基于ArcEngine的地下管线信息管理系统的设计与应用

崔磊，钱林，陈廷武

(1.北京市测绘设计研究院，北京 100038； 2.城市空间信息工程北京市重点实验室，北京 100038)

1 引 言

地下管线是城市运行的生命线。作为城市基础设施的重要组成部分，城市地下管网数据库建设和统一化管理尤为重要。2015年4月，北京市政府启动北京市地下管线基础信息普查工作，要求按照相关技术规程，对地下管线进行探测、补测，重点掌握地下管线的规模大小、位置关系、功能属性、产权归属、运行年限等基本情况。现行《地下管线探测技术规程》DB11/T 316-2015将地下管线划分成9大类，若干小类，按照GIS数据组织要求，规定了管线数据库的结构，元数据的格式等内容，原有的数据处理软件不能满足新技术规程的要求，开发新的地下管线信息管理系统，实现数据采集、编辑、检查验收、成果输出等全过程、一体化、信息化管理势在必行。本文基于ArcEngine和数据库开发技术，以管线数据、地形图数据、影像图数据、元数据等多源数据为基础，以点、线、面为基本单元，开发了地下管线信息管理系统，实现了管线数据的录入、编辑、查询、统计、分析、检查、输出等功能，为北京市地下管线基础信息普查工作提供了软件平台和技术支撑，为城市地下管网数据信息化管理和服务提供了保障。

2 系统总体架构

2.1 开发运行环境

系统采用C/S架构模式，采用ArcEngine 9.3组件开发，开发平台为Visual Studio 2005，开发环境为C#。空间数据库与属性数据库分别采用Geodatabase 9.3与SQL Server 2005，客户端部署在Windows XP或Windows 7及以上操作系统中运行。系统总体架构如图1所示。

图1 地下管线信息管理系统总体架构

其中，基础设施层包括系统软件和硬件设施，数据层包括内业采集处理的空间数据库和系统数据库，为数据采集与处理提供了数据支撑。中间层依托ArcGIS技术体系进行系统搭建，并实现了普查数据处理的基础构建。在应用层，实现了信息管理系统的业务功能和相关模块。

2.2 数据库结构设计

数据库结构设计包括空间数据库结构设计和系统管理数据库结构设计两部分。空间数据库存储了9大类管线数据以及元数据信息，每一类管线数据又分为管线点数据、管线段数据、管线设施面数据、管线辅助线数据及管线注记数据。地下管线要素存储在45个数据层中，表1为数据分层与命名汇总表。地下管线要素数据层的命名采用要素种类+几何类型的命名方式。要素种类是指9种管线，几何类型包括P(点)、L(线)、A(面)、T(注记)、FZL(辅助线)。

数据分层与命名表 表1

空间数据库中存储管线要素的空间信息和属性信息。表2列出管线点数据表结构，其他类型数据表结构略。

管线点数据表结构 表2

系统管理表设计包含网络化数据作业处理中的保障系统运行、业务规范操作流程的所有数据，其中包括用户表、权限管理表、日志表等。

3 系统实现

地下管线信息管理系统包括系统功能模块、数据录入成图功能模块、数据批量自动化处理功能模块、数据一键检查功能模块、多样成果输出模块等。

3.1 系统总体功能

地下管线信息管理系统包括数据录入、编辑、处理、查询统计、数据合并、检查、导入导出、测量、定位、用户管理等9大功能模块。系统功能模块如图2所示。

3.2 数据录入成图

根据管线点表和管线段表数据结构设计录入项，建立对应项的数据字典，数据录入时系统自动判断录入内容是否完整、合理、并给出智能提示。数据录入时可以同步建立连接，实现图形的同步绘制与显示。录入下一点时，软件自动继承同种管线上一点信息，减少录入工作量，提高效率。管线数据录入界面如图3所示。

图3 系统数据录入界面

3.3 数据批量自动化处理

为了解决管线数据处理过程中复杂耗时的问题，提高数据质量，系统设计了多个批量自动化处理功能，如：自动流向、自动绘制方沟辅助线、自动生成小室边点及内部连线、自动归算埋深、自动修改偏心井点号、批量合并数据等。在处理小室边点数据时，如图4所示，通过设计如下算法实现：①通过拓扑计算获取与小室相交的同类同线号管线；②计算交点坐标；③根据交点坐标生成小室边点；④重构内部连线；⑤属性赋值。

图4 系统自动处理小室边点的过程

3.4 数据一键检查

基于规则库构建技术，实现管线数据的自动化检查，包括完整性检查、逻辑一致性检查、要素表达检查、拓扑检查、数据结构检查，形成检查报告，并对检查到的记录进行标记，同时提出建议修改措施。如果项目要求发生变化或者相关技术规范已经修订只需对规则库进行调整，不必对整个系统进行重建。系统检查功能配置界面如图5所示。

图5 系统检查功能配置界面

3.5 多样成果输出

根据相应技术规程，结合工程需求，设计了多种格式的成果输出功能，如各类图表、坐标文件、图形交换文件、数据库文件、GIS数据等。具体成果输出类型如图6所示。

图6 系统成果输出类型

4 系统应用

地下管线信息管理系统界面如图7所示。图中加载了 3 000 km管线数据，系统支持叠加显示地形图、影像图等数据，支持管线自定义符号、线型显示。通过在北京市地下管线普查项目中的实际应用，并不断地进行系统完善和优化升级，数据浏览顺畅、系统运行稳定，体现了系统在地下管线数据管理和应用的显著优势，为北京市地下管线普查工作顺利开展和城市地下管网信息化管理提供了保障。

图7 地下管线信息管理系统界面

5 结 语

基于ArcEngine组件式接口开发、数据库和GIS等技术，结合多年来项目经验，设计开发了地下管线信息管理系统，系统实现了地下管网数据录入、编辑处理、查询统计、检查分析、成果输出、用户管理等功能模块的一体化设计与管理，在北京市地下管线普查实际生产中得到了成功应用，为北京市地下管线普查工作顺利开展提供了管理平台和技术支撑，系统还可应用于管线竣工测量、管线探测等其他工程项目中，对于其他城市地下管网信息系统建设具有一定的借鉴意义。