新疆兵团地下管网信息管理系统的设计与实现

2015-02-07胡捍东康伟伟

地理空间信息 2015年4期

关键词：视图管网管线

胡捍东，康伟伟

（1.新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司，新疆乌鲁木齐 830000）

新疆兵团地下管网信息管理系统的设计与实现

胡捍东1，康伟伟1

（1.新疆兵团勘测设计院（集团）有限责任公司，新疆乌鲁木齐 830000）

基于ArcGIS Engine 10.0开发平台，采用C#高级程序设计语言，建立新疆兵团地下管网信息系统。结合新疆兵团城市的特点，阐述了开发背景、设计思路、总体结构设计、功能设计，以及主要功能模块的开发思路，以期达到对地下管网信息科学管理的目标。

智慧城市；地下管网；信息系统；C#；GIS

1 系统开发模式

城市地下管网信息系统的开发通常遵循GIS开发的3种模式：独立开发模式、宿主型开发模式和GIS组件式开发模式[1,2]。独立开发模式不依附于任何GIS工具软件，且所有算法均由开发者独立设计，但其工作量庞大，开发周期长；采用宿主型开发模式开发的系统功能较弱，界面不美观；组件式开发在开发过程中和开发结果上均优于其他两种开发模式，是当今开发人员的主流选择。采用组件进行开发，可以有效减少代码的冗余度，使用户开发过程有所简化。通过对比3种系统开发模式、分析可行性，新疆兵团城市地下管网管理系统的开发模式选择GIS组件式开发，采用ArcGIS Engine 作为地理信息系统技术支撑平台，结合网络中的一些开源组件，并使用C#作为开发语言。

2 系统设计

2.1 系统功能设计

系统设计了建库成图、工程管理、地形浏览、数据编辑、查询统计、管线分析、输出显示等7大模块，每个大模块又由若干子模块组成，如图1所示。

图1 系统总体设计

1）建库成图，目前该软件系统使用的矢量数据主要有2种类型：①分层后的.dxf格式的管网数据通过系统的导入管网数据功能生成管网图；②分层后的.dxf格式的地形数据通过系统的导入地形数据功能生成地形图。在导入这两种数据时，根据以往的工作经验和该项目的要求，可将.dxf格式数据转换为系统预设数据库格式。若后期有需要，系统也提供了数据库增加、修改、删除等字段编辑功能。

2）工程管理，包括图形数据库的加载清除、工程的保存退出、用户权限的设置更改等功能。该模块中主要实现的功能是管网、地形数据库.mdb、. dwg、. mxd、. shp、 . lyr、.jpg、.bmp、.png、 .tiff等格式数据的加载，对图面进行一系列操作后的工程保存，用户权限的更改设置。

3）地图浏览，包括视图缩放处理、图层控制管理、量测、地图定位等功能。其中视图缩放处理包括地图放大、缩小、移动、全图显示等，通过缩放平移可有效地实现地图的快速浏览。图层控制管理能够对所指定的图层设置显示和隐藏。量算工具主要实现图面的点坐标的标注，两点之间的距离、折线长度的量算以及任意指定图形的面积和周长等。地图定位功能极大地提高了地图实时定位的速度，为用户提供快速浏览图面的效果。在进行所有的操作后，若需要进行图面的清理，点击刷新状态功能，图面即清除数据库以外的图面标注。

4）数据编辑，用于修改各种管线实体的属性和增加后期有所变更的管线实体，包括管点、线的增加、删除、移动，管线的其他相关专业操作等。该模块可以直接通过在图面上点击获取坐标，然后再进行属性的修改添加。或者在数据库中直接进行地理实体的属性和图形的修改和添加。在该板块中还可以实现管线方向的调整、管线的扯旗标注等。需要注意的是，该板块中的任何操作都会对数据库进行修改，对数据库的修改具有不可逆性，所以最好在修改前进行数据库备份（系统中提供有该功能）。

5）查询统计，包括对图面和各种属性查询统计。图面查询统计主要是对点选择、区域选择下的实体属性信息和图形信息的统计显示。属性查询统计功能主要是根据管点、线的属性字段的设置进行查询，如管线材质、管线半径、建设年代、所在道路、权属单位等。不仅可以进行单一条件的查询统计，还可以根据用户指定的简单条件、复合条件、模糊条件等进行管点、线的查询统计，用户可以指定任意区域。在区域内的查询统计数据能以表格和图表形式显示。

6）管线分析，包括断面分析、净距分析、爆管分析、最短路径分析、缓冲区分析、管线规划辅助设计等功能。其中，断面分析是根据管网数据库和地形数据库中的三维数据，对所选择位置生成横断面分析图，对断面图可以放大、缩小、平移等，并可查看相关管线的属性信息，支持打印功能。管线规划辅助设计功能根据设计成果，将其导入到现有的管网中，通过模拟显示，可分析得出该管线设计是否符合要求，避免了施工中的土方量计算错误、挖断管线等可避免的错误。

7）输出显示，包括管线成果输出和三维成果显示等功能。在管线成果输出中，对视图的当前状态可以保存为多种图片格式进行打印输出。在三维成果显示中，根据管网数据库中的数据，结合符号库中的三维符号，对数据库中的管线数据模拟现实状况进行三维显示，在三维视图下可实现浏览，漫游、鸟瞰、放大、缩小、属性查看等功能。满足二三维视图的联动功能，可以在2个视图间进行实时切换。

2.2 空间数据和属性数据组织

1）空间数据组织。系统所涉及的空间数据主要包括地形数据和管网数据，由于数据的海量性以及复杂性，需对其进行分层管理。基础地形图数据库主要包含行政区划、居民点、交通设施、水系设施、地貌土质、植被土质等内容。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，基础地形图数据库的数据结构依赖提供的基础地形图图层结构。用数字地形数据可进行距离、面积量算，以及各种空间分析，如缓冲区分析、空间叠加分析、地形分析等。数字地形图数据库反映了新疆建设兵团的自然地理条件和社会经济状况，而该库的完备性将影响该地区未来的城市建设规划、投资环境分析、资源管理等各方面，与此同时可为人口、资源、交通等各专业信息系统的建立提供准确的空间定位。综合管线数据库主要包括给水、排水、燃气、热力、电力、通信电缆等地下管线数据。

2）属性数据与空间数据的链接。每一个地理实体无论其位置、大小、形态在数据库中都只能使用唯一的一个几何对象标识码。基础数据分为基础信息数据和扩展信息数据两类。基础信息数据是指地形图、基本空间数据以及分类码、标识码、名称等基本属性信息。基础信息数据直接连接到图形数据的特征表上，不必分开存储，可方便数据的操作、维护。扩展信息数据是指基础信息之外的其他专业属性信息数据，采用空间数据与属性数据的分离存储。二者通过唯一的标识码链接，以便于空间数据与属性数据的操作、管理与扩展[3]。