基于iObjects的城市管网信息服务系统设计与开发

钟鸣，王力，王方雄

基于iObjects的城市管网信息服务系统设计与开发

钟鸣，王力，王方雄

城市管网信息服务系统是智慧城市建设的重要组成部分。基于SuperMap iObjects探索了城市管网信息服务系统的设计与开发技术，给出了系统结构、系统功能及管网数据库的设计方案，开发实现了管网信息浏览、管网信息查询，管网数据统计分析等服务功能，为城市管网的信息服务与管理提供了实用性软件工具。

数城市管网；系统设计；SuperMap iObjects；GIS

0　引言

城市管网是城市运行所涉及的排水、通信、燃气等管网的总称，是现代城市正常运行的“生命线”［1］。快速城市化过程中，地下管网的管理与维护面临新的挑战。城市管网信息服务系统（City Pipes Information Service System，CPISS）是智慧城市建设的重要组成部分，为了提高城市管网信息管理和服务水平，本文基于组件式GIS技术来探索CPISS的系统结构设计、管网数据库建立及功能模块开发的解决方法与实现技术。

1　系统设计

1.1系统结构设计

CPISS基于SuperMap iObjects［2］组件GIS开发包，采用层次化设计思想，总体设计为3层C/S结如图1所示：

图1　CPISS的系统结构

划分为表现层、业务逻辑层与数据层。1）表现层是用户与系统交互的图形用户界面，采用了流行的Ribbon风格，基于SuperMap iObjects的控件定制开发，功能界面简洁且美观；2）业务逻辑层与表现层共同构成了系统的客户端，是系统的主要部分。基于SuperMap iObjects的组件设计开发，实现了4大功能组件，如图1所示，各功能组件相互独立又彼此提供可调用API；3）数据层采用了空间数据库引擎（SuperMap SDX+）结合关系数据库管理系统（SQL Server）一体化数据管理的解决方案。

1.2系统功能设计

CPISS可为用户提供城市地上地下管网的动态浏览、信息查询、信息统计分析以及管网数据维护等服务功能如图2所示：

图2　CPISS的功能模块

为城市管网的信息服务与管理提供辅助决策支持工具。对于繁冗的GIS开发工作而言，理想的解决方案是一个基于组件的实用的开发框架，且该框架允许解决方案提供商或机构内部开发人员快速构建行业专用GIS应用软件。

（1）管网浏览功能

管网浏览功能包括管网地图的缩放、平移、全图显示、鹰眼，管网数据加载与选择，图层选择、管线/阀门等图层的样式设置/属性表查看，长度、面积的量算，标注等功能。

2）管网信息查询功能

管网信息查询主要是从管网数据库中查询检索管线和阀门的数据信息。一种是通过属性信息模糊查询到管线或阀门对象，并快速定位到管网地图中，高亮显示该对象，以便管网浏览或数据维护等操作；另一种是在管网地图中选择管线或阀门对象，然后SQL查询或统计分析数据库中有关属性表中的信息。

（3）管网信息统计模块

管网信息统计是根据用户的各种组合条件从管网数据库中检索管线、阀门对象的量化数据进行分门别类的数理统计分析，将统计分析结果制作成各种样式的统计图或表，以二维或三维的形式展示。

（4）管网数据维护模块

管网数据维护包括对地上地下的管线和阀门对象进行的添加、删除和修改操作。全过程采集交通资产数据信息，与设施相关的数据信息都作为与实体资产同等重要的信息资产纳入管理［3］。在管网地图中对选定的空间对象（管线和阀门等）进行操作，系统就可自动关联到空间对象的属性表，修改属性数据，保障管网数据的现势性与准确性。

1.3管网数据库设计

SuperMap SDX+是超图公司基于面向对象技术开发的一款空间数据库引擎［999］，它采用几何网络和逻辑网络来表达线性网络系统。CPISS采用SuperMap SDX+设计建立的城市地上地下管网的管网数据库，一体化集成管理管网数据、基础地理数据及遥感影像数据等。利用SuperMap SDX+的拓扑数据模型将管网中的管点（阀门、水厂、供热站、供气站等）建模为几何网络的结点要素，将管线建模为几何网络的边要素。结点与边的连通关系用逻辑网络元素表来表达，同时也描述了管网中资源（如水、气等）的流向。

2　主要功能开发

CPISS基于组件式SuperMap iObjects与C#.Net设计开发，主要功能实现介绍如下。

2.1管网信息查询功能

管网信息查询分为空间查询与属性查询两种方式。①空间查询：通过Map组件的FindSelection（true）方法获取管网对象选择集，然后借助Recordset类将选择集转化为记录。先后用Recordset的GetFieldInfos（）与GetFieldValue（）方法获取数据表中字段名与字段值，最后使用DataGridView TextBoxCell将所获取的字段信息加入到DataGridView控件中，以表格的形式显示在地图下方，功能界面如图3所示：

图3　空间查询

②属性查询：通过QueryParameter获取属性查询界面上的图层、字段、属性值等组合条件，然后使用DatasetVector对管网数据集进行查询等操作，通过其方法Query（）将从数据库中过滤得到的查询记录交给Recordset，最后采用Selection的FromRecordset（）方法将记录集对应的管网对象呈选中状态。

2.2管网信息统计功能

管网信息统计功能可以实现对管线/阀门的口径、材质、长度、埋设方式等分类信息的统计分析，并绘制统计图。首先利用第三方统计图插件DotNetCharting的Chart接口设置统计图的标题、横纵坐标、图表高度等参数以及统计图类型等。然后通过SqlStatement获取管网数据库中数据表的所选统计字段，将SQL条件传递给SqlDataAdapter获取数据库中符合条件的数据，并缓存在DataTable中。最后通过for循环进行分类统计，最后利用SeriesCollection类设置统计图显示的各项参数（如柱状的宽度、颜色等），结果表现见图4所示：

图4　管线/阀门信息统计

2.3管网数据维护功能

随着网络管理规模的增大，网管服务器有的处理能力降低了网络服务的可靠性。管网数据库的更新和维护是CPISS系统正常运行的必要保障，包括管网数据的添加、修改与删除等。通过Datasource选择图层，DatasetVector设置图层的矢量数据集，应用Action的CreateLine/CreatePoint方法添加管线/阀门数据，并添加到矢量数据集中，创建新的管网信息。Action类将管网、阀门等数据添加到矢量数据集中，如图5所示：

图5　管线数据维护

删除和修改数据都要先借助查询功能选中管网数据，显示在DataGridView中，对DataGridView中的对象属性进行删除或修改操作，最后更新管网数据库。

3　总结

国外一些国家对管网信息服务系统的探索较早，利用这些管网信息服务系统对城市的管网进行管理。现在，这些国家正在研究更为先进的管网管理服务系统，如全国联网、网上发布、自动探测、卫星接收、及时传递且计算机智能控制决策的现代化管网信息服务系统［4］［5］。在国内城市的建设中，随着地上空间的不断开发，可利用的地上空间越来越少，继而城市地下空间的利用越来越受到重视。而管网作为城市地下建设重要的一部分，它的规范化、科学化和现代化的管理建设变得越来越迫切。本文基于iObject技术对城市管网进行探索性研究，并设计开发实例系统，将管网数据与GIS开发系统有机结合来对管网数据进行管理和分析，为实现城市现代化建设和快速发展提供了有效途径。

［1］ 冯涛，马柯，蔡林，谢琳琳.城市综合管网信息系统设计与开发［J］. 陕西理工学院学报（自然科学版），2012，28（6）：29-33

［2］ SuperMap图书编委会.SuperMap GIS二三维一体化开发实战［M］. 北京：清华大学出版社，2013

［3］ 万青霖，段碧清，梁潇，王炜华.海洋工程设施数据化技术及应用［J］.微型机与应用，2014，33（7）：66-70

［4］ 邬群勇，王钦敏，陈涵，刘大维，基于GIS的供水管网管理与服务系统［J］.测绘科学，2006，31（4）：152-154

［5］ 张翔，王方雄，崔羽.城市三维管网地理信息系统的设计与开发［J］.测绘地理信息，2015，40（2）：17-19

Design and development of city pipes information service system Based on iObjects

Zhong Ming1， Wang Li2， Wang Fangxiong1
（Department of Computer Technology and Application， Qinghai University， Xining 810016， China）

To aim at the high complexity of the program， it uses mathematical thinking method in the process of structural design to analyze the code and find the objective laws， so as to achieve the idea of programming optimization. Using the McCabe method to measure the complexity of the program， it can be used to reduce the complexity of the program and achieve the purpose of programming optimization by programming with mathematical thinking.

Mathematical Thinking； McCabe Mothed； Program Complexity； Programming Optimization

TP311

A

1007-757X（2016）06-0070-03

钟 鸣（1995-），女，辽宁师范大学，诚实与环境学院，研究方向：GIS开发与技术应用，大连，116029

王 力（1980-），男，星际空间（天津）科技发展有限公司，高级工程师，硕士，研究方向：电子政务GIS研究，大连，116029

王方雄（1973-），男，辽宁师范大学，诚实与环境学院，副教授，博士，研究方向：WebGIS、GIS建模与集成研究，大连，116029

2016.01.20）