基于GIS的地下管线信息系统数据库与功能设计

阮莹 徐珊

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2015.36.058

摘 要：城市地下管线是城市的重要基础设施，它的安全运行是现代化城市高效率、高质量运转的保证。然而，由于历史和现实的种种原因，我国绝大多数城市地下管线管理滞后于城市的发展，其混乱无序的状况，已成为城市建设和国民经济发展的瓶颈之一。该文基于笔者的工作实践，探讨了城市地下管线信息系统的架构设计思路，包括数据库的设计，系统功能设计等，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。

关键词：城市 地下管线信息系统 功能 数据库

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）12（c）-0058-02

1 系统建设目标与体系结构

1.1 系统建设目标

建立城市地下管线管理信息系统是一项投资大、涉及专业广、周期长的系统工程。为实现社会效益与经济效益的统一，必须实现以下目标。

（1）建立地下综合管线数据库：在计算机网络环境下，以GIS技术为支持，建立综合管线数据库，可及时对数据库进行更新，为不同政府职能部门提供管线数据源，为城市建设和规划提供准确的地下管线资料。（2）统一管线信息的数据标准：统一信息的格式、空间参照、样式、图例；统一数据的分类和编码标准。（3）管理应急预案：对各类管线及其附属设施的应急预案进行收集、绑定、管理。（4）满足市政管理的业务需求：以整合的地下管线综合信息为基础，实现市政管理的行政许可、年度计划、应急协调等业务的信息服务和决策支持需求。

1.2 系统框架

系统逻辑上从下到上依次为数据层、中间层、应用层。

（1）数据层：系统采用关系数据库管理系统Oracle管理空间数据和属性数据，确保了空间和非空间数据的一体化集成，还可实现事物处理、记录锁定、并发控制、数据仓库等功能。

（2）中间层：采用ArcSDE作为空间数据库的引擎，将应用层提出的请求转换为服务器数据层的请求，并将数据层返回的结果提交应用层。

（3）应用层：应用层是用户直接接触的部分，提供给用户的是整个系统的最终表现，用户通过应用层实现数据入库、查询统计、图层管理、空间分析、成果输出等功能，完成系统应用。

1.3 系统结构

在系统的应用结构设计上，采用基于分布式GIS的结构设计方案，采用C/S和B/S相结合的结构体系。这样一方面可以保证内部业务的处理和数据安全性，另一方面又可实现数据共享和综合应用。

2 数据库设计

数据是地下管线信息系统的核心，数据库的建立是实现地下管线信息系统功能的关键所在。

2.1 数据库结构设计

地下管线数据库结构如图1所示，包括属性数据库设计和空间数据库设计，其中空间数据库包括地下管线图形信息和1B1 000基本比例尺地形图，属性数据库分为管线线数据库和管线点数据库。

2.2 数据模型

管线数据由管点和管线组成。

（1）管点的定义：包括一般测量点（位置点）、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，如给水窖井、消防检、阀门等）。

（2）管线的定义：两相邻管点之间的连接。可作为管线起点和终点的管点类型有特征点（三通、四通、人孔）、附属物（阀门、消防栓、窖井、接线箱、污水箅、手孔、上杆）、变径点/变材点、埋设年代变化点、权属单位变化点、报建案号变化点、测量任务变化点。

2.3 数据组织

系统数据包括管线图形数据和属性数据，图形和属性数据统一存储在关系型数据库中，通过ArcSDE访问，避免了以往图形和属性数据分离存储的缺点。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（管点表和管线表）。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。

2.4 数据结构

（1）管线点表结构。

每种管点表的结构都相同，如表1所示。

（2）管线线表结构。

①一般管线具有的共同字段。②不同的管线类型具有不同的字段，在一般管线表结构基础之上，需要添加特定类型的管线数据表字段。

3 系统功能设计

3.1 基础GIS管理

该模块提供了对GIS数据管理的一些基本功能，包括文件和网络管理、基本绘图和图形编辑、数据查询和统计、数据输出、数据转换、符号管理和系统管理等。

3.2 管线查询统计

该模块可使管理人员快速方便地得到想要的资料和信息，统计所需要的数据，从而能够帮助管理人员高效率、正确地进行管理和抉择。功能包括管线及附属设施的快速查询、符合条件查询、管线及附属设施信息的统计分析、最近设施搜索等。

3.3 管线数据动态更新

该模块提供管线工程竣工测量成果与普查成果的合并功能，包括误差分析与冲突处理、管线数据的修改、管线数据批量导入、多样化的管线数据增加、设计及竣工数据回贴、管线数据删除与废弃等。

3.4 管线综合分析

该模块可以帮助人们较直观地了解到地下管线的现状、分布和走向及管线间的相互关系，并且可以在发生管线事故时为制订处理方案提供技术支持。分析功能包括：管线的横、纵断面图分析，管线的三维浏览和查询，管线碰撞分析，管线爆管分析和关阀搜索，抢险分析，最短路径分析，管线上下游追踪、管线预警分析等。

3.5 对外服务

对外服务包括报建管线图的生成（包括综合管线图和大比例尺横断面图）和图面整饰（包括图形裁减、图廓建立，以及图形旋转及其他图形编辑功能）。

3.6 管线工程规划管理自动化

竣工测量的管理：管线竣工后将正确的测量成果按相关要求录入数据库，对现状管线数据库进行更改和更新操作，以及管线报建图的操作。办公文档管理：将规划管线与办公自动化相关联，实现规划管理对办公自动化文档的查阅和图文一体化操作。

3.7 管线工程辅助设计

根据国家规范和其他标准、现状管线之间的关系，限定规划管线的布设界限。通过系统实现对涉及信息的处理，完成管线设计、统计计算、分析、绘图及方案比较以实现规划报批、管线设计紧密结合。

3.8 网上报批

通过Internet实现与城市空间相关的建设审批。电子数据网上报批，报批管线的位置精确化，结合管线信息系统的审批功能，将使审批工作更加规范，逐步实现城市管理科学化的目标。

3.9 网上发布

Web用户登录进入专属网站，在权限许可范围内查询各种管线数据。

4 结语

系统的动态管理与运行是系统能否成功利用的前提，建立城市地下管线数据的动态更新机制，实现管线数据实时动态更新，是保证系统生命活力和管理有效性的唯一途径。系统的正常运行和动态管理首先需要从制度上加以保证，其次要在技术上有一定的保障，需要有测绘队伍常年进行管线数据的实时更新，最后，要探索系统的自我发展道路，不断收回投入，积累资金和经验，为下一步的建设做好资金和技术上的准备。只有实现了系统自我良性发展道路，地下管线动态管理系统才有生命力和发展动力。

参考文献

[1] 区福邦.城市地下管线普查技术研究与应用[M].南京：东南大学出版社，1998.

[2] 邬应忠.城市地下管网管理信息系统研究[D].济南：山东科技大学，2005.

[3] 杨晓伟.阜新市地下管线信息系统应用研究[D].阜新：辽宁工程技术大学，2004.