基于GIS校园管网信息系统的研究与设计

黄宝玉，祝 婕，张欣然

(1. 长江工程职业技术学院，武汉 430212；2. 武汉市第二中学，武汉 430010)

基于GIS校园管网信息系统的研究与设计

黄宝玉1，祝 婕1，张欣然2

(1. 长江工程职业技术学院，武汉 430212；2. 武汉市第二中学，武汉 430010)

校园地下管网是校园基础设施的重要组成部分，其运行和管理的优劣直接影响师生的工作和生活。一般院校的地下管网管理工作以后勤管理人员采用人工收集、管理纸质资料，故障时查阅图纸摸索处理的方式进行管理。而这种管理方式远远达不到高校发展的需求。因此，开发一个地下管网信息系统，对后期以此实现学院地下管网的数字化管理具有十分重要的现实意义。

地理信息系统(GIS)；校园地下管网; 需求分析;总体设计

校园管网包含的管线众多，如给水、污水、电力、电信、雨水、综合管网等。各类管线交叉纵横，形成了一个密密麻麻的地下世界。校园管网的顺利运行是师生日常生活、工作的保障。一般来说，随着社会发展以及校园现代化程度的提高，管网的数量、种类也会越来越多，对地下管网的要求也越来越高。地下管网建设与管理作为校园建设的一个重要环节，已经引起了相关部门和校领导的重视。它也为众多校园规划、相关部门日常管理、施工建设决策等提供了重要的依据。而地下管网“隐蔽性”的特点为决策的进行带来了很大困难。如何对数量繁多、分布广泛、交叉纵横的各类管线进行监督和管理，保障其运行的正常及高效以及改建和扩建是一个非常复杂的问题。由此，基于GIS的地下管网系统应运而生。

1 基于GIS的校园管网系统的必要性

目前，一般院校的地下管网管理工作主要以后勤管理人员采用传统的人工收集、存档管网纸制资料，故障时查阅图纸摸索处理的方式进行管理。但随着相关配套设施不断进行改建，管网的规模越来越庞大，管网图纸资料越来越繁杂，管线资料不断更新、修改和检索，这种人工收集、存档管网纸质资料的方式管理管线资料、数据的变更与存档不利于对地下管线档案进行实时管理，特别是当管网突发障碍或者进行临时优化调整时，后勤的实时更新、应急能力和统筹规划水平存在很大问题。所以，运用人工进行管线管理的方式显然不适合现代化校园建设的需要，必须更新传统观念，引入新的技术，在计算机的帮助下，对现有数据进行优化升级，运用科学的管理和分析，提高后勤部门的服务能力。

因此，引入地理信息系统，进行地下管网应管理应运而生。地理信息系统(GIS)是一门测量与计算机的交叉学科，包含了计算机科学、地理学、环境学、工程学、管理和统计学、测绘与遥感技术、信息处理技术等现代科学技术。它是在计算机软硬件支持下，通过对资料的收集、存储，运用GIS软件空间分析的能力对相关对象进行规划、管理、决策、研究。将它引入校园管网系统，通过设计一个基于GIS的符合校园的地下管网系统，能实现管网资料的实时更新，提高数字化管理的水平，帮助工作人员发现在单一纸质图纸上难以识别的许多问题，辅助管理者站在宏观角度来思考地下管网的管理问题，依据科学的手段对地下管网进行指挥和决策，提高效益。因此，开发一个地下管网信息系统，对后期实现地下管网的数字化管理具有十分重要的现实意义。现以长江工程职业技术学院为例，设计一个符合校园实情的GIS地下管网系统。

2 建立GIS的校园管网系统的原因与基本要求

到现阶段为止，一般校园还是采用传统的纸质文档进行地下管网的管理。该管理方法已跟不上学校的发展速度，更不能满足建设数字化校园的需要。该管理方法的落后主要表现在：

(1)地下管线准确性差。很多院校的管网图纸还是5年前，甚至10年前的图纸，现阶段的管网图纸由于人员变动或者校园搬迁等各种原因，已消失不见。这给后期进行管网维护、升级工作带来很大不便。

(2)地下管线埋设杂乱。不同的施工单位、不同的材料供应商、不同的埋设部门以及不同的埋设标准，造成了地下管线的杂乱无章。特别是在比较老的校区，新旧管线混杂，管线的复杂程度更甚。

(3)地下管线的实时更新困难。地下管网的管理沿用传统的方法，设计部门主要采用CAD图纸，施工单位验收工作不够重视，这些原因都造成了后勤部门不能得到准确的施工数据，不能对图纸进行修改补充。

(4)地下管网管理手段落伍。到现阶段为止，一般校园还是采用传统的纸质文档(图纸、表格等)进行地下管网的管理。图纸、档案种类多、数量大，随着时间的流逝，这些纸质资料会慢慢失去准确度。而且纸质档案的查询、转换工作效率非常低，资料的更新也完全跟不上学院的发展。

基于以上原因，建议引入了基于GIS的校园管网系统。对这个地下管网系统来说，应该满足如下建议要求：

(1)实用性：实用性是一个系统最终正常运转的关键，因此要求系统设计时应充分考虑建设与管理现有的管理规范和管理手段，系统要尽量做到贴近现有的管理流程和办事习惯。

(2)稳定性：系统应采用先进的软硬件平台、网线设备和主流的二次开发工具，在进行系统设计开发时也应该采用合理、科学的系统架构，确保系统能够持续的进行。

(3)安全性：系统应具有安全的网络体系，满足地下管网信息保密原则，通过对访问权限的控制，设计不同用户的访问权限，抵御非法用户的入侵，实现管网信息保密，系统的硬件也应该具有一定的容错性和可恢复性。

(4)易操作性：访问该系统的用户大部分都是普通管理人员，不具备专业的计算机知识，该系统是否能提供直观、友好的操作界面，也是评价该系统的一个重要指标。

(5)可扩展性：由于管网建设任务永无止境，该管网系统应该采用结构化的设计，必须考虑其数据、功能等方面的扩展能力，以满足管理模式的转变和业务流程的扩充与重组的需要。

3 基于GIS校园管网系统的总体设计

根据对校园管网的需求分析，现设计一个基于GIS的校园管网系统，该系统采用三层结构模式：基础数据层、数据管理层、数据应用层。基础数据层中存储所有的管线数据：历史管线、现状管线、规划管线；数据管理层是整个管网系统的数据处理层，由管线数据库、属性数据库和基础图库组成，分为图形查询(条件查询、管网信息、系统设置等)、空间分析(路径查询、管网流通等)、图形统计(距离量算、交叉口分析、地图属性等)、图形基本操作(放大、缩小、漫游、全图等)、其他(数据输出、管线设计)等6个方面。如图1所示。

该数据平台的数据处理流程如下：用户登陆系统，输入用户名和密码进行验证。如果是管理员用户，则其即可以对底层的基础数据层进行管网数据的增、删、改等操作，又可以对各种数据应用进行操作。若为普通用户，则主要可以进行数据应用层上的一些基本操作：图形查询、空间分析、图形的基本操作以及图形统计等功能。用户在分析应用层选择所需要的操作后，系统将根据所选操作生成命令，然后数据应用层将该命令进行初步解释处理后发送到数据管理层。数据管理层对该命令进行处理：进一步解析成计算机能够识别的数据，然后将命令进行分解处理，如需调用数据库中信息则直接发布消息到基础数据层中进行数据调用，将调用回来的结果数据进行分析处理后，将结果转化为用户能够识别的信息：图片、表格等再传回分析应用层，在分析应用层的输出界面进行展示。

图1 总体设计图

4 基于GIS校园管网系统的实现

成熟的基于GIS校园管网系统将以ArcEngine作为支撑平台，数据库采用Oracle9i，以ArcSDE 9i作为数据服务器，构成数据管理层进行数据调用。采用C#作为开发语言。该系统整体采用B/S+C/S的结构。在B/S结构上，所有安装了桌面客户端的用户都可以通过服务器在WEB平台上动态的访问管网信息。

前期校园管网V1.0版主要针对网络版。在网页中显示地下管网的几个关键节点数据：建成时间、管网类型等，后期再在该系统上进行扩充。该管网系统直接调用百度地图API，外部地图的搜索、放大、缩小功能主要使用JS进行实现。通过连接ACCESS数据库实现地下管网一些重点接口的数据查看和显示功能，能显示管网建设年代、管网埋设深度、埋设类型、材质、流向、占用孔数、压力值等信息。管网维护、管网事故处理、管网管理子系统等更高功能将在后续版本中实现。

[1] 邵 建. 供水管网GIS系统在管网管理中的应用探索[J].给水排水,2013(13):162-163.

[2] 刘剑锋. 基于GIS的数字校园地下管网信息系统研究[D].陕西师范大学,2004.

[3] 葛代锋. 基于GIS方法的校园地下管线数据库建立[J].内蒙古农业大学学报,2009(12):120-123.

On Research and Design of Campus Pipeline Network Information System Based on GIS

HUANG Bao-yu1, ZHU Jie1，ZHANG Xin-ran2

(1. Changjiang Institute of Technology, Wuhan 430212, China; 2. Wuhan Second Middle School, Wuhan 430010, China)

The underground pipeline network is an important part of the campus infrastructure, and its operation and management directly affect the work and life of teachers and students. The management of the underground pipeline network in colleges and universities is generally carried out by consulting the blueprints and materials manually collected and managed by management personnel and then groping for solutions. However, this kind of management is far less than the needs of the development of colleges and universities. Therefore, it is significant to develop an underground pipeline network information system in order to realize the digital management of underground pipeline network.

GIS; underground pipeline network; requirement analysis; general design

2016-11-01

长江工程职业技术学院2016年度重点课题(JKY2015-06)的研究成果之一。

黄宝玉(1982-)，男，河南驻马店人，讲师，大学，主要研究方向：项目管理与后勤服务管理。

TU990.3/TP273+.5/P208

A

1673-0496(2017)01-0021-03

10.14079/j.cnki.cn42-1745/tv.2017.01.007