城市管线信息系统建设初探

蔡来良，付 贵，2，孟万利

(1．河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南 焦作454003;2．四川智绘地理信息科技有限公司，四川 成都610036)

一、绪 论

改革开放以后，随着我国城市高速持续的发展，以通信网、自来水供给网和天然气供给网等为代表的城市地下管线网络，经过几十年的发展，在种类、规模上都有了极大的增长与扩展［1］。城市地下管线网络是城市重要的基础设施，如同人体内的“神经”与“血管”，担负着信息传输、能源输送、排水积水等工作，是城市赖以生存和发展的物质基础［2］。城市地下管线涉及城建、电力、公安、广电等多个部门，但管线的建设、维护、管理都是由各单位自行负责，造成了各自为政的巨大资源浪费［3］。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当务之急。目前已经有一些单位开发用于实际生产的软件系统。四川智慧地理信息科技有限公司用Visual FoxPro来建立数据库存储管线信息，用CAD来成图。朱学芳［4］等用数字图像处理DIP(digital image processing)技术地下管线建设工程图档案的管理，具体应用于地下管线工程的设计及档案的存储、查询等管理中。郝建忠［5］等基于统一建模语言UML(unified modeling language)进行城市地下管线地理信息系统的设计。贾静［6］基于Rest和RIA技术，设计并开发了城市地下综合管线信息系统，实现了城市地下综合管线数据的及时更新与共享，以及对管线数据的基本操作功能包括查看功能、查询功能、编辑修改功能、统计分析功能、专业应用功能以及数据输出功能。常河［7］通过将SketchUp等三维建模软件和ArcGIS结合起来的三维建模方案来实现对城市地下管线信息系统的开发，并且已经开发出了一些效果美观，功能齐全的三维地下管线信息系统，实现了三维显示、三维浏览、三维漫游、三维属性查询等基本功能。

近几年来，大多数的计算机用户升级到了微软的WIN7或是更高的系统，同时微软公司也推出了．NET framework4．0及以上软件开发平台，为了充分利用现有计算机资源和先进的开发环境，笔者结合Visual Studio 2012、Access数据库、AutoCAD 2014等平台，初步设计并开发了管线信息管理及成图系统，为进一步建立更优的平台奠定了基础。

二、系统功能分析

根据目前对城市管线信息系统的常见功能需求分析，本系统主要集成了数据管理、图形显示、查询、分析、量算、标注等主要功能模块。

城市地下管线信息管理系统的基础就是所有与管线相关的数据信息，对管线的查询以及对管线的分析等操作都是建立在完整的管线数据信息上的。另外，随着城市管线的不断发展建设，新的管线信息不断添加，以及旧管线信息不断改变，而为了根据分析结果做出科学决策，首先就要保证分析的管线数据的准确性。开发强大的数据管理功能是本系统建设的重要工作之一。

图形显示功能是目前应用软件的必备功能，城市管线信息的显示，一方面给工程人员提供所见即所得的软件使用体验，更重要的是为管线的分类、查错、修改、施工提供更加直观的操作。

为了能够给地下管线规划管理人员提供一种快速了解全局的便捷，需要在软件中实现属性查询、空间查询、编号查询以及兴趣点查询等通用查询功能，还应该包括电力管线、电信管线、燃气管线、热力管线、排水管线以及供水管线在内的不同图层的一个或者多个条件复合查询，良好查询功能的开发，提高了系统的工作效率。

分析功能主要体现在，系统对管线之间的空间关系、线路规划、特征搜索、缓冲分析等方面。

量算功能，可帮助系统使用人员快速地获得管线间的空间距离、管线的截面积、管线长度、占地面积等方面的分析。

标注功能，主要体现在生成工程类图纸时，对管线的路径、类别、材质、埋深、间距等信息的图上表达。

一套实用的系统，除了上述几方面的专业功能分析，还需要从软件的兼容性、稳定性、响应效率等方面的建设开展工作，同时建立友善的人机交互界面，提高软件的工作服务能力。

三、软件系统的设计

1．数据库设计

为了方便管理从全站仪或GPS接收机获得坐标成果，设计了坐标成果管理表。同时为了管理工作人员在物探现场获得属性信息，设计了点属性管理表，并将物探编号作为表的主键。为了管理管线节点的拓扑关系，设计了线属性表，并将每一段线段的端节点作为线属性表的主键。

2．系统结构

在系统的初步框架下，设计了文件管理、信息输入和查询、数据成图、用户帮助等模块，系统结构如图1所示。

图1 系统结构

3．系统详细设计

(1)文件管理模块

文件管理模块主要有“新建”、“打开”、“保存”、“退出”几个操作功能，通过该功能实现常规的文件操作，如图2所示。

图2 文件管理模块流程

(2)信息输入和查询模块

对于点属性录入和查询程序，要考虑数据的可视化，即输入一条记录后要能让用户看到输入结果，而且可以根据结果是否正确来确认是否删除某条记录。为了避免错误率，对输入的数据进行是否合理判断。另外，在录入点属性信息的时候为了减轻软件使用者的负担，在录入完一次数据后将某些文本框清空。在按照某项值进行查询的时候，要判断井深埋深是否为数字，判断查询对应的文本框是否有值，然后再进行查询。其流程图如图3所示。

图3 点属性录入和查询程序流程

对于线属性录入和查询程序，其内容和要求与点属性录入程序类似。另外，由于设置的线号是起点编号与终点编号的字符相加，为了减轻用户的工作量，可以自动填充管线名称。在查询线属性的时候，也要判断孔数、线数是否为数字，输入的不是数字则无法输入，没在查询对应文本框输入查询值那也无法执行查询。整个程序的流程图如图4所示。

图4 线属性录入和查询程序流程

对于点坐标导入和查询程序，也要考虑数据的可视化。除此之外，还要考虑导入的Excel文档格式是否正确，所以还需要设置在导入不正确格式文档的时候，程序要能够报错。其查询功能类似，其程序流程图如图5所示。

图5 点坐标导入和查询程序流程

(3)数据成图模块

本文成图方式为调用AutoCAD成图，所以需要用到Visual Studio对AutoCAD进行二次开发。在CAD成图的过程中，将不同类别的管点、管线、物探编号、管线标注等信息分别画在不同图层，以便于使用者操作的时候对不同类别的管线进行单独的查看和分析。其程序流程图如图6所示。

(4)用户文档模块

用户文档模块主要为用户提供软件操作说明和常见的疑问解答，制作帮助文档后，放在安装目录下，需要时调用即可。

四、软件功能的实现

本软件是在Visual Studio 2012平台下开发完成的。笔者为了使大部分用户习惯使用本软件，将软件的主界面做成了菜单形式，主菜单分为“文件”“信息输入和查询”“数据成图”“用户帮助”4个子模块，如图7—图11所示。

图6 CAD成图程序流程

图7 系统主界面

图8 点属性录入和查询界面

图9 线录入和查询界面

图10 导入坐标程序界面

图11 一键成图界面

成图效果如图12所示。

图12 在CAD中的成图效果

五、结论与展望

本文建立了一套简洁实用的城市地下管线数据存储的Access数据库，用C#语言对Access操作，开发出了管线信息输入和查询软件，实现了实测信息的录入以及对数据的管理。利用C#语言对Auto-CAD进行了二次开发，降低了成图模块的开发难度和开发成本，实现了地下管线信息成图的基本功能。

通过用实例数据对软件进行了相应的功能测试，基本上能满足地下管线信息化管理的工作需求。随着中国城镇化的发展，城市地下管线作为城市规划和建设的基础设施，其重要性越来越突出。本文提出的地下管线管理综合需求和解决方案，符合当前国内城市现行管线管理模式和管线数据现状。对维护城市“血脉”的正常运行，保证人民的正常生产、生活和社会发展都具有一定的实用价值。

［1］ 姚伟．城市地下管线探测与地下管线信息系统设计以四川省南充市区为例［D］．成都:成都理工大学，2012．

［2］ 王珏．杭州城市地下管线综合管理研究［D］．杭州:浙江大学，2006．

［3］ 马强．浅论地下管线建设与管理［J］．合作经济与科技报，2010，26(20):47-48．

［4］ 朱学芳，曾娜，吴建华．DIP技术在地下管线工程档案管理中的应用探索［J］．档案学通讯，2007，30(4):81-84．

［5］ 赫建忠，李鲁群，邓敏，等．基于UML城市地下管线地理信息系统的设计［J］．测绘通报，2002(4):7-9．

［6］ 贾静．基于Rest和RIA技术的城市地下综合管线信息系统的设计与实现［D］．赣州:江西理工大学，2013．

［7］ 常河．Google SketchUp与ArcGIS在城市三维地下综合管网中的应用研究［D］．昆明:昆明理工大学，2008．