基于GIS的地下管線系統設計和建設研究摘要我國自上世紀八十年代地下管線的管理就受到了國家的重視，這在城市的發展中也發揮著決定作用。通過對比初期不難發現，經過從初步建立到現在的不斷發展完善的過程，我國城市地下管線也形成了一定的自己的管理制度和管理框架。城市地下管線是一個城市發展的基礎，由于我國人口非常多，城市的規劃建設任務特別重，而我們目前的規劃水平仍處在發展階段，城市的規劃設計不夠合理，而經濟的發展卻又非常之快，這些問題就限制了城市化的發展。其中，地下管線作為城市市政基礎設施的重要組成部分，需要我們不斷改進現有的歷史遺留問題，完善地下管線系統的建設也成為一個重要環節。因此有必要加強城市地下管線管理工作方面的本文以天津市開發區的發展現狀為背景，在地下管開發區地下管線工程信息集中統一發展，建立地下管線管理應用信息系統，實時更新開發區地下管線信息，實現全區地下管線信息共享，開發區規劃發展提供信息方 1.1研究背景及研究意義 3 3 4 4 4第二章文獻綜述和概念界定 522.1概念界定 52.1.1GIS(地理信息系統) 5 52.1.3SOA(面向服務的架構) 62.2文獻綜述 62.2.1國內研究現狀 62.2.2國外研究現狀 7第三章需求分析 3.1基本需求分析 83.1.1數據標準建設需求 83.1.2滿足管線普查和數據艱苦需求 83.1.3滿足管線規劃管理與設計的需求 83.1.4滿足管線管理的長效機制需求 83.1.5滿足管線權屬單位管線數據共享的需求 93.2業務需求分析 93.2.1業務審批模式轉變的需求 93,2,2管線數據動態更新機制 93.2.3管線數據共享交換機制 9第四章系統設計 4.1設計原則 4.2結構框架 4.2.1登錄系統 34.2.2系統界面及各功能區的介紹 參考文獻 1.1研究背景及研究意義排水、燃氣、熱力、電力、電信、工業管網組成的空間體系。是保證城市生產、生脈";也是城市規劃、建設和管理的基礎資料和公眾共享的信息資源。由于城市發展飛速，許多方面的管理都跟不上進度，地下管線的的規劃與數據管理亦如此，時常會造成停水、停氣、停暖、通信中斷等的事故。這就要求我們需要盡快完善城市近年來，天津市濱海新區開發區(下文統一簡稱為“開發區”)城市發展迅速，規模也在不斷地擴大，作為城市重要基礎設施的地下管線也越來越龐大而密集，特別是開發區的一些新建立的工業區正處在基礎建設的高峰期，現在管線的管理方式和數據的精度情況都不能滿足開發區快速發展的需求。為了全面掌握和摸清開發區地下管線的現狀，加強城市地下管線的規劃建設管理，建立城市地下管網信息化管理系統，進一步完善城市功能和地下管線管理的信息化水平。需要在地下管線普查工作的基礎上實現對開發區地下管線工程信息集中統一管理，建立地下管線管理應用信息系統，動態更新地下管線信息，實現全區地下工程信息共享，為地下空間規4劃管理和城市建設提供準確的信息服務。1.1.2研究意義本文主要目的是通過創建一個完善的系統來解決城市地下管線中存在的一些問題：規范業務管理辦法，解決市政管線建設業務漏報、瞞報、不規范的問題；通過業務流程明確數據管理要求，實現地下管線數據的動態更新；結合統一的地理空間框架體系和數據中心，實現地上地下地表、過去現在將來一體化的管理與應用；以數據中心為基礎，統一共享應用服務模式，實現管線規劃、建設、竣工、檢測、運營、服務的全生命周期信息管理與應用。1.2研究內容本文根據天津市濱海新區開發區具體的情況，以云計算技術為基礎，以管線數據中心為核心，以行業用戶為節點，建設集地下管網數據采集、數據應用服務、及監控為一體的綜合管網信息系統，將開發區的地下管理方式朝著數字化、智能化方向發展。做到統一的數據標準、統一的數據庫、統一的共享系統。無論數據管理辦法還是業務管理辦法也都要統一。1.3論文結構本文共分五個章節，章節結構如下：第一章：緒論。概括本課題的背景與意義、研究內容以及本文的結構框架。第二章：相關技術介紹以及國內外研究。介紹本課題所涉及到的專業技術，包括GIS(地理信息系統),CAD,SOA(面向服務的框架)。第三章：需求分析。本文通過基本需求和業務需求兩大方面分析設計此系統的第四章：系統設計。本章主要介紹此系統的各個功能塊以及其功能。第五章：總結與展望。52.1概念界定2.1.1GIS(地理信息系統)(1)定義(2)優勢(1)定義(2)優勢6(1)定義SOA(面向服務的架構)是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元(稱為服務)進行拆分，并通過這些服務之間定義良好的接口和協議聯系起來。接口是采用中立的方式進行定義的，它應該獨立于實現服務的硬件平臺、操作系統和編程語言。這使得構建在各種各樣的系統中的服務可以以一種統一和通用的方式進行交(2)優勢化。系統架構一直在不斷進步，與商業保持高度一致。系統設計師與商家很早就認識到將技術與商業流程相協調的重要性，包括充分應用并合理化技術資源，以及為但是更重要的是，它關注整個企業和全部的商業流程并提供了做出技術決策的背景2.2.1國內研究現狀我國城市地下管線包括城市范圍內供水、排水、燃氣、熱力、供電、管溝、工業管線及其附屬設施等八大類30多種。地下管線的規劃建設與安全高效運營以及規范化的維護管理是構建節約型社會的基礎。也是城市防災、減災、防范突發事故的安全保障。1996年建設部科技委地下管線管理技術專業委員會成立。1998年1月，“數字地球”的提出引起了各國關注，數字化成為大家的關注點，大部分城市建立了適合自己實情的地下管線管理系統。到2005年，我國全面進行地下管線普查的城市超過200個，占全國城市數量近三分之一。目前，地下管線信息管理系統功能日7趨齊全，即可實現信息共享，更新起來也很便捷。但，城市地下管線信息化地區發展不均衡，地下管線的信息化工作程度仍然較低。這就說明我們的技術標準仍然不完善，歷史遺留問題依然沒有得到全面的解決。上世紀八十年代我國就開始重視地理信息方面的工作。以1980年中國科學院遙感應用研究所成立全國第一個地理信息系統研究室為標志，為之后全國內展開地理信息系統的研究和應用奠定了基礎。90年代起，隨著經濟的不斷發展地理信息系統也得到了不斷地完善，不斷朝著實用化發展，為城市的規劃發展做出了重大貢獻。為城市96年以后，便是我國GIS的產業化階段了。地理信息系統的發展大致可劃分為四個階段：(1)60年代為初期，屬于開拓階段，這一階段的發展以處理空間數據為基礎，例如統計人口、資源普查。這一階段的發展大多是政府的需要和專家的興趣為主。國際上的交流比較少。(2)70年代為發展期，屬于鞏固階段，這一階段也算是地理信息系統真正發展的階段。個人關注地理信息系統的開始增多，出現了許多的模式的系統軟件，這一階段的系統數據處理的較之前快、容量也增多。專業的培訓和專業化的人才也得到大幅(3)80年代為進一步發展時期，也稱為試用階段。這一階段地理信息系統接觸的領域不斷地擴大，例如資源、環境保護方面提供了許多的信息數據；再商業服務方面和政治領域劃分方面也提供了一定的幫助。人們也將GIS與RS結合用在解決全球性問題上，如全球性沙漠化、核擴散等問題上。(4)90年代以后形成了地理信息系統用戶時代，GIS應用面更加的廣泛，也形成了產業化階段。現在的GIS研究內容已擴展到空間信息分析的新模式和新方法、空間關系和數據模型、人工智能等方面。國家級乃至全球性的地理信息系統已成為公眾關注的問題。83.1基本需求分析我們所要建設的系統是要對開發區現有的復雜、多樣的管線數據和相關的空間數據進行管理和分析。這就要求我們要建立適合我們實情的數據標準，并且以這個標準為基礎，對所有數據進行重組，這是本系統建立的基礎和前提，但這個標準必須要復合國家和地方的相關法律法規和技術標準。針對開發區的特點及本單位的管線信息化建設目的和需求，制定并形成具有開發區特色的數據標準和相關規范。3.1.2滿足管線普查和數據艱苦需求目前開發區管線數據陳舊，不能滿足現有的管線應用和分析，開發區于2014年組織各權屬單位開展開發區地下管線的普查工作，將解決管線數據的資料不全，需要建立一套滿足管線數據的管理、更新、應用信息系統，從而將普查成果進行入庫。3.1.3滿足管線規劃管理與設計的需求目前，開發區地下管線的設計和管理過程仍然與基礎數據庫隔離，導致工作效率非常低，因此系統在完善數據庫的基礎上滿足地下管線的規劃、建設、管理等功能發展的趨勢。3.1.4滿足管線管理的長效機制需求建筑單位施工完成之后，由有資質的測繪單位測量獲取數據。經本單位負責人檢測合格后方能入庫，并更新到地下管線系統中。建立管線管理的長效機制，主要就是指地下管線系統中數據的實時更新，保證系統中數據的準確性，為之后開發區的發展提供精確地數據。93.1.5滿足管線權屬單位管線數據共享的需求地下管線數據系統的建立與完善為之后數據信息的共享做了基礎，數據庫的完善后，為了能給開發區的規劃建設提供幫助，系統的信息數據的共享便成為我們的關注點。這就要求我們建立系統的時候，要建立與其他相關單位共享數據的端口，為其他規劃單位提供信息數據共享的能力。3.2業務需求分析在管線現狀數據庫的基礎上，建立管線專網，在專網環境下建立管線在線審批模式。在安全機制保證下，管線專業公司在線提交管線路由和竣工的申請，局內審批人員通過強大的輔助分析功能，合理的規劃設計管線路由，并對竣工資料進行數據合理性檢查，保證管線數據的現實性和正確性。為了提高數據的更新準確度和減少各部門之間溝通協調的工作，需要制定關于數據更新流程的方案，要結合好地下管線的規劃、建設、管理等環節的要求，為后期的數據更新工作打好基礎。為了達到和專業管線權屬單位之間的數據交互共享，在提供給專業管線單位使用管線共享展示系統的同時，也要求專業管線單位將他們的管線數據提交給管理單位，各單位的管線數據變化時應及時上報并在系統中更新。各管線權屬單位與管理單位應及時溝通協調，保證地下管線信息更新及時并共享。第四章系統設計可靠安全性、開放性、標準性、動態更新性。其中，完整性是指本系統是開發區地下管線系統中功能的完整，該系統應該提供日常工作所需要的所有基礎數據和各種功能；可靠安全性是指該系統提供的數據要安全、可靠，因為它擔負著為城市規劃建設提供信息輔助。開放性是指考慮到將來本系統與其他系統的記成和系統本身的升級，需要留有必要的現有和二次開發的接口，以保證系統的開放性；標準性是指系統的設計既要符合國家相關法律法規的要求，又要滿足開發區的現狀需求；動態更新性是系統中的數據要保證可實時更新，實現管線的設計、審批、測量以及入庫4.2結構框架本系統的總體思路為“以管理為導向，以數據為核心，以可更新為重點，以整合為手段”。4.2.1登錄系統點擊地下管線應用系統圖標啟動系統(圖4.2.1-1),彈出系統登錄界面(圖地卞管線綜合管理應用系統地卞管線綜合管理應用系統圖4.2.1-2系統登錄界面示意圖4.2.2系統界面及各功能區的介紹系統主界面(圖4.2.2-1)主要包括系統菜單欄及工具欄、主地圖窗口、鷹眼圖和圖層控制樹、狀態欄等。窗口標題欄下方的水平欄是系統的主菜單，包括所有系統功能，包括文件、系(1)文件系統調圖地圖操作查詢統計地圖標注管線分析管線應急地圖編輯疊加打開默認地圖文件菜單里的功能包括疊加數據、地圖服務、打開文件文件系統調圖地圖操作查詢統計地圖標注管線分析曰點線緩沖矩形多邊形圖幅道路興趣點工程名稱CAD圖框取消空間調圖條件調圖CAD范圍調圖取消調圖(3)地圖操作地圖操作查詢統計地圖標注管線分析管線應急地圖編輯數據輸出檢查入庫數據管理距離(標注)距離面積(標注)面積清除圖層可選性(4)查詢統計查詢繞計地圖標注管線分析管線應急地圖編輯國自興點這一塊功能區就為我們做規劃設計提供了很多種查詢的方式，并可以查詢各種情況(5)地圖標注檢查入庫數水平垂直屬性信息標注設置保存讀取標注選擇修改清除標注清除痕跡凈距標準扯旗標注坐標標注管線標注管點標注地圖操作查詢統計地圖標注管線分析管線應急地圖編輯數據輸出文件系統調圖地圖標注包括凈距標準，扯旗標注、屬性標注、信息標注、坐標標注、管線標注、觀點標注以及標準管理。為數據圖形做好標注更便利于我們后邊的分析數(6)管線分析×分析(視圖)分析(標注)清除分析(視圖)分析(標注)清除分析清除分析清除分析范圍碰撞清除自定義當前視圖全地圖清除管線分析分為橫斷面分析、縱斷面分析、水平凈距分析、垂直凈距分析、碰撞分析以及流向分析。只有對數據圖形進行多方面分析才能得出更準確的結論，為開(7)管線應急初始化分析清除分析設置初始化分析設置清除(8)地圖編緝口回區圖-8地圖編緝功能區示意圖這一塊功能在整合匯總各種數據經常使用到。(9)數據輸出肀口回絲圖-9數據輸出功能區示意圖此次設計在數據輸出方面，將現有的輸出方式都容納進來了。包括輸出圖片、輸出標準點線表、輸出CAD數據、輸出GIS數據以及輸出任務單。(10)檢查入庫區加載圖-10檢查入庫功能區示意圖(11)數據管理文件系統調圖地圖操作查詢統計地圖標注管線分析管線應急地備份恢復(GDB)恢復(MDB)圖形數據管理圖-11數據管理功能區示意圖檢查入庫與數據管理也是此次設計的一個重點。隨著開發區的快速發展，地下管線數據的原始處理方式已經跟不上現在規劃建設的速度，就要求我們盡快將原始數據圖形收集、匯總、整合并分析，發現開發區以往規劃中的一些問題，也為以后的規劃提供經驗。鷹眼圖的功能主要提供了鷹眼視圖與系統主數據視圖之間的雙向聯動，達到快速進行數據瀏覽的目的。系統圖層控制樹主要進行圖層的加載、顯示及添加本地圖層、瀏覽圖層屬性等操作。顯示了系統的數據組織，以樹的形式表示。狀態欄顯示了系統的常用信息，包括當前激活的操作提示、當前鼠標所在的地圖位置坐標、當前地圖中心點坐標、當前比例尺以及當前登錄的用戶信息。第五章總結與展望地下管線是一個城市的“生命線”,掌握和摸清城市地下管線的現狀是城市規劃、建設和管理的需要，也是抗震、防災和防止城市建設發生管線事故的需要。建設城市綜合地下管線信息系統也就成為所有城市保護自己“生命線”的必經途徑。通過大量閱讀國內外的文獻并對其進行分析，結合開發區的發展方針以及地下管線現狀，取得了以上的研究成果，總結如下：(1)傳統的管理方式以人工管理方式為主，工作效率低，提供的數據不精確，導致施工過程中經常出現嚴重事故。如今國際社會發展迅速，我國經濟也在快速的崛起，我國的建設需求增強，而城市的地下管線建設又是一個城市建設發展的基礎，這就要求我們必須要摒棄傳統的管理方式，要提供更加精確的數據圖形。(2)本文