綜合地下管線的信息系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用

王利中

摘 要 ：管線作為城市建設(shè)的配套設(shè)施，是城市規(guī)劃的重要內(nèi)容，文章探討了利用地理信息化手段，對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)地下管網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，信息化展現(xiàn)，功能分析進(jìn)行研究，并以太湖新城綜合地下管線信息化建設(shè)為例進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：地下管線；信息化；地理信息；數(shù)據(jù)整合

一、城市建設(shè)與管理中地下管網(wǎng)系統(tǒng)中的問(wèn)題

城市的迅猛發(fā)展給城市規(guī)劃和設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的壓力，引入高新技術(shù)提高規(guī)劃管理水平已經(jīng)成為必然的選擇。這些年，新批建設(shè)用地、規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)等規(guī)劃數(shù)據(jù)日益增長(zhǎng)，如何完成對(duì)歷史、現(xiàn)狀以及遠(yuǎn)景規(guī)劃數(shù)據(jù)的管理和動(dòng)態(tài)更新以保持城市規(guī)劃現(xiàn)勢(shì)性是城市規(guī)劃管理的一個(gè)重要課題。

在傳統(tǒng)的關(guān)系規(guī)劃管理模式下，因?yàn)槌鞘幸?guī)劃、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口遷移等因素的影響，現(xiàn)有資料往往不易于獲取和利用，粗放式的規(guī)劃設(shè)計(jì)比較普遍，其次，各個(gè)部門(mén)各自為政，資源不互通往來(lái)，管線的歸屬權(quán)、養(yǎng)護(hù)權(quán)、使用權(quán)不明確。管線所屬單位施工時(shí)破話其他部門(mén)管線設(shè)施的事故層出不窮。再次傳統(tǒng)的紙質(zhì)化數(shù)據(jù)管理，效率低，形成了大量資源浪費(fèi)人力浪費(fèi)財(cái)力浪費(fèi)。阻礙了維護(hù)效率維修效率和城市管理服務(wù)水平的進(jìn)一步提高。

管線作為城市建設(shè)的配套設(shè)施，是城市規(guī)劃的重要內(nèi)容，市政管線這些年在城市建設(shè)和城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要作用，對(duì)管線的動(dòng)態(tài)分析、動(dòng)態(tài)更新是管線管理的核心，這些顯然必須依賴管理信息系統(tǒng)。

二、綜合地下管線信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

以太湖新城地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)為例。信息化建設(shè)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，沒(méi)有領(lǐng)導(dǎo)的全力支持是不可能成功的，因此系統(tǒng)建設(shè)的指導(dǎo)思想是在太湖新城各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)支持和有關(guān)部門(mén)大力配合下，根據(jù)太湖新城具體的、現(xiàn)行的業(yè)務(wù)管理模式，按照統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施、節(jié)省投資原則，本著規(guī)范化、科學(xué)化的精神，形成一個(gè)先進(jìn)、實(shí)用、安全、可靠、開(kāi)放的具有多部門(mén)協(xié)調(diào)特色的計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)規(guī)劃管理人員素質(zhì)、服務(wù)水平、業(yè)務(wù)管理和服務(wù)能力的全面提高。

太湖新城綜合地下管線信息系統(tǒng)的建設(shè)是基于為太湖新城地下管線規(guī)劃、建設(shè)和管理服務(wù)的總體目標(biāo)，地下管線數(shù)據(jù)是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)，城市各相關(guān)部門(mén)的專(zhuān)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)直接或間接地使用這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并通過(guò)擴(kuò)展專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)應(yīng)用功能而形成新的應(yīng)用系統(tǒng)，這些專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)對(duì)具有時(shí)效性空間數(shù)據(jù)的需求是非常迫切的，因此，建立共享的城市管線數(shù)據(jù)庫(kù)事在必行。

太湖新城綜合地下管線信息系統(tǒng)的開(kāi)放性要求是很明顯的，這是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它不是簡(jiǎn)單的技術(shù)組合，它是規(guī)劃管理乃至于城市綜合管理發(fā)展的必然產(chǎn)物，是管理思想和GIS技術(shù)的融合?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著應(yīng)用的深入，系統(tǒng)將會(huì)不斷的擴(kuò)展、深化，系統(tǒng)在應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)組合方面必須保證各專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)的集成，因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中，提出開(kāi)放和集成一體化的思路就是為了解決這個(gè)問(wèn)題，而且對(duì)于相同性質(zhì)的應(yīng)用可以達(dá)到無(wú)縫的集成。

在本系統(tǒng)中，開(kāi)放性的設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)在如下多個(gè)層面：

1.軟件的平臺(tái)選型：選用ArcGIS和Oracle等當(dāng)今主流平臺(tái)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展提供基礎(chǔ)平臺(tái)層面的技術(shù)保證；

2.系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)：遵循Open GIS標(biāo)準(zhǔn)，采用開(kāi)放式設(shè)計(jì)來(lái)建立空間數(shù)據(jù)建庫(kù)，注重對(duì)空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)的描述和組織，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的存儲(chǔ)和管理，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式是在國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上擴(kuò)展，同時(shí)系統(tǒng)提供多種數(shù)據(jù)接口（比如AutoCAD格式數(shù)據(jù)和ArcGIS格式數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換等）；

3.功能實(shí)現(xiàn)方面：基于組件式技術(shù)開(kāi)發(fā)，結(jié)合用戶的現(xiàn)有功能需求，提供各種應(yīng)用接口保證系統(tǒng)的擴(kuò)充能力；

4.應(yīng)用軟件接口：系統(tǒng)注重接口的設(shè)計(jì)充分考慮本系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的無(wú)縫連接，采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，利用事件驅(qū)動(dòng)和封裝的思想為應(yīng)用軟件提供接口；

5.應(yīng)用系統(tǒng)的擴(kuò)展：系統(tǒng)提供應(yīng)用中間件來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充，同時(shí)提供基于VBScript的二次開(kāi)發(fā)能力，應(yīng)用客戶可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，這樣也可以達(dá)到擴(kuò)充系統(tǒng)功能的作用。

總結(jié)以上的設(shè)計(jì)思路，本系統(tǒng)的技術(shù)路線可以簡(jiǎn)單地歸納為：采用面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計(jì)方法來(lái)規(guī)劃整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用，采用標(biāo)準(zhǔn)的三層結(jié)構(gòu)體系，最終用戶端為瀏覽器，應(yīng)用服務(wù)和數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器端，應(yīng)用服務(wù)采用中間件技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層采用Oracle 10g + ArcSDE用作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；采用ArcIMS9.3 和ArcSDE9.3作為數(shù)據(jù)服務(wù)器構(gòu)成數(shù)據(jù)管理層，在數(shù)據(jù)應(yīng)用層（C/S結(jié)構(gòu)）則采用Desktop ArcInfo9.3作為數(shù)據(jù)建立的平臺(tái)，通過(guò)COM接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的入庫(kù)；采用ArcEngine作為系統(tǒng)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用、查詢、統(tǒng)計(jì)功能和規(guī)劃分析功能的實(shí)現(xiàn)。

在遠(yuǎn)程訪問(wèn)（B/S結(jié)構(gòu)）方面，我們采用了ArcIMS 9.3作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。所有的ArcGIS桌面客戶端都可從ArcIMS 服務(wù)器在WEB上動(dòng)態(tài)地訪問(wèn)柵格和矢量數(shù)據(jù)。這些新的圖層從網(wǎng)絡(luò)上取過(guò)來(lái)后，它們可以像所有其它的圖層一樣使用，即可被符號(hào)標(biāo)注、制圖、編輯和分析，也可被存成本地文件格式備用，這樣遠(yuǎn)程用戶就可以使用IE瀏覽器通過(guò)數(shù)據(jù)管理層實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)上服務(wù)功能。

三、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)探討

太湖新城綜合地下管線信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)太湖新城土地開(kāi)發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、能源（水、電、氣、熱）供應(yīng)以及各類(lèi)公眾服務(wù)（公交、市政、綠化等）信息的圖形顯示與管理、查詢和統(tǒng)計(jì)分析、動(dòng)態(tài)維護(hù)與更新、提供決策支持和分析等功能，對(duì)幫助全市市政管線的規(guī)劃利用和審批起著決定性的作用。

太湖新城綜合地下管線信息系統(tǒng)的系統(tǒng)功能分為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)入庫(kù)子系統(tǒng)、綜合應(yīng)用子系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)更新子系統(tǒng)和公眾服務(wù)子系統(tǒng)等多個(gè)部分。

3.1地下管線數(shù)據(jù)在普查的過(guò)程中由于許多不可預(yù)見(jiàn)的因素導(dǎo)致外業(yè)勘測(cè)單位采集的地下管線數(shù)據(jù)的一致性和完整性不可避免的受到破壞，監(jiān)理查錯(cuò)實(shí)現(xiàn)地下管線勘測(cè)電子成果的邏輯查錯(cuò)和測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)的自動(dòng)分幅，保證數(shù)據(jù)的正確性和完整性。數(shù)據(jù)監(jiān)理子系統(tǒng)主要功能包括：數(shù)據(jù)查錯(cuò)、數(shù)據(jù)分幅、數(shù)據(jù)編輯。

3.2建立一個(gè)綜合地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)，并使數(shù)據(jù)庫(kù)具有較好的兼容性、擴(kuò)展性，滿足管理系統(tǒng)的要求，包括管線數(shù)據(jù)和地形圖入庫(kù)，地形圖按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分層，涉及面狀要素的封閉表示并填充顏色。管線圖形生成及顏色與符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化、管線對(duì)象定義、圖形與屬性關(guān)聯(lián)，獲得滿足制圖與管理要求的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)入庫(kù)子系統(tǒng)的主要功能包括：計(jì)算機(jī)成圖、圖形數(shù)據(jù)編輯、圖形數(shù)據(jù)輸入/輸出。

3.3提供圖形數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的同步編輯功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)增加、修改、刪除、截?cái)?。保證點(diǎn)號(hào)的唯一性、對(duì)新舊管線連接點(diǎn)處理，自動(dòng)更新編輯后的數(shù)據(jù)。

3.4管線工程竣工測(cè)量成果入庫(kù)與普查成果入庫(kù)使用相同標(biāo)準(zhǔn)與操作，同時(shí)系統(tǒng)提供相應(yīng)的修改、編輯功能。各種圖元設(shè)備的增加、刪除、修改。

3.5規(guī)劃管理人員在日常管線規(guī)劃管理和其它規(guī)劃管理業(yè)務(wù)當(dāng)中，需要進(jìn)行管線信息的各種條件的查詢；并利用這些信息進(jìn)行斷面分析、水平/垂直凈距分析等管線工程綜合規(guī)劃；也需要繪圖輸出和統(tǒng)計(jì)分析等功能。

3.6三維模擬，形成任意選擇區(qū)域的彩色的體現(xiàn)真實(shí)效果的三維圖?？扇我庖苿?dòng)、縮放視圖，可三維旋轉(zhuǎn)、可任意設(shè)置觀察方向，能在三維圖中顯示管線屬性。

3.7CAD圖管理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管線CAD圖的管理，通過(guò)本系統(tǒng)用戶可以進(jìn)行如下操作：CAD圖檢索、CAD圖紙加載、CAD圖紙輸出以及CAD圖紙管理。

3.8 設(shè)計(jì)原則

3.8.1 規(guī)范化原則

系統(tǒng)內(nèi)容、數(shù)據(jù)分類(lèi)與編碼、精度、標(biāo)準(zhǔn)等都完全參照《太湖新城地下管線探測(cè)及信息化技術(shù)規(guī)程》和已有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

3.8.2 詳細(xì)性與完備性原則

在調(diào)查分析應(yīng)用需求、數(shù)據(jù)構(gòu)成和工作流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合我公司多年積累的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、各個(gè)城市管線系統(tǒng)的成功應(yīng)用，詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能，可以確保數(shù)據(jù)和系統(tǒng)功能的詳細(xì)性和完備性，滿足使用部門(mén)的需要。

3.8.3 實(shí)用性原則

考慮與現(xiàn)有系統(tǒng)的接口，充分利用現(xiàn)有技術(shù)，反映用戶需求，與用戶的管理模式和業(yè)務(wù)流程相適應(yīng)，使系統(tǒng)方便、實(shí)用，既能減少使用系統(tǒng)的業(yè)務(wù)人員的工作量，又能使系統(tǒng)適應(yīng)由于各種原因?qū)е碌男枨笞兏?/p>

3.8.4 可移植性和可擴(kuò)充性原則

在設(shè)計(jì)上充分考慮系統(tǒng)功能、系統(tǒng)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的擴(kuò)展性，堅(jiān)持開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為以后的系統(tǒng)建設(shè)好各類(lèi)接口。

3.8.5 安全保密性原則

在我們的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用了嚴(yán)格的安全保密措施，如數(shù)據(jù)庫(kù)、文件和用戶等多級(jí)安全機(jī)制。明確各級(jí)工作人員的職責(zé)，保證各司其職、各負(fù)其責(zé)。

四、結(jié)論

系統(tǒng)依靠強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，將海量的城市基礎(chǔ)地理信息、各種關(guān)系信息及其復(fù)雜的屬性信息分類(lèi)、分層地進(jìn)行存儲(chǔ)管理，有利于數(shù)據(jù)的集中管理，也是實(shí)現(xiàn)了各個(gè)部門(mén)之間信息的共享。通過(guò)系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊，用戶不僅可以對(duì)地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)執(zhí)行瀏覽、查詢、統(tǒng)計(jì)等基礎(chǔ)性管理。也能科學(xué)的進(jìn)行地下管網(wǎng)的輔助規(guī)劃、設(shè)計(jì)，指導(dǎo)工程的文明施工和預(yù)防性維護(hù)，同時(shí)也能調(diào)用預(yù)案快速準(zhǔn)確地對(duì)管線運(yùn)行的突發(fā)事故做緊急處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市地下管網(wǎng)各種深層次的管理。

系統(tǒng)綜合了給水、排水、燃?xì)?、電力、通訊等?shù)個(gè)市政部門(mén)的數(shù)據(jù)，在功能模塊設(shè)計(jì)上盡量使各個(gè)功能能應(yīng)用到所有部門(mén)。隨著系統(tǒng)應(yīng)用范圍的擴(kuò)展與深入，各部門(mén)對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)功能會(huì)逐步提高，例如排水部門(mén)的水力計(jì)算等。為了使各類(lèi)關(guān)系的專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)價(jià)值更好的體現(xiàn)，系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化到專(zhuān)業(yè)功能的設(shè)計(jì)。同時(shí)，隨著三維技術(shù)的推廣與成熟，系統(tǒng)可嘗試將三維技術(shù)應(yīng)用到各類(lèi)關(guān)系的瀏覽、定位、查詢及各管線直接、管線與地形之間空間位置的提現(xiàn)上。

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