形查询与统计、空间分析、管线工程综合、管线辅助设计、其他功能。我们在第六章将详细介绍这五大模块的设计，本节仅简单提出模块的设计思路。（） 图形查询与统计数据查询与查询效率一直是建立信息系统的重要指标，根据城市规划与建设管理的要求，综合地下管线信息系统除具有一般的图形、属性交互式查询，图形属性的SQL 查询等通用GIS查询功能之外，还应具有综合查询与管理功能。（） 空间分析空间分析模块内容包括符合管线工程管理习惯和专家分析雏形的断面分析、交叉口分析。断面分析是道路与管线工程规

19、划设计、管理的基础，也是地下管线工程综合的主要依据，它可分为纵断面与横断面(包括任意角度的斜断面)两种，必须提供任意地点的断面图自动生成功能。交叉口分析就是分析管线相交位置的空间关系，其结论可作为管线是否合理分布的依据。（） 管线工程综合城市中各种管线，各有其技术要求，一般都由专业部门设计与施工，如何使这些管线工程在空间安排上及建造的时间顺序上，能够很好地配合，而不至于发生矛盾，就需要综合和协调各方面的关系。城市规划中的管线工程综合就是将这些地上、地下的管线结合道路及其它设施，加以全面合理的安排，解决其中可能发生的各种矛盾。（） 管线辅助设计管线规划设计中的设计计算、绘图和分析评价等工作大多数

20、是以常规的手工方式进行的，规划人员在方案的设计和修改当中要投入大量的精力和时间。此外，由于管线设计所涉及的因素多，信息量大，手工作业较难以对方案作全面细致的分析和多方案的比较。结果往往造成规划管线与现状管线矛盾，重复设计严重。建立地下管线数据库后，实现利用计算机进行管线辅助设计，以减轻规划设计人员的工作，准确设计方案，是地下管线信息系统所必须具有的综合应用功能之一。（） 其他功能其他功能包括图形打印和管线数据输出，实现方便的管线资料提供和管线设计分析。4. 接口设计4.1外部接口（） 用户界面UPIS的数据管理层的功能界面是标准的Windows图形界面，全部为中文菜单，系统进行界面设计过程中，

21、依照Windows应用程序设计习惯，从菜单设计到工具栏布置，尽量尊重用户的操作习惯，并对用户界面提供详尽的使用说明，用户通过鼠标和键盘，可以轻松完成所有的系统操作，在具体的操作中，每一步都提供相应的提示，指示用户正确的操作步骤；对于长时间的操作任务，系统提供进度条指示，提示系统目前状态。（） 软件接口综合系统使用的地下管线数据库数据存储于数据库服务器中，数据库服务器采用ArcSDE + Oracle 来存储数据，各个用户终端通过向服务器请求数据，完成系统的数据分析和查询功能。UPIS通过操作系统对网络的支持功能，使用数据库驱动程序和TCP/IP协议完成数据获取，实现客户端与服务器之间的通信。（

22、） 硬件接口UPIS的数据管理功能运行于管理部门的内部网络中，网络中的各个终端与服务器通过网卡和hub相连，使用TCP/IP协议完成信息传输和文件、打印共享。UPIS的应用功能可以运行于管理部门的内部网络，使用TCP/IP协议完成信息传输和文件、打印共享。4.2内部接口各个模块（子系统）之间的接口见下表：模块名称相联系的模块接口实现描述数据监理数据入库生成中间格式数据给入库模块使用数据入库分析应用生成系统应用的最终格式数据，提供给分析应用使用动态更新分析应用更新系统的数据来保证分析应用使用数据的正确安全管理数据管理、分析应用管理各个系统的用户登陆和权限分配数据管理分析应用安全管理根据分配的权限

23、让用户执行相应的操作分析应用数据入库、动态更新调用数据入库、动态更新的处理结果5. 数据库结构设计5.1. 数据库设计思想本次设计的主导思想是：利用Esri ArcSDE提供的全新的空间数据存储模型Multi-user GeoDataBase 对空间数据进行存储管理，利用VB结合ArcInfo 8 提供的COM接口作为开发平台，坚持实用性、先进性、扩充性的设计 原则，建立一个开放的、灵活的综合管线库。 地下管线数据库地下管线数据管线的线管线点辅助数据道路规划信息基础地形(道路除外)现状道路规划道路水系铁路注记坐标格网元数据图5.1 UPIS数据构成图5.2. 数据库逻辑设计作为一个城市级别的空

24、间数据库，综合地下管线数据库必须面对不同的用户或应用群体，系统的主要需求表现在各类数据的快速检索查询、数据的更新与维护以及数据的安全等等多个方面，所以必须对数据库中的数据进行合理的组织和分类来满足上述需求。数据库的逻辑设计主要是根据数据的不同应用对数据进行分类组织。5.3.1. 数据库的构成建立地下管线信息系统理所当然要管理地下管线的线与点，还需要有道路、基础地形、规划信息等辅助要素。其中道路最为重要，对于全市范围的综合地下管线信息系统，建立的最直接目的就是管理道路下(上)的各种管线，管线的规划审批、施工管理都是以道路为依据的。（） 地下管线数据地下管线数据包括了规划管线数据、现状管线数据、历

25、史管线数据三个大部分，对每个大类按管线类型进行分类，其中每一个管线类型包含点和线两种实体模型。（） 道路数据道路要素实际上可分两层，一层是现状道路，另一层为规划道路。特别是规划道路红线，它是管线工程规划审批的依据，也是规划拨地管理的主要依据；它的制定与调整有一套完整的管理体制与要求，是相对固定的、强制性的。（） 背景地形地形数据含有政区、居民地、交通与管网、水系及水利工程设施、地貌、地名、测量控制点等内容。它既包括以矢量结构描述的带有拓扑关系的空间信息又包括以关系结构描述的属性信息。在综合地下管线系统中，只考虑地形图的调用和一些结合管线的简单分析，不涉及复杂的地形拓扑分析。（） 规划信息规划信

26、息数据包括规划数据成果数据库、电子报批数据库等信息。由于UPIS与规划办公的工作是不可分割的，这里要考虑与规划办公的信息交换问题。5.3.2. 地下管线数据设计1 管线空间模型管线的线与管线的点从图形形状上可分为：管线的线管线的点直线圆弧曲线一般探测点(位置点，用1.0的空心圆表示)特征点(依管线种类不同而异，如给水有：弯头、三通、四通等)附属物点(依管线种类不同而异，如给水窨井、消防检、阀门等)图5.2 管线空间模型各种管线点的颜色同管线线的颜色一样，依管线类型进行分类，各种管线点的符号参见国家建设部关于管线信息系统建设的技术规程规定。2 一条管线的定义一条管线就是由管线点按一定连接关系构成

27、的线，代表实地管线的走向，该管线在计算机内的管理就产生如下问题：n 这条管线的起点在何处？终点在何处？n 这条管线的管径一样吗？材料一样吗？埋没年代一样吗？要回答上述问题，就必须赋予计算机内的每条管线以严格的定义，这关系到整个地下管线信息系统的综合查询，网络分析，断面生成与地下管线工程综合的性能实现，为同日常管理用图，竣工测量，管线工作用图习惯一致。一条管线的定义：按管线连接关系以下列管线点为管线的起点和终点：n 特征点(三通、四通、人孔)n 附属物(阀门、消防栓、窨井、接线箱、污水篦、手孔、上杆)n 变径点n 变材点n 埋设年代变化点n 权属单位变化点n 报建案号变化点5.3.3. 基础地形

28、和规划信息在本系统只涉及对这两种数据的调用，不涉及数据的组织和管理。5.3.4. 时态GIS由于环境的不断改变，地理数据库也需要不断更新。在很多的实际应用中不但需要浏览数据库中的现势数据，也要可以回放过去某一时刻某一地理区域当时的情况。这就需要在数据库的设计中考虑数据的时间序列的问题。在数据库的设计中以实体为单位建立时间索引，数据的变更以实体的变化为事件触发。这样就可以在数据库中将实体的变化全部存储起来，使用户可以以时间轴上的时间段过滤空间数据，作到任意时间点数据快速回放。6. 系统功能模块设计根据系统的设计目标，综合地下管线信息系统的系统功能可分为数据管理层和分析应用层两大部分，除了数据监理

29、系统外，在C/S结构中，其他功能作为一个完整系统考虑。6.1. 数据管理层根据总体设计的内容，综合地下管线的数据管理层的功能包括数据监理、数据入库、动态更新、系统管理、对外服务六个部分，下面针对各部分的内容、具体功能要求、系统实现策略进行详细阐述。数据管理层数据入库动态更新系统管理6.1 数据管理层功能结构图对外服务数据监理6.1.1. 数据监理以地下管线内业处理技术规程为指导，实现管线数据的计算机监理子系统。地下管线数据在探测的过程中由于许多不可预见的因素导致外业勘测单位采集的地下管线数据的一致性和完整性不可避免的受到破坏，计算机监理查错实现地下管线勘测电子成果的逻辑查错，保证数据的正确性和

30、完整性。计算机数据监理子系统主要功能包括：数据查错、数据分幅、数据编辑，如下面功能结构图6.2。6.2 计算机数据监理子系统功能结构图数据监理数据查错数据编辑如果外业勘测单位所提交的数据不满足计算机监理规定要求，就不能保证勘测数据准确地转换为信息系统的数据。因此，在计算机数据监理子系统中设计了数据文件查错功能，使得在监理入库的第一步中就对数据格式进行错误检查，以保证各个数据文件（包括数据库、管线编码文件）的正确性，确保整个监理入库工作的顺利进行。本模块完成测区数据库的错误检查功能，包括数据检查自定义、数据库初始化检查、管线管点属性检查、数据逻辑关系检查，检查的结果自动生成错误信息文件，并提供给

31、用户保存、打印错误信息等功能。图6.3 数据检查自定义规则自定义管线类型定义数值范围定义管线设施定义字段对照表定义字段检查定义 初始化检查检查表结构检查测区信息表检查坐标范围建立图幅列表图6.4 数据库初始化检查非空检查孤立点检查属性检查逻辑关系检查填写规范检查数值范围检查连续性检查数据关联检查数据关联检查图6.5 管线管点属性检查图6.6 逻辑关系检查数据浏览操作包括对测区信息表的浏览，管线管点表浏览；数据编辑操作包括对测区信息表的编辑，对管线点属性表的编辑，对管线线段表的编辑。对于管线点属性表和管线线段表，更新类型有追加、删除、修改等，而对于测区信息表，每个数据库只有一条记录，只需要进行数

32、据修改操作。数据编辑编辑测区信息表添加管线、管点删除管线、管点编辑管线、管点图6.7 数据编辑6.1.2. 数据入库建立一个综合地下管线数据库，并使数据库具有较好的兼容性、扩展性，满足管理系统的要求，包括管线数据和地形图入库，地形图按国家标准分层，涉及面状要素的封闭表示并填充颜色。管线图形生成及颜色与符号标准化、管线对象定义、图形与属性关联，获得满足制图与管理要求的数据。数据入库的主要功能包括：计算机成图、图形数据编辑（这部分放在动态更新说明）、坐标转换。6.8 数据入库功能结构图 数据入库地下管线入库图形数据编辑坐标转换本系统GIS平台采用了ARCINFO，而ARCINFO提供了一种很简单的

33、数据格式，能方便地将MDB文件中的数据通过程序转换成图形数据，经计算机监理查错子系统生成的转换文件满足这种MDB格式要求。在入库程序中利用ARCINFO提供的绘制图形命令，将这些MDB文件转换成相应的管线的线、点图形。同时入库子系统具有很强的图形属性联接功能，在生成管线图形的同时，将测量单位提交的管线点成果表及由计算机监理查错子系统提取出的管线的线属性文件与各对应管线点、线相连，为各管线点、管线的线赋予一定的属性，实现图文一体化。同时提供用户数据结构自定义工具，用户可以自定义管线类型，管线属性字段。为了保证管线数据满足规程要求，还要提供从MDB数据格式转换到ARCINFO数据格式的转换文件，为

34、了保证生成的图形满足规范。我们在下ARCINFO建立了一套符号库，并开发了颜色和符号标准化程序，经过该程序的处理，可生成满足制图与管理要求的ARCINFO数据。在地下管线入库的时候根据管线管理和应用的特点还应考虑以下几点，n 无缝拼接机制建立接边判断的机制，检查管线是否需要和数据库中的管线接边，需要则执行接边操作，数据库中的所有数据是无缝拼接，图6.9接边后的情况。n 入库的完整性和准确性应该保证入库数据全部导入到数据库中，不丢失几何信息和属性信息。n 入库的效率应该保证地下管线数据入库的效率，缩短入库时间。整个子系统开发模式采用C/S结构，用VB、ArcEngine开发前端图形操作程序，用A

35、rcSDEOracle9i为后端服务器。利用ArcEngine作为前端开发工具是因为其具有良好的集成能力，对于本身的图形处理有其独到之处，本系统通过借助它们的图形处理能力，进行二次开发，大大提高效率和系统的稳定性。如图6.9所示为数据入库开发模式示意图。Visual Basic、ArcEngineArcObjects、AutoCAD客户端ArcSDE服务器Oracle 9i图6.9 数据入库开发模式示意图6.1.3. 动态更新为了确保综合地下管线信息系统数据的现势性与动态管理，必须在有计划分区、分期开展竣工测量。竣工测量的技术要求总体上应满足地下管线探测及信息化技术规程，一般要求在施工前报建，

36、敷设埋土前有竣工测量。竣工测量的成果数据文件要符合技术规程要求，经计算机查错、监理、转换再入库。其计算机监理要求应与前面一致。竣工测量入库是追加、更新与修改数据，涉及到图形与属性的编辑功能，必须开发相应的编辑功能。综上所述，动态更新应该包含以下功能，功能结构如图6.10所示。6.10 动态更新功能结构图 动态更新竣工管线入库数据合并数据编辑此部分内容与管线入库原理和功能基本相同，可参考6.2.2部分，再次不再重复说明。将竣工测量的管线数据合并到现状管线数据库中，保证数据的现势性。提高数据合并的效率，设计误差分析和冲突处理功能，能快捷、明确完成合并，如图6.11。图6.11 竣工合并竣工管线现状

37、管线竣工现状合并后竣工现状合并竣工现状合并前现状管线竣工管线存在误差提供图形数据与属性数据的同步编辑功能，实现对增加、修改、删除、截断。保证点号的唯一性、对新旧管线连接点处理，自动更新编辑后的数据。数据编辑管点编辑管线编辑属性编辑图6.12 数据编辑（） 管点编辑包括新增、修改、删除、移动等管线编辑功能，如： 新增：管点可以根据绝对坐标得到，同时也可以通过选择一条管线，指定起始端点，依次指定递增距离，截断一条管线得到。修改：管点移动移动某一管点，随之连接的管线一起随之移动。删除：选择，删除，对应的管线信息也要作相应改动。移动：选择管点利用鼠标拖动到新的位置。或者输入新的坐标，移动到新的坐标位置

38、。（） 管线编辑包括新增，删除，修改新增：新增管点生成管线，或者批量数据生成管线。删除：选择管线删除管线，和相应管点。修改：通过管点操作实现。 （） 属性编辑对管线、点数据的属性进行增加、删除、修改等编辑操作，提高属性录入智能化程度，例如：管线的属性，输入管径属性后，应当可以根据构成管线管点的管底高程，井盖高程和管径得到管线的起点终点的管底高程，管顶高程，管地埋深和管顶埋深。（） 实体校验机制的建立在更新数据入数据库的时候，系统根据实体变化的校验机制，来判断库内已有实体是否发生了更新的操作，从而决定是否将当前的实体写入数据库中以及将库内原来的实体写入历史数据库中。（） 实体增量存储机制的建立在

39、数据写入数据库的时候建立实体的增量变化记录，使用户可以对具体的实体进行历史的浏览。（） 自动接边机制建立接边判断的功能，检查实体是否需要和数据库中已经存在的其他实体接边，如果需要则执行接边操作。与数据入库子系统相同，不再重复说明。6.1.4. 系统管理系统管理包括了用户管理、权限管理、版本管理、日志管理、数据备份与恢复五个方面，功能结构图如下：系统管理用户管理权限管理版本管理日志管理备份与恢复图6.13 系统管理对数据库的使用对象进行用户和角色的划分。由于综合地下管线数据库的物理存储介质ORCALE本身提供了强大的用户管理机制，所以数据库的用户管理模式直接继承ORCALE的用户和角色的概念。把

40、对数据库使用性质相同或接近的用户群进行角色管理，每一个角色又包含了自己的用户，用户在继承所属角色所拥有的系统权限的同时也可以拥有自己所特有的角色。权限管理包括权限对象的维护和权限对象的分配。1.权限对象的分类权限对象是系统用来从不同的方面对系统的安全做维护的对象，它包括以下2个部分。Ø 功能权限不同的用户和角色在日常的办公中所需要的功能是不同的，没有必要把所有的客户端的所有功能全部反映给用户，特别是像编辑、打印、导入、导出这种比较敏感的功能，如果控制不得当将会造成数据库的人为破坏或数据泄露。系统功能权限主要用来控制不同的用户或角色可以使用到的客户端功能的多少。权限体现为可见或不可见，

41、当某个用户或角色对与客户端某个功能授予不可见的时候，这个用户登陆到客户端后这个功能将不会出现在这个用户的登陆界面中。Ø 对象权限对象权限是在纵向对数据进行控制的一种权限，在基础空间数据库的逻辑划分中，每一个逻辑子库都是由不同的逻辑层所构成。其中有很多图层所含盖的信息是非常重要的，例如：居民地面层、道路中线层、水系层等等，在某用户或角色使用目的、使用性质比较明确稳定的时候，只需要把这个用户或角色所用到的图层的合理的使用权限受于该用户或角色即可。对象权限可具体分为不可见、读取和编辑。缺省情况下用户或角色对一个图层的权限是读取，当在需要编辑的时候才由管理员授予编辑的权限，如果某一用户或角色

42、对于某一个层被属于不可见的权限，那么该用户或角色在客户端调用该图层是将有越权的提示。2.权限管理系统权限对象的种类和数目比较多，如果把数据库中的每一种中权限对象都对一个指定的用户或角色进行授权，会增加管理员的工作量。所以数据库的权限管理分为两个阶段：Ø 权限的提取权限提取主要是从系统繁杂的权限对象中提取系统日常运行是需要经常考虑的权限对象，使这些系统权限对象处于选定状态，当然在特殊的情况下也可以提取一些不常用到的权限对象，这就主要看具体的应用情况了。当系统权限处于选定状态后，这些权限对外表现为最小的权限。Ø 用户授权根据用户或角色工作的需要，就选定的权限对象对用户或角色进行

43、适当的授权。用户可以自如的浏览历史数据，同时还可以对数据库中存在的时间点做合并或者是删除的维护，包括指定的某几个历史时刻的数据合并成为一个版本、指定数据回溯到用户指定的一个时刻点、将数据库中该图层所选版本的所有历史的和现势的实体全部清空。系统建立日志审核机制，管理员可以通过日志审核功能来查看终端应用软件对数据库的访问情况，具体了解用户登陆的账号、登陆的电脑、登陆的时间以及用户对数据库所作的操作，这是系统管理员管理好数据库的前提，也是系统正常运转的重要保证。数据库中的数据是独立于程序而存在的，无论是自然错误还是人为错误，都可能有千百万数据的错误，为了能够恢复修改前的状态和值，数据库的操作要具有：

44、l 恢复：在出错时可回到修改前状态。l 备份：数据库修改后，原数据应有备份，这种备份又有完全备份和增量式备份。l 历史数据：当数据库中的数据修改后，原来的数据要保留入历史库中，供以后用。基础空间数据库是一个基于实体历史回溯的数据库系统，系统能够记录历史时期的地理信息，用户可以在服务器端或客户端调出任意时间点的地理数据，对于历史地理数据库只能浏览显示，对当前现势库可以进行浏览显示及编辑功能。综合地下管线数据库的备份机制完全采用ORCALE提供的备份机制。以SDE的表空间为备份的对象，短期（1个月）对数据库做联机增量备份；在长周（半年）期做脱机全库备份。6.1.5. 对外服务一个完整的综合地下管线

45、信息系统，除了建立一套完整的管线资料的同时，还要实现管线信息的对外服务。随着系统功能的不断完善，特别是任意断面功能的实现，可以使用“综合管线图+断面图”取代原有管线报建用图（基础地形图）。综上所述，系统在对外服务部分应具有数据剪裁功能、数据输出、相关管线专题图制作等功能。裁剪区域范围内图形，能取消地形图图框，建立范围内图框，自动添加风玫瑰，并加入图纸名称，图形输出能任意旋转。管线专题图生成，包括综合管线图、大比例尺横断面图，能取消地形图图框，建立范围内图框，自动添加风玫瑰，并加入图纸名称。实现DXF标准图形交换格式的输入与输出，向系统外部提供管线图形的DXF数据，同时接受来自系统外部的DXF数

46、据，这里需要对输出的管线数据进行处理，建立与ARCINFO数据相对应的管线CAD符号库和管点CAD符号库，保证前后数据的一致。数据输入输出单幅管线图输出区域管线图输出DXF数据输入属性数据输出图6.14 数据输入/输出6.2. 分析应用层面向城市规划建设管理的综合性地下管线信息系统，除了要满足地下管线的数据输入、修改、检索、统计、报表输出、专业管线图输出、综合管线图输出，以及同管线权属单位的二级系统提供数据交换与相互支持外，还需要具有“综合查询、任意断面生成、网络分析、管线工程规划综合、管线工程辅助设计、管线地图综合”等功能，下面是分析应用层的功能结构图6.15。基本图形操作添加图幅关闭图幅显

47、示图层打开工作空间隐藏图层保存工作空间全图漫游缩小放大地图属性设置地图标注设置系统设置距离量算单选多选信息查询综合统计条件统计入库统计条件查询查询、统计空间分析横断面分析纵断面分析 分析应用事故分析管线路径查询水平净距分析覆土深度分析垂直净距分析交叉口分析工程综合管线设计水平位置限制辅助设计其他功能输出到CAD数据输出图6.15 分析应用层的功能结构6.2.1. 数据查询数据查询与查询效率一直是建立信息系统的重要指标，根据城市规划与建设管理的要求，综合地下管线信息系统除具有一般的图形、属性交互式查询，图形属性的SQL 查询等通用GIS查询功能之外，还应具有如下综合查询与管理功能。数据查询管线查

48、询信息查询信息统计图6.16 数据查询提供按图号、道路名、单位名、区域查询任意范围（可多幅）管线的功能，基于已有图形的调入方式：（1） 从当前图窗中心调入；（2） 以所选图形中心位置调入；（3） 从当前图的上、下、左、右图幅调入；（4） 在漫游过程中调入。以各类基础地形图库（扫描图、数字航空正射影像图）、规划道路网等为参照的各种查询；以管线管理图文办公内容为依据的查询。对管线的属性信息进行查询，这里注意图形和属性相结合。根据所选管点、管线可查询对应的属性；根据属性条件可查得相应的图形。按照管线类型、坐标、管径大小、埋藏年代等各种属性进行组合查询，同时结合管线的图形进行空间关系的筛选，通过属性查

49、询结果同样可以对相关的管线进行查询、定位图形。管线长度统计、管点类型统计、综合统计。表达方式：表格、直方图、饼图、折线图。管线长度统计口径：按照管线类型、建设年限、材质、管径大小统计。管点类型统计口径：按照管线类型、建设年限、管点类型统计。网线设备查询统计：各种设备的清单列表和统计分析。6.2.2. 空间分析空间分析是道路与管线工程规划设计、管理的基础，也是地下管线工程综合的主要依据，它可分为纵断面与横断面（包括任意角度的斜断面）两种，系统提供任意地点的断面图自动生成功能，同时提供了管线事故分析功能。（1） 横断面图自动生成的功能提供任意地点（包括交叉口）的横断面图，确定管线在地下的空间位置，

50、详细标注了管线的断面尺寸、材料、高程、管线之间的间距等属性，反映了管线与建（构）筑物之间、管线与管线之间的空间关系，帮助了解管线的现状，为管线工程设计和规划管理提供依据，这里必须较真实的表现路面的情况。（2） 横断面图生成原理横断面图的自动生成建立在图形对象与其属性的交互运用的基础之上，通过一系列数学计算和计算机的图形功能来实现。关键技术有二：第一，断面线与管线的交点不是管线图中有确切含义的管线点，其空间位置（X、Y坐标，高程）需要根据邻近管线点的相应属性数据通过内插运算来得到，见图6.17所示；第二，断面线与管线可能不是垂直相交，在绘制管线断面图时要进行管线断面的投影变换。 s1isi2 内

51、插公式：s1i / si2 = h1 (hi - h1) / (h2 - h1) 1 hi h2 i 2图6.17 断面点高程内插示意图具体实现方法，限于篇幅，不做详细说明。（1） 专业管线纵断面图自动生成的功能在专业管线图上任选一条管线，标明欲作纵断面的确切位置，即能自动生成管线对应的纵断面展开图，表现管线沿走向与路面的相对位置关系，沿线各管线点的位置与该管线点的横断面示意亦有表示。生成管线纵断面图的同时，还自动产生该管线纵断面对应的属性数据和线上各管线点的属性数据。纵断面属性数据包括该管线总长度、相邻管线点的距离、管径（或管线的纵向宽度）、管线类型、材料等指标。（2） 专业管线纵断面图自动

52、生成的原理专业管线纵断面图的自动生成原理与横断面类似，具体实现方法略。面向规划建设管理的综合地下管线信息系统不必详细管理管线的事故维修及住户使用情况监控，但必须提供在其它专业信息系统支持下，实现事故影响区分析、最短路径分析、施工对交通影响分析等功能，以扩大其应用范围与实用性。（1） 管线事故分析的功能提供事故发生地的地理位置及管线现状，确定影响区域大小，找出相关阀门或检修井，绘制影响区域的现状管线图，打印相关报表。（2） 实现算法事故分析的设计思想是，由事故发生点出发，搜寻网络中的所有管线，访问每个管线点，直至找出相关特征点阀门和检修井。其技术难点是算法设计。而算法设计与数据结构是密切不可分的

53、，两者互相影响，互相依赖。因此，如何构造抽象数据类型，建立对象（管线）的数学模型，是程序设计的核心。分析地下管线的数据组成，管线对象分为点和线两类。管线点是主要的属性连接元素；管线线由点组成，以特征点为结点(Node)、以一般测量点为中间点 (Vertex)，代表管线实地走向。因此，事故分析中的寻找目标阀门和检修井，只能是一条管线的结点(Node)。综上所述，建立如图6.18所示模型，用树的形式表示管线网络，用事故发生点作为根 A 事故发生点 B C 管线结点 管线 D E F G 阀门 阀门 H I J K 阀门 阀门 阀门 阀门图6.18 事故分析搜索结构模型图结点，每条管线的结点(Node)作为结点，边代表一条管线，按管线的连接关系构成树