给水管网地理信息系统的设计与实现

文/安理

给水管网地理信息系统的设计与实现

文/安理

文章通过用户需求分析，选择合理的开发平台和开发工具，并对系统进行设计与实现。

给水管网 地理信息系统 Mapinfo 7.0 MapBasic

给水管网的建设作为城市基础建设的重要一部分，越来越受到供水企业以及政府相关部门高度重视。如何应对社会快速发展的要求，给居民日常生活带来最大的便利，这些都是供水企业不得不面对的严峻考验。一方面，以往大多数地下管网图纸都是手工绘制的，无法在一张图上简单明了的识别整个地下管网的现状，也不可能实现数据更新；另一方面，手工绘制的管线图以纸质的形式存放，给工作人员的查询和保存带了不便，很多时候施工人员仅凭自己的记忆去进行开挖，对人力物力都造成了极大的浪费，给企业带来了巨大的经济损失和不良的社会影响；还有在建设施工中对地下管线的存在及走向不清楚而造成事故的情况时有发生，这些问题与城市建设管理发展中的矛盾日益突出，难以适应供水企业的快速发展。因此，加大信息化建设，借助日益完善地理信息系统技术来实现对地下给水管线便捷高效的管理，提高给水企业服务质量，而达到地下给水管线建设与城市的高速发展齐头并进，已成为各供水企业决策层的共识。

1 系统需求分析

结合目前供水企业的现状，给水管网地理信息系统需要把外业测量的给水管管线相关数据进行存储，然后在系统上进行查询、输出和智能分析等相关操作，为相关技术人员提供便利，为领导的决策提供有效保障。通过深入探讨和研究，总结了供水企业对系统的整体需求，大致可分为六个主要的功能模块，分别是：

（1）数据库管理功能模块，主要指管线信息以及管线附属设施的信息录入、修改、删除和完善并确认后存入图形数据库和属性数据库中；

（2）查询功能模块，包括空间查询和属性查询，可以进行基本查询和限定条件查询等,查询结果能够以数据表格或图形的形式反馈，为相关人员带来便利和有力支持；

（3）统计归纳分析功能模块，包括基本统计和限定条件统计，并以数据表格或图形的形式反馈；

（4）基本图形功能模块，主要指地形图和给水管网相关附属设施的显示；

（5）空间分析功能模块，包括爆管分析功能和横纵断面分析功能；

（6）图形报表的输出功能模块，是将用户的查询的结果以可视化的形式展现给用户。

2 相关技术背景

2.1 MapInfo平台

ArcInfo，MapInfo，MapGIS 作为目前较为主流的地理信息系统基础软件平台，各有各的优势及存在的不足，只有综合用户的需求，才能选出最合适的。综合来看，Arc Info 虽然功能强大，模块更丰富，但作为行业里的佼佼者，自然价格不菲，需要的资金投入和开发成本太高，完全超过用户的功能需求，性价比不高，而mapgis与Mapinfo相比，前者更注重于空间分析，后者则注重于制图，综合考虑，本系统选用 Mapinfo 作为主要的开发工具和支持平台进行研究区域的供水管网信息系统的开发，不但可以满足客服需求，又节约了开发成本。

2.2 MapBasic

MapBasic是建立在MapInfo平台上，致力于为满足用户不同应用程序需求而使用的编程语言。由于对MapInfo实行二次开发，进一步丰富了它的作用，能够依据编程语言对相关指令予以重复，同时能够将MapInfo与其他应用软件集成。

2.3 Erwin

ERwin的全称是ERwin Data Modeler，是CA公司的数据建模工具,支持当前各类流行的数据库系统。ERwin具有很强的灵活性，能够创造多层次的模型结构，诸如逻辑、物理乃至更高级别。

3 系统的设计与实现

3.1 系统设计的基本方法

该给水管网地理信息系统采用面向对象设计方法。面向对象不同于面向过程中的按照步骤进行逐一编程设计，而是将整体细化成独立的抽象个体，这些个体可能是某个功能或某个结果。

3.2 系统总体架构设计

C/S结构，实际上就是广为人知的客户机和服务器结构。给水管网是民生基础建设，给水管网信息属于国家规定的必须高度保密的信息种类之一，C/S结构一般建立在专用网络上，局域网使用GIS系统，可以做到对信息安全的高度控制。还有，B/S结构在网络访问速度上的要求也更高，而C/S结构则很少考虑。因而采用C/S结构是更好的选择。

系统的体系结构包括：数据库层、数据服务层、业务平台层、业务应用层、数据表现层。

4 系统数据库设计

4.1 管线空间信息数据库设计

建立以阀门井、三通、四通、消防栓和弯头为节点，通过给水管网来连接的城市给水管网地理信息系统空间数据模型可以为管网的设计、施工和改造等提供有效的支持。给水管网包括干管和支管、以及给水管线附属设施，包括三通、四通、弯头、阀门井和消防栓等。

结合供水企业的实际情况，系统中将空间数据类型抽象为点状地物、线状地物、面状地物、地物标注以及由简单地物组成的复杂地物。

点状地物：管点（包括阀门井、检查井、消防栓、弯头、直线点）

线状地物：干管、支管、道路、废管等

面状地物：江河、绿化带、加压站、厂区等

地物标注：建筑名称注记、道路名称注记等

4.2 属性数据库的设计

对空间数据进行收集以后，对其属性的数据予以输入，数据应当更加丰富多样，因为GIS的数据库不仅包括空间数据库，还有属性数据库，只有两者形成良好的衔接，彼此之间数据进行调用才有实现的可能，也只有如此才能够不断完善GIS的功能。

本系统所涉及的属性数据主要包括各种给水管线及相关附属物的数据，如管线包括一般地下管线、地上管线和废弃管线等。管材包括球墨铸铁管、钢管、玻璃管等。管线属性包括管径、管长、埋深、埋深坡度、高程等数据。系统属性数据库分为系统数据字典表、信息概况表、数据关联表等三大类。

5 结束语

系统目前基本满足了该供水企业对管线的管理需求，不仅可以为企业节约了人力和财力成本，而且为企业的长远发展提供了技术保证。该给水管网GIS系统的建立，为企业信息一体化打好基础，未来可以与企业的SCADA系统（数据采集与监视控制系统）、水费计算和收缴系统、企业办公系统等相结合，在系统内实现企业所有部门的办公需求，为企业员工带来最大的便利，为企业领导者的决策提供最有利的支持。

作者单位南充康源水务（集团）责任有限公司 四川省南充市 637000