松山湖地下管线系统总体设计方案.doc

东莞松山湖东莞松山湖综合地下管线信息系统综合地下管线信息系统 总总 体体 设设 计计 方方 案案 文档编号：文档编号：受控编号：受控编号： 编编 写：写： 校校 对：对： 审审 核：核： 批批 准：准： 说明：由项目经理保管，并交总工办备案 广州城市信息研究所有限公司广州城市信息研究所有限公司 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 1 目目 录录 1.引言引言3 1.1.编写目的及适用读者3 1.2.项目背景3 1.3.定义、缩写词3 1.4.参考资料4 2.任务概述任务概述5 2.1.目标5 2.2.运行环境5 2.3.需求概述6 2.3.1.系统需求6 2.3.2.要求UPIS达到的目标.6 2.4.条件与限制7 3.总体设计总体设计8 3.1.系统目标8 3.2.系统流程8 3.3.设计思路8 3.4.系统总体结构9 3.5.基础数据层设计10 3.6.数据管理层设计10 3.7.分析应用层设计12 4.接口设计接口设计14 4.1 外部接口14 4.2 内部接口15 5.数据库结构设计数据库结构设计16 5.1.数据库设计思想16 5.2.数据库逻辑设计16 5.3.1.数据库的构成17 5.3.2.地下管线数据设计18 5.3.3.基础地形和规划信息19 5.3.4.时态GIS 19 6.系统功能模块设计系统功能模块设计20 6.1.数据管理层20 6.1.1.数据监理20 6.1.2.数据入库22 6.1.3.动态更新24 6.1.4.系统管理27 6.1.5.对外服务29 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 2 6.2.分析应用层31 6.2.1.数据查询32 6.2.2.空间分析33 6.2.3.管线工程综合38 6.2.4.管线工程辅助设计39 6.2.5.其他功能40 6.2.6.实现方式设计40 7.运行设计运行设计41 7.1.运行模块的组合41 7.2.运行控制41 7.3.运行时间41 8.出错处理设计出错处理设计42 8.1.出错输出信息42 8.2.出错处理对象42 9.维护设计维护设计43 9.1数据维护43 9.2数据备份与恢复43 9.3功能维护43 修改记录： 序号版本号修改时间修改概要修改人 1 2 3 4 5 6 7 8 9 说明：版本号按 01,02,03 编制。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 3 1.引言引言 综合地下管线信息系统将以地下管线探测与综合性信息系统建立为突破口， 提高城市现代化管理水平，解决城市发展速度加快与城市规划、建设管理手段 较为落后的矛盾。逐步使城市建设管理进入规范化、标准化、数据化与网络化 的新阶段，产生较大的社会、经济效益。 1.1.编写目的及适用读者编写目的及适用读者 编写目的：编写目的：本总体设计说明书的编写目的是说明程序系统的设计考虑，包 括程序系统的基本处理流程、程序系统的组织结构、模块划分、功能分配、接 口设计、运行设计、数据结构设计和出错处理设计等，以向整个设计期提供关 于程序系统的逻辑和数据功能实现方式的总体描述。设计阶段将以此为核心文 档。 适用读者：适用读者：软件开发者。 1.2.项目背景项目背景 由于城镇建设发展速度快，城镇规划和建设管理的任务越来越繁重，压力 也越来越大。管线是城镇的重要基础设施，它的准确、完整与否，直接影响着 城镇的规划、建设和管理。经济的增长、人口的压力与现代化的城镇建设使得 中国绝大多数城镇道路不堪重负。由于我国科学技术与管理发展的历史原因， 我们对城镇建设基础信息的规范化、标准化与数字化重视不足，目前所使用的 地形图、地籍图、规划方案、管线等资料大都是纸上记录或者孤立的 CAD 文件， 很不完整也不规范。大大增加了城镇管理的工作量，降低了管理的科学性、准 确性与效率。 本总体设计说明书所针对的软件系统是：“东莞松山湖综合地下管线信息 系统”，以下用英文简称 UPIS 表示。 1.3.定义、缩写词定义、缩写词 UPIS：综合地下管线信息系统。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 4 入库人员：负责数据的入库和数据交换的输入/输出操作的有关人员。 最终用户：东莞松山湖 软件开发者：广州城市信息研究所有限公司，后面简称城信所。 系统管理员：软件客户指定对系统进行日常系统维护、数据管理的专业 计算机人员 。 1.4.参考资料参考资料 1地下管线普查技术规程，城信所 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 5 2.任务概述任务概述 2.1. 目标目标 UPIS 以实现地下管线的动态管理，为管线工程实施提供现势性的高精度的 地下管线数据，为城市发展提供决策支持信息为目标，力图使地下管线管理形 成一个良性循环，即：科学的规划管线工程正确实施 现势的地下管线 信息科学的规划。 2.2. 运行环境运行环境 1) 硬件环境 快速以太网络系统和因特网 Intel Pentium III/IV 高档微机组成的客户端 高性能数据服务器和 Web 服务器 绘图仪 数字化仪（可选） 扫描仪（可选） 2) 软件环境 网络操作系统：Windows 2000 或 Windows XP 客户操作系统：Windows 98 或 Windows 2000 或 Windows XP GIS 平台： ArcEngine 数据库管理系统：Oracle 9i ArcSDE 9 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 6 2.3. 需求概述需求概述 2.3.1. 系统需求系统需求 2.3.1.1.2.3.1.1.竣工测量数据的采集与地下管线数据库的更新竣工测量数据的采集与地下管线数据库的更新 随着城市建设的不断发展，管线工程的建设也将不断进行，这些建设产生 的新的管线信息，需要加入地下管线数据库，不断补充和更新数据库中的内容， 保证数据的现势性。松山湖需要尽快建立竣工数据采集的标准，这里的标准包 括内外业技术规程，并且进行数据的内业录入。 2.3.1.2.2.3.1.2.信息查询、空间分析与综合应用信息查询、空间分析与综合应用 最终用户为了寻找管线规划管理工作的科学依据，需要检索地下管线数据 库中的信息，要求提供各种形式的检索方法（如任意区域查询、缓冲分析等）； 在信息检索的基础上有必要对管线的空间位置关系进行分析，如设施埋设深度、 管间水平净距/垂直净距等，以满足规划综合的空间分析要求；也还需要掌握管 线长度和设施数量情况，了解城市管线的总体布局。 2.3.1.3.2.3.1.3.满足开放性要求且提供与城市建设信息系统的切换接口满足开放性要求且提供与城市建设信息系统的切换接口 UPIS 是城市建设信息系统的一个子系统，UPIS 必须备与城市建设信息系 统进行数据共享的能力，同时也要具备查询基础地形图信息、与管线专业权属 单位的专业管线信息系统进行数据共享等功能。 2.3.2. 要求要求 UPIS 达到的目标达到的目标 1) 提供支持“数据监理-数据批量入库”的完整软件解决方案； 2) 提供动态管网数据的监理和入库的现状数据更新的软件解决方案； 3) 提供和地下管线规划管理业务一体化的办公方案； 4) 提供丰富的管线编辑功能，和智能化的属性编辑功能； 5) 提供满足多种业务需求的综合管网分析功能； 6) 提供多种形式的查询统计功能； 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 7 7) 提供满足国家规范的图件输出，报表输出，多种文件格式输出功能； 8) 提供管线定位功能，施工图设计审查功能，验线竣工管理功能，统计查 询分析功能； 9) 在界面和功能的开发上，要面向规划管理，符合工程设计习惯，使系统 容易掌握和使用。 2.4. 条件与限制条件与限制 略。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 8 3.总体设计总体设计 3.1. 系统目标系统目标 探讨有效的管线管理机制和寻求新的管线系统建设技术。实现实地探查、 测量与成图一体化的管线更新方案；外业勘测、内业录入成图和建立信息系统 的一体化建库方法，建立“数据转换与监理入库相结合、现状入库与竣工测量 相结合、规划审批与现状信息相结合”的系统建设一体化模式，为城市综合性 管线信息系统的建设提供先导和示范作用。 3.2. 系统流程系统流程 UPIS 体现了 GIS 技术以数据为核心的思想，UPIS 的流程经过数据采集、 数据检查、入库成图、综合应用、动态更新等阶段，系统的整个流程如下图： 地下管线数据 库 业业业业 业业业业 业 业 业 业 业业业 业业业业 业业业 业业业业业 业业业 业业业业 业业业业 业3.1 业业业业 业业 业业业业 Web 业业 业 业业 业业 业业 业业 业业业业 3.3. 设计思路设计思路 （）为确保 UPIS 数据的现势性，在对原有数据进行转换与数据入库的 同时，必须同时开展竣工测量及现势数据入库的工作。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 9 （）UPIS 的辅助图形数据必须包括规划地下管线、规划道路红线、河道 蓝线、现状道路边线和中线，这些信息是系统进行各种分析的重要依据。 （）以地理信息系统技术为核心，实现任意断面自动生成与分析、网络 分析、管线工程规划综合、管线工程辅助设计等具有空间决策支持或专家系统 雏形的分析与设计功能。 （）可结合 WEBGIS 技术，实现远程办公和信息发布。 （）为相关的建设单位提供管线信息服务，实现先进技术与实用、效益 的统一。 3.4. 系统总体结构系统总体结构 本系统采用三层结构模式，即：以规划管线数据、现状管线数据、历史管线 数据、规划道路红线数据、河道蓝线数据、现状道路数据等组成的基础数据层； 以综合地下管线数据库、规划办公信息库和基础地形图库组成的数据管理层； 以综合地下管线信息系统为平台的系统分析应用层。见下图： 规划管线 数据 现状管线 数据 历史管线 数据 规划道路 红线数据 河道蓝线 数据 现状道路 数据 综合地下管线 数据库 基础地形 图库 规划办公 信息库 综合地下管线信息系统平台综合地下管线信息系统平台 图形查询 与统计 空间分析管线工程 综合 管线辅助 设计 管线规划 报建 分析应用层分析应用层 数据管理层数据管理层 基础数据层基础数据层 图 3.2 UPIS 系统总体结构图 上图所示的系统三层结构中，数据层指明了数据的来源，管理层指明了数 据的组织管理模式，应用层则说明了系统功能的划分。数据管理层包括综合地 下管线数据库及其管理系统，对于规划办公信息库和基础地形图库在 UPIS 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 10 中只涉及调用；分析应用层包括基于综合地下管线信息系统平台的各种管线综 合应用功能。 3.5. 基础数据层设计基础数据层设计 基础数据层主要讨论空间数据库中存储数据的内容、组织方式和存储机制。 （）数据的内容 地下管线数据包括了现状管线数据、规划管线数据、历史管线数据，而主 要辅助数据包括了规划道路红线数据、河道蓝线数据、现状道路数据，这样就 构成一个完整的地下管线数据库；同时系统使用基础地形图库作为系统背景图， 还必须考虑使用规划信息数据，包括总体规划、分区规划、控制性详细规划等 规划成果数据，用地红线等规划控制数据以及规划业务文档、城建档案等规划 管理数据。 （）数据的组织 建立一整套完整的数据标准（分层、结构、编码）使空间数据在数据库中 按“子库大类小类”的原则组织，根据数据用途和类型对数据进行 分级细化，增强整个数据库的逻辑性，提高数据的访问效率，使用户可以方便 地提取各类专题信息实现不同类型数据的叠加调用。同时对数据库中的数据以 实体为单位建立时间索引，以增量的形式记录实体的变化，在用户可以方便地 实现历史数据的同时，大大地节省了数据存储所需要的空间。 （）数据的存储机制 根据数据格式的不同采用不同的存储机制。对于矢量数据采用 SDE 提供的 GEODATABASE 模型对数据建模，通过面向对象的技术将数据库对数据的操 作细化到具体的某一个空间实体。 3.6. 数据管理层设计数据管理层设计 数据管理层是以综合地下管线数据库为基础，为保证地下管线数据库的正 常运转而开发的系统平台。本着这个原则将数据管理层细化为数据监理、数据 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 11 入库、动态更新、系统管理、元数据管理、对外服务几个模块。以下对这几个 模块做简要地描述，后面的第六章将就这几个模块的具体实现做详细地论述。 （）数据监理 外业探测的数据由于各种原因导致数据存在着问题，而地下管线数据是信 息系统正常运行的基础，所以外业探测的数据不能够直接进入到综合地下管线 数据库中。通过使用人工对数据进行检查效率太低，为了提高数据入库效率， 本系统设计计算机逻辑查错功能，使得用户能够快捷、明确地指出勘测数据的 信息遗漏、对应关系错误等问题，保证进入综合地下管线数据库的数据是准确 无误的。 （）数据入库 提供高度自动化的数据转换入库程序，以地下管线探测及信息化技术规 程和国家现行规范作为计算机成图的标准，通过计算机将勘测处理后的 中间数据自动生成相应的管线数据送入地下管线数据库。能够接收管线规划方 案和设计方案的图形交换格式作为其他辅助数据。 （）动态更新 现代化城市建设速度不断加快，地下管线的分布情况也在不断变化，地下 管线数据库作为综合地下管理信息系统的核心，必须实时更新才能保证它的正 确性和现势性，动态更新功能保证综合地下管线信息系统的正常运行，在城市 的规划建设中发挥更重要的作用。 （）系统管理 系统管理模块的功能包括安全管理、数据备份、数据恢复、数据库版本管 理。其中安全管理是指对系统建立完整的用户管理体系，对数据进行严格的权 限设置，保证存储在数据库中的数据可以被正确、合理地使用；数据备份是指 提供数据库的备份功能，建立科学的备份计划，合理地对数据库进行备份工作， 以防止突发事故对数据库造成的破坏；数据恢复是指当数据库遭受人为或自然 的损坏后根据数据库的备份信息自动对数据库进行恢复；版本管理主要是对历 史数据进行维护，提供对历史数据的合并和删除功能，同时使用户可以浏览指 定时刻的历史数据； 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 12 （）元数据管理 对数据库中的所有元数据信息提供统一的管理功能，具体实现元数据的输 入、输出、查询、编辑以及对元数据结构的修改和扩充。 （）对外服务 提供对外服务的能力，包括相关 GIS 格式数据转出、图形打印、报建管线 图生成等。 3.7. 分析应用层设计分析应用层设计 本系统设计目的是为了拓展系统的使用范围，更大发挥地下管线数据在城 市建设中的作用。针对系统的这一特点，我们提出以空间数据为框架来组织综 合数据、以地理信息系统为平台（或软件工具）来管理、分析和应用综合数据。 依据这样的设计思路，我们采用 C/S 的网络模式，针对系统功能的特点将 系统应用层细分为五大模块，即：图形查询与统计、空间分析、管线工程综合、 管线辅助设计、其他功能。我们在第六章将详细介绍这五大模块的设计，本节 仅简单提出模块的设计思路。 （）图形查询与统计 数据查询与查询效率一直是建立信息系统的重要指标，根据城市规划与建 设管理的要求，综合地下管线信息系统除具有一般的图形、属性交互式查询， 图形属性的 SQL 查询等通用 GIS 查询功能之外，还应具有综合查询与管理功 能。 （）空间分析 空间分析模块内容包括符合管线工程管理习惯和专家分析雏形的断面分析、 交叉口分析。断面分析是道路与管线工程规划设计、管理的基础，也是地下管 线工程综合的主要依据，它可分为纵断面与横断面(包括任意角度的斜断面)两 种，必须提供任意地点的断面图自动生成功能。交叉口分析就是分析管线相交 位置的空间关系，其结论可作为管线是否合理分布的依据。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 13 （）管线工程综合 城市中各种管线，各有其技术要求，一般都由专业部门设计与施工，如何 使这些管线工程在空间安排上及建造的时间顺序上，能够很好地配合，而不至 于发生矛盾，就需要综合和协调各方面的关系。城市规划中的管线工程综合就 是将这些地上、地下的管线结合道路及其它设施，加以全面合理的安排，解决 其中可能发生的各种矛盾。 （）管线辅助设计 管线规划设计中的设计计算、绘图和分析评价等工作大多数是以常规的手 工方式进行的，规划人员在方案的设计和修改当中要投入大量的精力和时间。 此外，由于管线设计所涉及的因素多，信息量大，手工作业较难以对方案作全 面细致的分析和多方案的比较。结果往往造成规划管线与现状管线矛盾，重复 设计严重。建立地下管线数据库后，实现利用计算机进行管线辅助设计，以减 轻规划设计人员的工作，准确设计方案，是地下管线信息系统所必须具有的综 合应用功能之一。 （）其他功能 其他功能包括图形打印和管线数据输出，实现方便的管线资料提供和管线 设计分析。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 14 4.接口设计接口设计 4.1 外部接口外部接口 （）（）用户界面用户界面 UPIS 的数据管理层的功能界面是标准的 Windows 图形界面，全部为中文 菜单，系统进行界面设计过程中，依照 Windows 应用程序设计习惯，从菜单设 计到工具栏布置，尽量尊重用户的操作习惯，并对用户界面提供详尽的使用说 明，用户通过鼠标和键盘，可以轻松完成所有的系统操作，在具体的操作中， 每一步都提供相应的提示，指示用户正确的操作步骤；对于长时间的操作任务， 系统提供进度条指示，提示系统目前状态。 （）（）软件接口软件接口 综合系统使用的地下管线数据库数据存储于数据库服务器中，数据库服务 器采用 ArcSDE + Oracle 来存储数据，各个用户终端通过向服务器请求数据， 完成系统的数据分析和查询功能。UPIS 通过操作系统对网络的支持功能，使用 数据库驱动程序和 TCP/IP 协议完成数据获取，实现客户端与服务器之间的通信。 （）（）硬件接口硬件接口 UPIS 的数据管理功能运行于管理部门的内部网络中，网络中的各个终端与 服务器通过网卡和 hub 相连，使用 TCP/IP 协议完成信息传输和文件、打印共享。 UPIS 的应用功能可以运行于管理部门的内部网络，使用 TCP/IP 协议完成 信息传输和文件、打印共享。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 15 4.2 内部接口内部接口 各个模块（子系统）之间的接口见下表： 模块名称模块名称相联系的模块相联系的模块接口实现描述接口实现描述 数据监理数据入库生成中间格式数据给入库模块使用 数据入库分析应用生成系统应用的最终格式数据，提供 给分析应用使用 动态更新分析应用更新系统的数据来保证分析应用使用 数据的正确 安全管理数据管理、分析应用管理各个系统的用户登陆和权限分配 数据管理 分析应用 安全管理根据分配的权限让用户执行相应的操 作 分析应用数据入库、动态更新调用数据入库、动态更新的处理结果 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 16 5.数据库结构设计数据库结构设计 5.1.数据库设计思想数据库设计思想 本次设计的主导思想是：利用 Esri ArcSDE 提供的全新的空间数据存储模 型 Multi-user GeoDataBase 对空间数据进行存储管理，利用 VB 结合 ArcInfo 8 提供的 COM 接口作为开发平台，坚持实用性、先进性、扩充性的设计 原则， 建立一个开放的、灵活的综合管线库。 图 5.1 UPIS 数据构成图 5.2.数据库逻辑设计数据库逻辑设计 作为一个城市级别的空间数据库，综合地下管线数据库必须面对不同的用 户或应用群体，系统的主要需求表现在各类数据的快速检索查询、数据的更新 与维护以及数据的安全等等多个方面，所以必须对数据库中的数据进行合理的 组织和分类来满足上述需求。数据库的逻辑设计主要是根据数据的不同应用对 数据进行分类组织。 地下 管线 数据 库 地下管线数据 管线的线 管线点 辅助数据 道路 规划信息 基础地形(道 路除外) 现状道路 规划道路 水系 铁路 注记 坐标格网 元数据 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 17 5.3.1. 数据库的构成数据库的构成 建立地下管线信息系统理所当然要管理地下管线的线与点，还需要有道路、 基础地形、规划信息等辅助要素。其中道路最为重要，对于全市范围的综合地 下管线信息系统，建立的最直接目的就是管理道路下(上)的各种管线，管线的 规划审批、施工管理都是以道路为依据的。 （）地下管线数据 地下管线数据包括了规划管线数据、现状管线数据、历史管线数据三个大 部分，对每个大类按管线类型进行分类，其中每一个管线类型包含点和线两种 实体模型。 （）道路数据 道路要素实际上可分两层，一层是现状道路，另一层为规划道路。特别是 规划道路红线，它是管线工程规划审批的依据，也是规划拨地管理的主要依据； 它的制定与调整有一套完整的管理体制与要求，是相对固定的、强制性的。 （）背景地形 地形数据含有政区、居民地、交通与管网、水系及水利工程设施、地貌、 地名、测量控制点等内容。它既包括以矢量结构描述的带有拓扑关系的空间信 息又包括以关系结构描述的属性信息。在综合地下管线系统中，只考虑地形图 的调用和一些结合管线的简单分析，不涉及复杂的地形拓扑分析。 （）规划信息 规划信息数据包括规划数据成果数据库、电子报批数据库等信息。由于 UPIS 与规划办公的工作是不可分割的，这里要考虑与规划办公的信息交换问题。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 18 5.3.2. 地下管线数据设计地下管线数据设计 1管线空间模型管线空间模型 管线的线与管线的点从图形形状上可分为： 图 5.2 管线空间模型 各种管线点的颜色同管线线的颜色一样，依管线类型进行分类，各种管线 点的符号参见国家建设部关于管线信息系统建设的技术规程规定。 2一条管线的定义一条管线的定义 一条管线就是由管线点按一定连接关系构成的线，代表实地管线的走向， 该管线在计算机内的管理就产生如下问题： 这条管线的起点在何处？终点在何处？ 这条管线的管径一样吗？材料一样吗？埋没年代一样吗？ 要回答上述问题，就必须赋予计算机内的每条管线以严格的定义，这关系 到整个地下管线信息系统的综合查询，网络分析，断面生成与地下管线工程综 合的性能实现，为同日常管理用图，竣工测量，管线工作用图习惯一致。 一条管线的定义： 按管线连接关系以下列管线点为管线的起点和终点： 特征点(三通、四通、人孔) 附属物(阀门、消防栓、窨井、接线箱、污水篦、手孔、上杆) 变径点 变材点 埋设年代变化点 权属单位变化点 报建案号变化点 管线的线 管线的点 直线 圆弧 曲线 一般探测点(位置点，用 1.0 的空心圆表示) 特征点(依管线种类不同而异，如给水有：弯头、三通、四 通等) 附属物点(依管线种类不同而异，如给水窨井、消防检、阀 门等) 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 19 5.3.3. 基础地形和规划信息基础地形和规划信息 在本系统只涉及对这两种数据的调用，不涉及数据的组织和管理。 5.3.4. 时态时态 GIS 由于环境的不断改变，地理数据库也需要不断更新。在很多的实际应用中 不但需要浏览数据库中的现势数据，也要可以回放过去某一时刻某一地理区域 当时的情况。这就需要在数据库的设计中考虑数据的时间序列的问题。 在数据库的设计中以实体为单位建立时间索引，数据的变更以实体的变化 为事件触发。这样就可以在数据库中将实体的变化全部存储起来，使用户可以 以时间轴上的时间段过滤空间数据，作到任意时间点数据快速回放。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 20 6.系统功能模块设计系统功能模块设计 根据系统的设计目标，综合地下管线信息系统的系统功能可分为数据管理 层和分析应用层两大部分，除了数据监理系统外，在 C/S 结构中，其他功能作 为一个完整系统考虑。 6.1.数据管理层数据管理层 根据总体设计的内容，综合地下管线的数据管理层的功能包括数据监理、 数据入库、动态更新、系统管理、对外服务六个部分，下面针对各部分的内容、 具体功能要求、系统实现策略进行详细阐述。 数据管理层 数 据 入 库 动 态 更 新 系 统 管 理 6.1 数据管理层功能结构图 对 外 服 务 数 据 监 理 6.1.1. 数据监理数据监理 以地下管线内业处理技术规程为指导，实现管线数据的计算机监理子 系统。地下管线数据在探测的过程中由于许多不可预见的因素导致外业勘测单 位采集的地下管线数据的一致性和完整性不可避免的受到破坏，计算机监理查 错实现地下管线勘测电子成果的逻辑查错，保证数据的正确性和完整性。计算 机数据监理子系统主要功能包括：数据查错、数据分幅、数据编辑，如下面功 能结构图 6.2。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 21 初 始 化 检 查 检查表结构 检查测区信息表 检查坐标范围 建立图幅列表 图 6.4 数据库初始化检查 属 性 检 查 非空检查 填写规范检查 数值范围检查 数据关联检查 图 6.5 管线管点属性检查 逻 辑 关 系 检 查 孤立点检查 连续性检查 数据关联检查 图 6.6 逻辑关系检查 图 6.3 数据检查自定义 规 则 自 定 义 管线类型定义 数值范围定义 管线设施定义 字段对照表定义 字段检查定义 6.2 计算机数据监理子系统功能结 构图 数 据 监 理 数据查错 数据编辑 6.1.1.1. 数据查错数据查错 如果外业勘测单位所提交的数据不满足计算机监理规定要求，就不能 保证勘测数据准确地转换为信息系统的数据。因此，在计算机数据监理子系统 中设计了数据文件查错功能，使得在监理入库的第一步中就对数据格式进行错 误检查，以保证各个数据文件（包括数据库、管线编码文件）的正确性，确保 整个监理入库工作的顺利进行。本模块完成测区数据库的错误检查功能，包括 数据检查自定义、数据库初始化检查、管线管点属性检查、数据逻辑关系检查， 检查的结果自动生成错误信息文件，并提供给用户保存、打印错误信息等功能。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 22 数 据 编 辑 编辑测区信息表 添加管线、管 点 删除管线、管 点 编辑管线、管 点 图 6.7 数据编辑 6.1.1.2. 数据浏览编辑数据浏览编辑 数据浏览操作包括对测区信息表的浏览，管线管点表浏览；数据编辑操作 包括对测区信息表的编辑，对管线点属性表的编辑，对管线线段表的编辑。对 于管线点属性表和管线线段表，更新类型有追加、删除、修改等，而对于测区 信息表，每个数据库只有一条记录，只需要进行数据修改操作。 6.1.2. 数据入库数据入库 6.1.2.1. 数据入库概述数据入库概述 建立一个综合地下管线数据库，并使数据库具有较好的兼容性、扩展性， 满足管理系统的要求，包括管线数据和地形图入库，地形图按国家标准分层， 涉及面状要素的封闭表示并填充颜色。管线图形生成及颜色与符号标准化、管 线对象定义、图形与属性关联，获得满足制图与管理要求的数据。数据入库的 主要功能包括：计算机成图、图形数据编辑（这部分放在动态更新说明）、坐 标转换。 6.8 数据入库功能结构图 数 据 入 库 地下管线入库 图形数据编辑 坐标转换 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 23 6.1.2.2. 地下管线数据入库地下管线数据入库 本系统 GIS 平台采用了 ARCINFO，而 ARCINFO 提供了一种很简单的数据格 式，能方便地将 MDB 文件中的数据通过程序转换成图形数据，经计算机监理查 错子系统生成的转换文件满足这种 MDB 格式要求。在入库程序中利用 ARCINFO 提供的绘制图形命令，将这些 MDB 文件转换成相应的管线的线、点图形。同时 入库子系统具有很强的图形属性联接功能，在生成管线图形的同时，将测 量单位提交的管线点成果表及由计算机监理查错子系统提取出的管线的线属性 文件与各对应管线点、线相连，为各管线点、管线的线赋予一定的属性，实现 图文一体化。同时提供用户数据结构自定义工具，用户可以自定义管线类型， 管线属性字段。 为了保证管线数据满足规程要求，还要提供从 MDB 数据格式转换到 ARCINFO 数据格式的转换文件，为了保证生成的图形满足规范。我们在下 ARCINFO 建立了一套符号库，并开发了颜色和符号标准化程序，经过该程序的 处理，可生成满足制图与管理要求的 ARCINFO 数据。 在地下管线入库的时候根据管线管理和应用的特点还应考虑以下几点， 无缝拼接机制 建立接边判断的机制，检查管线是否需要和数据库中的管线接边，需要则 执行接边操作，数据库中的所有数据是无缝拼接，图 6.9 接边后的情况。 入库的完整性和准确性 应该保证入库数据全部导入到数据库中，不丢失几何信息和属性信息。 入库的效率 应该保证地下管线数据入库的效率，缩短入库时间。 6.1.2.3. 实现方式设计实现方式设计 整个子系统开发模式采用 C/S 结构，用 VB、ArcEngine 开发前端图形操作 程序，用 ArcSDEOracle9i 为后端服务器。利用 ArcEngine 作为前端开发工具 是因为其具有良好的集成能力，对于本身的图形处理有其独到之处，本系统通 过借助它们的图形处理能力，进行二次开发，大大提高效率和系统的稳定性。 如图 6.9 所示为数据入库开发模式示意图。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 24 6.1.3. 动态更新动态更新 6.1.3.1. 动态更新概述动态更新概述 为了确保综合地下管线信息系统数据的现势性与动态管理，必须在有计划 分区、分期开展竣工测量。 竣工测量的技术要求总体上应满足地下管线探测及信息化技术规程， 一般要求在施工前报建，敷设埋土前有竣工测量。竣工测量的成果数据文件要 符合技术规程要求，经计算机查错、监理、转换再入库。其计算机监理要求应 与前面一致。 竣工测量入库是追加、更新与修改数据，涉及到图形与属性的编辑功能， 必须开发相应的编辑功能。 综上所述，动态更新应该包含以下功能，功能结构如图 6.10 所示。 6.10 动态更新功能结构图 动 态 更 新 竣工管线入库 数据合并 数据编辑 图 6.9 数据入库开发模式示意图 ArcSDE 服务器 Oracle 9i Visual Basic、ArcEngine ArcObjects、AutoCAD 客户端 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 25 数 据 编 辑 管点编辑 管线编辑 属性编辑 图 6.12 数据编辑 6.1.3.2. 竣工管线入库竣工管线入库 此部分内容与管线入库原理和功能基本相同，可参考 6.2.2 部分，再次不 再重复说明。 6.1.3.3. 数据合并数据合并 将竣工测量的管线数据合并到现状管线数据库中，保证数据的现势性。提 高数据合并的效率，设计误差分析和冲突处理功能，能快捷、明确完成合并， 如图 6.11。 竣工管线 现状管线 竣工现状合并后 竣工现状合并 竣工现状合并前 现状 管线 竣工管线 存在误差 6.1.3.4. 数据编辑数据编辑 提供图形数据与属性数据的同步编辑功能，实现对增加、修改、删除、截 断。保证点号的唯一性、对新旧管线连接点处理，自动更新编辑后的数据。 （）（）管点编辑管点编辑 图 6.11 竣工合并 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 26 包括新增、修改、删除、移动等管线编辑功能，如： 新增：新增：管点可以根据绝对坐标得到，同时也可以通过选择一条管线，指定 起始端点，依次指定递增距离，截断一条管线得到。 修改：修改：管点移动移动某一管点，随之连接的管线一起随之移动。 删除：删除：选择，删除，对应的管线信息也要作相应改动。 移动：移动：选择管点利用鼠标拖动到新的位置。或者输入新的坐标，移动到新 的坐标位置。 （）（）管线编辑管线编辑 包括新增，删除，修改 新增：新增：新增管点生成管线，或者批量数据生成管线。 删除：删除：选择管线删除管线，和相应管点。 修改：修改：通过管点操作实现。 （）（）属性编辑属性编辑 对管线、点数据的属性进行增加、删除、修改等编辑操作，提高属性录入 智能化程度，例如：管线的属性，输入管径属性后，应当可以根据构成管线管 点的管底高程，井盖高程和管径得到管线的起点终点的管底高程，管顶高程， 管地埋深和管顶埋深。 6.1.3.5. 注意问题注意问题 （）（）实体校验机制的建立实体校验机制的建立 在更新数据入数据库的时候，系统根据实体变化的校验机制，来判断库内 已有实体是否发生了更新的操作，从而决定是否将当前的实体写入数据库中以 及将库内原来的实体写入历史数据库中。 （）（）实体增量存储机制的建立实体增量存储机制的建立 在数据写入数据库的时候建立实体的增量变化记录，使用户可以对具体的 实体进行历史的浏览。 （）（）自动接边机制自动接边机制 建立接边判断的功能，检查实体是否需要和数据库中已经存在的其他实体 接边，如果需要则执行接边操作。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 27 图 6.13 系统管理 系 统 管 理 用户管理 权限管理 版本管理 日志管理 备份与恢复 6.1.3.6. 实现方式设计实现方式设计 与数据入库子系统相同，不再重复说明。 6.1.4. 系统管理系统管理 系统管理包括了用户管理、权限管理、版本管理、日志管理、数据备份与 恢复五个方面，功能结构图如下： 6.1.4.1. 用户管理用户管理 对数据库的使用对象进行用户和角色的划分。由于综合地下管线数据库的 物理存储介质 ORCALE 本身提供了强大的用户管理机制，所以数据库的用户管理 模式直接继承 ORCALE 的用户和角色的概念。把对数据库使用性质相同或接近的 用户群进行角色管理，每一个角色又包含了自己的用户，用户在继承所属角色 所拥有的系统权限的同时也可以拥有自己所特有的角色。 6.1.4.2. 权限管理权限管理 权限管理包括权限对象的维护和权限对象的分配。 1.权限对象的分类 权限对象是系统用来从不同的方面对系统的安全做维护的对象，它包括以 下 2 个部分。 功能权限 不同的用户和角色在日常的办公中所需要的功能是不同的，没有必要把所 有的客户端的所有功能全部反映给用户，特别是像编辑、打印、导入、导出这 种比较敏感的功能，如果控制不得当将会造成数据库的人为破坏或数据泄露。 系统功能权限主要用来控制不同的用户或角色可以使用到的客户端功能的多少。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 28 权限体现为可见或不可见，当某个用户或角色对与客户端某个功能授予不可见 的时候，这个用户登陆到客户端后这个功能将不会出现在这个用户的登陆界面 中。 对象权限 对象权限是在纵向对数据进行控制的一种权限，在基础空间数据库的逻辑 划分中，每一个逻辑子库都是由不同的逻辑层所构成。其中有很多图层所含盖 的信息是非常重要的，例如：居民地面层、道路中线层、水系层等等，在某用 户或角色使用目的、使用性质比较明确稳定的时候，只需要把这个用户或角色 所用到的图层的合理的使用权限受于该用户或角色即可。对象权限可具体分为 不可见、读取和编辑。缺省情况下用户或角色对一个图层的权限是读取，当在 需要编辑的时候才由管理员授予编辑的权限，如果某一用户或角色对于某一个 层被属于不可见的权限，那么该用户或角色在客户端调用该图层是将有越权的 提示。 2.权限管理 系统权限对象的种类和数目比较多，如果把数据库中的每一种中权限对象 都对一个指定的用户或角色进行授权，会增加管理员的工作量。所以数据库的 权限管理分为两个阶段： 权限的提取 权限提取主要是从系统繁杂的权限对象中提取系统日常运行是需要经常考 虑的权限对象，使这些系统权限对象处于选定状态，当然在特殊的情况下也可 以提取一些不常用到的权限对象，这就主要看具体的应用情况了。当系统权限 处于选定状态后，这些权限对外表现为最小的权限。 用户授权 根据用户或角色工作的需要，就选定的权限对象对用户或角色进行适当的授权。 6.1.4.3. 版本管理版本管理 用户可以自如的浏览历史数据，同时还可以对数据库中存在的时间点做合 并或者是删除的维护，包括指定的某几个历史时刻的数据合并成为一个版本、 指定数据回溯到用户指定的一个时刻点、将数据库中该图层所选版本的所有历 史的和现势的实体全部清空。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 29 6.1.4.4. 日志管理日志管理 系统建立日志审核机制，管理员可以通过日志审核功能来查看终端应用软 件对数据库的访问情况，具体了解用户登陆的账号、登陆的电脑、登陆的时间 以及用户对数据库所作的操作，这是系统管理员管理好数据库的前提，也是系 统正常运转的重要保证。 6.1.4.5. 备份和恢复备份和恢复 数据库中的数据是独立于程序而存在的，无论是自然错误还是人为错误， 都可能有千百万数据的错误，为了能够恢复修改前的状态和值，数据库的操作 要具有： 恢复：在出错时可回到修改前状态。 备份：数据库修改后，原数据应有备份，这种备份又有完全备份和增 量式备份。 历史数据：当数据库中的数据修改后，原来的数据要保留入历史库中， 供以后用。基础空间数据库是一个基于实体历史回溯的数据库系统， 系统能够记录历史时期的地理信息，用户可以在服务器端或客户端调 出任意时间点的地理数据，对于历史地理数据库只能浏览显示，对当 前现势库可以进行浏览显示及编辑功能。 综合地下管线数据库的备份机制完全采用 ORCALE 提供的备份机制。以 SDE 的表空间为备份的对象，短期（1 个月）对数据库做联机增量备份；在长周 （半年）期做脱机全库备份。 6.1.5. 对外服务对外服务 一个完整的综合地下管线信息系统，除了建立一套完整的管线资料的同时， 还要实现管线信息的对外服务。随着系统功能的不断完善，特别是任意断面功 能的实现，可以使用“综合管线图+断面图”取代原有管线报建用图（基础地形 图）。 综上所述，系统在对外服务部分应具有数据剪裁功能、数据输出、相关管 线专题图制作等功能。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 30 数 据 输 入 输 出 单幅管线图输出 区域管线图输出 DXF 数据输入 属性数据输出 图 6.14 数据输入/输出 6.1.5.1. 图形裁剪图形裁剪 裁剪区域范围内图形，能取消地形图图框，建立范围内图框，自动添加风 玫瑰，并加入图纸名称，图形输出能任意旋转。 6.1.5.2. 专题图制作专题图制作 管线专题图生成，包括综合管线图、大比例尺横断面图，能取消地形图图 框，建立范围内图框，自动添加风玫瑰，并加入图纸名称。 6.1.5.3. 数据输入数据输入/输出输出 实现 DXF 标准图形交换格式的输入与输出，向系统外部提供管线图形的 DXF 数据，同时接受来自系统外部的 DXF 数据，这里需要对输出的管线数据进 行处理，建立与 ARCINFO 数据相对应的管线 CAD 符号库和管点 CAD 符号库，保 证前后数据的一致。 系统总体设计方案 广州城市信息研究所有限公司 31 6.2.分析应用层分析应用层 面向城市规划建设管理的综合性地下管线信息系统，除了要满足地下管线 的数据输入、修改、检索、统计、报表输出、专业管线图输出、综合管线图输 出，以及同管线权属单位的二级系统提供数据交换与相互支持外，还需要具有 “综合查询、任意断面生成、网络分析、管线工程规划综合、管线工程辅助设