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烟台大学毕业论文 设计 摘要摘要 随着现代城市的发展 地下管线已成为人民生活和经济活动的命脉 也成为城市 赖以生存和发展的物质基础 本文对国内外地理信息系统技术和管线信息系统的特点进 行了综述 分析了系统的开发模式和实现技术 确定了二次开发的控件和算法 并设计 实现了城市地下管线信息系统 本文的主要工作包括 1 分析了地下管线信息系统的特点以及与地理信息系统的关系 在比较分析三种开发模 式和两种流行的 GIS 开发平台的基础上 结合 ComGIS 的特点和原理 基于 MapObjects 进行二次开发形成了一套拓展的 GIS 控件 2 分析了管线数据的特点 设计了城市地下管网信息系统数据编码和管线数据组织的模 型 阐述了地理信息系统中网络分析的概念及常规网络分析的解决方案 论述了事故分 析 最短路径分析 缓冲区分析和纵横断面分析流程的方法 采用深度优先遍历方法实 现 Dijkstra 算法 3 分析和提出了地下管线的信息编码和属性数据库的设计方案 对管线信息的空间分析 手段作了深入的探讨 在此基础上 运用 MapObjects 作为二次开发控件 以 ComGIS 为 基础对地下管线信息系统项目进行了详尽的方案设计 实现数据输入 属性查询 空间 分析 图形输出 系统维护等多方面功能 系统在一定程度上解决了目前大多数系统的 数据格式单一 数据互操作性不强 或在数据格式转化中常常出现数据丢失 错误改变 等问题 实现了比较完备的管线空间数据与属性数据编辑及维护功能 4 采用 C S 模式 设计和实现了城市地下管网信息系统 并对系统实现中的几个关键 问题 给出了解决方法 关键词关键词 地下管线 地理信息系统 数据库 三维可视化 C S 模式 写作提示 摘要以最概括 最简洁的语词描述正文重要内容的短文 是论文的内容不 加注释和评论的简短陈述 应尽量反映论文的主要信息 内容包括研究目的 方法 成果和结论 具有独立性和完整性 即不阅读报告 论文的全文 就能获得必要的 信息 摘要的内容应包含与报告 论文同等量的主要信息 写作提示 中文摘要一般为 400 字左右 摘要前加黑体 摘要 并外加 作为 标识 写作提示 关键词是反映毕业论文 设计 主题内容的名词 是供检索使用的 关键 词一般为 3 5 个 按词条外延层次 学科目录分类 由高至低顺序排列 关键词 之间应以分号隔开 关键词排在摘要正文部分下方 烟台大学毕业论文 设计 Abstract Along with the urban development underground pipeline has become the live vein of the people and the economic activities also become the material base of urban survival and development This paper gives a review on the development of GIS and an analysis on the characteristics of currently popular GIS platform analysis of the system development pattern and the implement technology also determines controls and algorithms for quadratic development Main content introduced in this paper includes After analyzing the special demand of Pipeline Information System PIS based on the comparative conclusions among three different development modes of GIS and two popular GIS platforms with the characteristic of the COMGIS taken into account a comprehensive solution based on MapObjects to construct the PIS is proposed Based on the characteristic of the pipeline data a plan on the encoding and a data organization model are proposed Especially the concept of the geometrical network and the relative network topology analysis are discussed The accident analysis model the algorithm to find the shortest path the buffering analysis the flow to implement the transect analysis are also introduced The Dijkstra algorithm is implemented on basis of Depth First Traversal The analysis is given on the design of the information encoding and the spatial database The main method used within the spatial analysis of PIS is introduced The comprehensive solution of the constructed PIS is introduced in detail The implemented functions include data input data query spatial analysis map output system maintain and so on To a certain extent the constructed PIS makes progress in Data Integration and System Interoperation The PIS is constructed with the C S framework on basis of MapObjects and produced solutions to several key questions in system realization Key words underground pipeline geography information system database C S mode 写作提示 英文摘要 关键词 内容 格式与中文完全一致 英文摘要 关键词前用 加粗的 Abstract 和 Key words 作为标识 写作提示 由于表达上的差异 英文摘要并不一定逐句直译中文摘要 即使使用了机 器翻译工具 也请自己再从用词 语法方面进行把关 不能将你的工作质量完全交 给机器 烟台大学毕业论文 设计 目 录 1 绪论 1 1 1 课题研究的背景与意义 1 1 2 地下管线信息系统的现状 3 1 3 本文研究内容 4 1 4 论文的结构 4 2 相关理论与技术基础 6 2 1 地理信息系统 6 2 1 1 地理信息系统的概念 6 2 1 2 地理信息系统的结构 6 2 2 地下管线系统 7 2 2 1 地下管线的概念 7 2 2 2 地下管线信息系统与 GIS 的关系 9 2 2 3 地下管线系统的特点 9 2 3 GIS 开发模式 10 2 3 1 三种开发模式 10 2 3 2 三种模式的比较 11 2 4 组件式 GIS 11 2 4 1 组件式 GIS 的特点 11 2 4 2 组件式 GIS 的实现技术 12 2 4 3 两种比较流行的组件式 GIS 控件 13 2 4 4 MapObjects 的特点 15 3 地下管线信息系统分析 17 3 1 地下管线数据组织 17 3 1 1 数据分层 分幅管理 17 3 1 2 属性数据编码 17 3 1 3 地下管线信息系统的数据结构 18 3 2 地下管线空间分析 20 3 2 1 事故分析 20 3 2 2 最短路径分析 22 3 2 3 缓冲区分析 24 3 2 4 纵横断面分析 25 3 3 数据检查 26 3 4 管线三维图形的生成 27 3 4 1 三维可视化软件 VRML 27 3 4 2 地下管线三维数据的提取 27 4 地下管线信息系统的设计 28 烟台大学毕业论文 设计 4 1 需求分析 28 4 2 系统设计 29 4 2 1 系统设计的基本原则 29 4 2 2 系统的结构设计 30 4 2 3 功能模块的设计 31 4 2 4 数据库设计 32 5 地下管线信息系统的实现 34 5 1 C S 模式地下管线信息系统的网络编程 35 5 2 图形编辑操作 38 5 3 查询统计 40 5 4 空间分析 40 5 5 数据检查 41 5 6 三维显示 42 5 7 打印输出 43 5 8 安全性控制及系统维护 44 6 总结与展望 47 致 谢 48 参 考 文 献 49 附录 A 部分代码 53 写作提示 上面的目录是由 word 自动生成的 前提是 你需要将正文中的各级标题的 样式选择为 标题 1 标题 2 或 标题 3 当你编辑好你的正文后 在前面的目录中 点击右键 选择 更新域 更新整个目录 确定 这样做既省事 又能保证不会 产生编辑错误 另外 还便于在编辑中通过 视图 菜单 文档结构图 如下图所示 在编辑中可以查看到整个文档的结构 并很方便地定位定位到希望编辑的位置 烟台大学毕业论文 设计 写作提示 保留这一段后面的分节符 以保证正文开始页码是 1 建议编辑时 按下 常用 工具栏中的 显示 隐藏编辑按钮 使分页 分节 分段等编辑符号 可见 打印时不会出现 这样有助于编辑工作的进行 写作提示 感谢你响应 低碳 号召而选择 双面打印 如果 双面打印 请在 文件 菜单中 单击 页面设置 命令 单击 页边距 选项卡 在 多页 后 的框中 单击 对称页边距 确定 内侧 为 2 5 厘米和 外侧 为 2 厘米 这样 在双面打印时 正面和反面的页边距可以对应起来 另外 如果你的目录页不到 1 页 请在此处通过插入分页符 以保证第 1 章总是从正面开始的 翻一下任何一本 书 没有正文第 1 页是从反面开始的 烟台大学毕业论文 设计 0 1 绪论 1 1 课题研究的背景与意义 城市地下各类管线是一个城市重要的基础设施 担负着信息传输 能源输送等工作 也是城市赖以生存和发展的物质基础 1 2 但由于多方面的原因 镇江市现有地下各类专 业管线的资料残缺不全 且有关资料精度不高或与现状不符 造成在建设施工中时常发 生挖断或挖坏地下管线 造成停气 停水 停暖 通信中断 污水四溢等严重事故 并 且因为缺乏相应的事故分析能力 对事故响应时间不够及时 另一方面 现有的地下专 业管线的资料都以图纸 图表等形式记录保存 采用人工方式管理 效率低下 随着时 代和科学技术的发展 城市的现代化步伐日趋加快 城市建设 管理 发展的矛盾日益 突出 采用高新技术和方法来高效管理地下各类专业管线 满足决策 管理部门和施工 单位的需要已成为镇江市信息管理当务之急 写作提示 正文主体是论文的主要组成部分 要求层次清楚 文字简练 通顺 重点 突出 论文主体的题序层次是保证文章结构清晰 纲目分明的编辑手段 必须符合 学术规范要求 并前后统一 不得混杂使用 我们所用的题题序层次为 1 第一 层次 章 题序和标题居中放置 其余各层次 节 条 款 题序和标题一律沿版 面左侧边线顶格安排 2 第一层次 章 题序和标题距下文双倍行距 第一层次 章 题序和标题用小二号黑体字 题序和标题之间空两个字 不加标点 下同 第二层次 节 题序和标题用小三号黑体字 第三层次 条 题序和标题用四号黑 体字 第四层次及以下各层次题序及标题一律用小四号黑体字 3 结论 或结束 语 作为单独一章排列 但标题前不加 第 X 章 字样 结论是整个论文的总结 应 以简练的文字说明论文所做的工作 一般不超过两页 写作提示 上面第 1 章和第 1 1 节的样式已经分别设置为 标题 1 标题 2 这是自动 生成目录 以及使用 文档结构图 的基础 这样做的好处还在于简化排版 利于保持 一致性等 写作提示 正文用宋体小四号字 行间距 18 磅 最简单的方法是 如果某段不符合上 述要求 用 常用 工具栏中的 格式刷 刷 一下所要排版的段落即可 写作提示 绪论是综合评述前人工作 说明论文工作的选题目的和意义 国内外文献 综述 以及论文所要研究的内容 写作提示 互联网时代从网络及电子书中 粘贴 一些文字来很方便 注意复制来的 文字要通过参考文献注明出处 引用太过份就是抄袭了 后果很严重 粘贴来的文 字是搞乱版式的罪魁祸首之一 建议一个技巧 将复制来的文字先粘贴到记事本中 去除所有的格式信息 再复制 粘贴到 Word 中来 WPS 和高版本的 Word 也提供了 不带格式的粘贴 值得一用 免除后患 城市地下管线信息系统在这种背景下应建设和应用的需要而研制开发 系统的研究 烟台大学毕业论文 设计 1 开发应充分利用现今蓬勃发展的地理信息系统技术 实现各类专业管线 管孔 井盖等 的信息输入 管理 查询 横纵剖面及各类专题图的绘制 地形和各专业管线的 1 500 1 1000 图幅和自定义图幅输出等等功能 以满足地下各类管线的规划 勘探 维 护 施工和管理的需要 为规划 设计 施工等部门提供准确可靠的地下管线的分布 走向 埋深等状态信息及各专业属性信息 并为将来系统进一步扩充和发展奠定基础 地下管线管理信息系统在规划 石化企业 自来水公司 消防 煤气 天然气等部 门有着广阔的应用 3 5 出于节约用地 节约能源 安全环保的考虑 往往把重要的管线 埋设在地下 甚至埋得很深 由于管线处在地下暗处 看不见摸不着 对管线的走向 相互间距 埋设深度无法直接了解 由于对地下管线情况了解不清 在城市建设施工中 随时有可能发生刨断电缆 挖断水管 造成大面积的停水停电 通讯中断也时有发生 给国家造成巨大的经济损失 建立地下管线地理信息系统可以使地下管线变暗为明 利 用过去的资料和先进的仪器搞清楚地下管线的确切位置 埋深 走向 埋设方式 方圆 直径 材质等 建立起地下管线地理信息系统 为规划设计部门提供确实可靠的数据 从而在建设施工中避免了重大事故的发生 6 7 写作提示 写毕业论文需要用到参考文献 这是一个常识 但是 使用了别人的 文字 要在文中注明出处 如上段末尾 入口站点 1 数字 1 与参考文献后的标号一致 加方括号 并且作为上标 写作提示 有歪经讲 写作就是复制粘贴 优秀的论文 不是这样出来的 即使 本科生的论文 用心做 用心写 至少可以将自己做的工作用自己的语言表达出来 学 会用这种文体表达是大学生应该具备的素质 所以这个锻炼环节还是要有 不管什么能 力 都是经过后 就练出来了 郑重提醒 我校已经引入了论文比对系统 学校对本科郑重提醒 我校已经引入了论文比对系统 学校对本科 生的论文进行抽查 生的论文进行抽查 2012 年底教育部公布年底教育部公布 关于对学位论文作假行为暂行处理办法关于对学位论文作假行为暂行处理办法 如 如 果照搬别人的文字 相似度超过一定值 按毕业设计不及格论处 果照搬别人的文字 相似度超过一定值 按毕业设计不及格论处 所以 确保自己完成 文字 如果文字来自参考文献 按规范的要求 指明来源 这是可以接受的 不过 也 不能过分照抄参考文献中太多的文字 在建立地下管线地理信息数据库后 应用地理信息系统网络分析和各种专业算法 可动态模拟出管道内各种参数 如温度 压力 密度 流量 做出这些物料的流动状态 波动曲线图 据此判断管线上各装置的运行情况 发出停 开 升 降等各种指令 何 时需开足马力 何时需关闭阀门 合理调控 以维持管线网的最佳运行状态 7 8 建立地下管线地理信息系统还有很多方面的应用 如自来水管道 煤气天然气管道 突发事故的应急处理系统 在管线地理信息系统基础上进行漏水调查等 在我国应用地理信息系统管理城市地下管网还处于起步阶段 在数据录入 更新和 信息的应用过程中还会遇到各种各样的问题和困难 上述的应用分析功能尚待进一步研 究和开发 9 11 因此 基于镇江管线信息系统进行相关的技术研究 为城市建设和管理提 供决策支持工具 将有助城市管理水平 主要体现在如下几方面 1 借助于地下管线信息管理系统强大的空间数据库已能很可靠 很完美地将一 个城市的基础地理信息 各种管线 管件空间信息及它们复杂的属性信息一体化存储 烟台大学毕业论文 设计 2 分类 分层地进行存储管理 2 借助于系统强大的空间分析能力 网络分析功能和其它各种模型分析功能 能 方便地对管线中的介质运行状态作动态模拟 能快速准确对管线运行的突发事故作紧急 处理 能协助科学地进行地下管线的规划和辅助设计 能指导市政工程的文明施工和预 防性维护等 总之 能较完美地实现对城市地下管线各种深层次的管理 3 借助于地下管线信息管理系统的网络运行功能和三维显示功能 使一个城市的 建设部门和管线权属机构 一个企业的各个管理部门 能充分实现管线信息的共享并进 行各自的管理功能 能远距离浏览查询和形象地观测地下管线的复杂分布和相应的空间 关系 4 借助于系统强大的图形功能和数据库管理功能 可以方便地对基础地理信息 管线信息进行修改和更新 1 2 地下管线信息系统的现状 城市地下管线是城市经济活动和人民生活的命脉 任何时期 城市都极为重视地下 管线信息的管理 7 但是不同时期地下管线信息的管理有其身特点 1 80 年代前 所有管线的权属部门和城建部门都建有完备的档案室 以保存管线 的竣工图和各种管线的属性卡片 表册 但随着城市的发展 这种手工管理方式远远跟 不上城市发展的需求 矛盾日益尖锐 2 80 年代后期至 90 年代 为摸清城市地下管网情况 我国开展了大规模的城市 地下管网普查 并率先使用计算机辅助制图技术 AutoCAD 绘制管线分布图 使用 DBASE FOXPRO 等数据库管理系统存贮管理管线和管件的属性信息 由于管线的空间 信息和属性信息分别存贮于不同的介质 很难统一利用和管理 也难以进行信息的更新 3 90 年代初期至中期 随着地理信息系统软件被广泛应用于一些行业 也被迅速 推广应用于管线空间信息和属性信息的管理 我国于 90 年代初相继使用国外的 GIS 平台 ArcInfo Intergraph 有的甚至用 AutoCAD 探索开发管线信息管理系统 与此同时 国产 GIS 平台研制成功 如 MapGIS 用国产 GIS 平台也开发出了地下管线信息管理系 统 如 1994 年开发成功的南京炼油厂综合管线信息管理系统 江西南昌自来水管网信息 系统和苏州市城市地下管网地理信息系统等 由此城市地下管线信息管理系统的发展进 入一个新的阶段 但是由于种种原因 目前城市地下管线的管理存在若干问题 首先 由于地下管线 现状资料的缺漏和偏差而造成的盲目施工 时常损坏地下管线 导致停水 停电 停气 通讯中断 甚至引起灾害事故 其次 由于事先缺乏地下管线现状资料 有些道路及管 线工程无法按设计进行施工 不得不在现场修改设计方案 且覆土前又未进行竣工测量 造成管线数据的动态更新难以实施 此外 城市管线资料来源不明确 精度不可靠 且 在传统的管线资料管理模式下 图文表格不统一 分类统计 检索速度慢 不利综合分 析 存在较多弊端 所以要实现城市管理的科学化 现代化 就必须实现管线资料的数 烟台大学毕业论文 设计 3 字化管理 对城市内的管线进行普查 并对管线资料的管理做出长远规划 1 3 本文研究内容 写作提示 有些同学在标题行后愿意加标点 如 1 3 本文研究内容 或 1 3 本文研究 内容 这是不合规范要求的 注意 标题行后不加任何标点 地下管线信息系统一方面依赖各种比例尺的地形图 特别是以地形图为基础的专题 管线图来管理其空间地理位置信息 另一方面非空间信息 如管线材质 规格 管线高 程 底程 埋设年代等 则一般是通过各种不同规格的表格数据形式来管理 这种相对 独立且分散的基于文档的管理方法 其弊病是显而易见的 首先表现在于表格文档和地 图文档的非同步更新 造成内容上的不一致和混乱 其次 纸质文档有不易查询 保存 携带 复制和不便于保密等缺点 近几年随着计算机技术的发展 有一些管线权属单位也采用计算机技术进行地下管 线信息的管理 如通过 AutoCAD 生成地下管线图 用 Microsoft Excel 或 Foxpro 保存管线 管点的属性信息 这对地下管线信息的管理发挥着很大的作用 但也存在严重的不足 就是地下管线探测与信息技术分离 AutoCAD 只显示空间数据 无法显示属性数据 空 间数据与属性数据没有有机的结合在一起 有时管线信息数据可能由于测量出现较大偏 差或者人为的原因弄错 在入库时没有一个合理的机制去进行数据正确性和合理性检查 管线信息的查询 统计 分析都要手工进行 不仅效率低 而且容易出错 无法形成科 学 系统的事故分析和决策 目前大多数系统使用的数据格式单一 数据互操作性不强 有的系统虽然支持多种 数据格式 但在数据格式的转化中常常出现数据丢失 变形等问题 这样使得系统无法 和其它相关系统进行数据共享 造成多种系统之间数据的不一致 系统在使用时往往需 要重新录入数据 给用户使用带来很大不便 基于原有 GIS 二次开发平台开发的地下管 线管理系统 大多数只具有原平台提供的常用空间分析功能 而缺少针对管线数据管理 所需要的网络分析功能 或者只提供了很简单的网络分析功能 本文通过广泛查阅相关文献资料 开发并实现了地下管线信息系统 主要工作包括 1 设计了适于管网数据存储的栅格矢量一体化数据结构 采用这种数据结构存储 管网数据 在保证管线数据全面 准确的同时 简化了存储操作 提高了管网数据的存 储效率 2 讨论了几种常规空间网络分析包括事故分析 纵横断面分析 缓冲区分析以及 最短路径分析问题的解决方案 采用深度优先遍历方法 实现了 Dijkstra 算法 3 数据录入及入库过程中实现完整性 合理性以及准确性检查 4 三维图形显示 5 设计了 C S 模式的网络版地下管线信息系统 实现了远程管线数据的管理和非 常完备的管线空间数据与属性数据编辑及维护功能 烟台大学毕业论文 设计 4 1 4 论文的结构 本文主要分为六章 其主要内容概要如下 第一章主要介绍了课题的背景和研究意义 概述了地下管线信息系统应用范围 总 结了目前现有的城市地下管线信息管理系统中存在的不足 阐述了本文的主要研究工作 第二章介绍了地理信息系统和地下管线信息系统的概念及其关系 论述了 GIS 开发 模式和组件式 GIS 第三章分析了管线数据的特点 设计了城市地下管网信息系统数据编码和管线数据 组织模型 论述了事故分析 最短路径分析 缓冲区分析和纵 横断面分析流程 采用 深度优先遍历方法的实现了 Dijkstra 算法 第四章对系统进行了需求分析 并根据需求分析明确了系统设计基本原则 在此基 础上设计了系统的结构 功能模块和数据库的数据字典 第五章设计了城市地下管线信息系统基于 MapObjects 的 C S 模式体系结构 说明了 构成系统的几个模块的功能 对系统实现中的几个关键问题 给出了解决方法 第六章对总结全文工作 并对地下管线信息系统的下一步工作进行展望 写作提示 要开始下一章了 插入一个 分页符 这样做的原因有 1 每一章从新 的一页开始 这是学术规范的要求 2 分若干空行也能让下一章从新的一页开始 但如果在之前增加或减少一些文字后 你将不得不 你能想到由此带来的麻烦 烟台大学毕业论文 设计 5 2 相关理论与技术基础 2 1 地理信息系统 2 1 1 地理信息系统的概念 地理信息系统 GIS 是以采集 存储 分析和描述整个或部分地球表面 包括大气 层在内 与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统 8 美国国家地理信息与分析中 心 NCGIA 于 1988 年曾给地理信息系统下过一个定义 为了获取存储检索分析和显示 空间定位数据而建立的计算机化的数据库管理系统 9 10 GIS 是以计算机为基础的新兴技术 围绕着这项技术的研究 开发和应用形成了一门 交叉性 边缘性的学科 主要涉及地理学 测量学 制图学 摄影测量与遥感 计算机 科学等领域 11 13 GIS 是管理和研究空间数据的技术系统 在计算机软硬件支持下 它可以对空间数据 按地理坐标或空间位置进行各种处理 对数据 包括地理实体的空间数据和属性数据 的有效管理 研究各种地理实体及相互关系 通过对多种地理要素的综合分析 迅速地 获取满足应用需要的信息 并以地图 图形或数据的形式表示处理的结果 12 15 2 1 2 地理信息系统的结构 广义上讲 地理信息系统由硬件设备 计算机软件 数据和用户四大要素组成 硬 件设备包括数据存储设备 输入设备 如数字化仪 扫描仪 全数字摄影测量工作站等 输出设备 如矢量绘图仪 栅格式绘图设备等 数据包括与地理实体相关的各种定量数 据和定性数据 用户则是地理信息系统服务的对象 16 20 狭义的地理信息系统仅指计算机软件 软件部分由五个子系统组成 如图 2 l 所示 空间数据输入及 其它格式转换 空间查询 统计 分析 规划 制图与输出 空间数据与属 性数据编辑 空间数据库系统及 后台 GIS 系统 图 2 1 GIS 软件的结构组成 烟台大学毕业论文 设计 6 写作提示 此处出现了本文中的第一张图 插图要精选 图序逐章单独编序 如第 1 章 5 个图 编号为图 1 1 到图 1 5 第 2 章 4 个图 编号为图 2 1 到图 2 4 依此类 推 某章仅有一图时 也要写清图序 由若干个分图组成的插图 分图用 a b c 标出 每一图都要有图标题 图序和图标题置于图下方中间位置 图序和图标题中 间要有两个空格 写作提示 有时候图的位置不当可能会使某页下端留下大片空白 如果出现这种情况 可以适当调整图和文字的相对位置 即 并不一定要 如图 1 1 后马上出现图 只 要在附近 便于读者看到就行 图序 标题一定要在图下方 且在同一页 写作提示 图中文字的字号要比正文中字号小半号 例如 正文中的文字用小四号 图中的文字用五号字 每幅图在正文中均应明确提及 例 图 1 3 中所示 见图 1 3 等 大多数时候 在正文中需要用文字对图进行简要说明 写作提示 用 word 做图后 将图文框等组合起来 将其环绕方式设为 上下型 或 嵌入型 这将有助于消除图片 乱窜 的可恶现象 数据采集 是解决把现有资料转换为计算即可处理的形式 按统一的参考坐标系统 统一的编码 统一的标准和结构组织到数据库中的处理过程 数据的采集方法包括 现 有地图数字化 野外测量数据 航空摄影测量 数字式地理信息处理 属性数据和文字 信息的录入等 数据编辑 指对地理信息系统中的空间数据和属性数据进行数据组织和修改等 包括 空间数据编辑和属性数据编辑 空间数据编辑就是利用地理信息系统软件工具 对现有 的己采集到的空间数据进行处理和再加工的过程 数据存储管理 地理数据不仅具有地理目标的空间位置与形状的三维信息 而且还有 空间关系和属性信息 它不但描述地理目标的现状 还可描述地理目标的过去和预测未 来 可以具有第四维的时间信息 作为各种专题信息的公共空间载体 数据的一致性和 稳定性 权威性要求很高 并与各类专题数据相关 涉及面广 数据共享性强 20 24 查询与空间分析 对单幅或多幅专题图件进行分析运算和指标量算 地理信息系统的 查询与空间分析功能是 GIS 的主要特色功能 是区别于一般地图制作系统的主要特点 输出与表示 输出与表示是指将 GIS 内的原始数据或经过系统分析和转换后重新组织 的数据以某种用户可以理解的方式提交给用户 表示方式可以是地图 表格 图表 文 字 数字 影像等 本文所提到的地理信息系统均是指狭义上的地理信息系统 2 2 地下管线系统 2 2 1 地下管线的概念 一条管线就是由管线点按一定连接关系构成的线 代表实际管线的走向 管线要实 现在计算机内的管理就必然面对如下问题 管线的起点 终点位置 烟台大学毕业论文 设计 7 管线的属性数据 如管径 材料 埋设方式等 的特点及其表示方法 管线点的性质 要解决上述问题 就必须对信息系统内的每条管线给出严格的定义 这关系到整个 地下管线信息系统的综合查询 网络分析 断面生成等综合功能的实现 地下管线分为地下管道和地下电缆两大类 地下管道包括给水 排水 煤气 热力及工业管道 地下电缆包括电力及电信电缆 各大类仍可向下细分 各类管线又设有不同的建筑物 构筑物以及附属设施 具体 如表 2 1 所示 表 2 1 地下管线的分类 专业建 构 筑物附属设施 给水水源井 给水泵站 水塔 清水池 净化池 阀门 水表 消火栓 排水阀 排 泥阀 预留接头 各种窨井 排水排水泵站 沉淀池 化粪池 净化 构筑物 暗沟 地面出口 检查井 跌水井 水封井 仲洗井 沉泥井 排污装置 燃气 热力 工业 抽水井 调压房 煤气站 锅炉房 动力站 储气罐 冷气塔 浓缩器 排气 排水 排污 装置 凝 水缸 各种窨井 电力变电所 配电室 电缆检修井 各 种塔 杆 杆上变压器 露天地面变压器 通讯电缆检修井 控制室 变换站 塔 杆 增音站 差转台 交接箱 分线箱 各种窨井 写作提示 表格是表现力比较强的形式之一 鼓励在论文中用表格 表格也逐章单独 编序 如表 4 1 表 5 3 某章仅有一表时 也要写清表序 表 x 1 每一个表格都 要有表标题 表格序和表格标题置于表格上方中间位置 表格序和表格标题中间要 有两个空格 写作提示 表中文字的字号要比正文中字号小半号 例如 正文中的文字用小四号 表中的文字用五号字 每张在正文中均应明确提及 例 表 1 3 中所示 见表 1 3 等 写作提示 如果一张表格要跨页时 请选中表格的表头行 点击 表格 菜单 选择 标题行重复 可以使表头在下页自动出现 这样做 当版面发生变化时 表格也 自动变化 写作提示 表格的结构应简洁 表格中各栏都应标注量和相应的单位 表格内数字须 上下对齐 相邻栏内的数值相同时 不能用 同上 同左 和其它类似用词 应 一一重新标注 烟台大学毕业论文 设计 8 这些建构筑物和附属设施按照其本身的运转特性有机结合 构成城市的生命线工程 以给水管网为例 它是一个由各种管道 水源 泵站 水塔 调节阀 减压阀 止回阀 等 用户等多种设施构成的庞大而复杂的输水管道系统 2 2 2 地下管线信息系统与 GIS 的关系 地下管线信息系统的实现方式之一是由城市各职能部门和各有关行业的实体以各自 成熟运行的专业 或专题 GIS 以一定方式集成为一体 地下管线信息系统是以城市地下管 线信息为主要对象的空间信息系统 地下管线信息自身有确定的空间定位 能够自成体 系 它是系统空间信息的一种组成部分 地下管线信息系统就是在 GIS 基础上开发出来 的综合性系统 它与 GIS 系统一样都包含数据采集 数据编辑 数据存储管理 查询与 空间分析五个部分 3 5 8 城市地下管线信息系统是城市地理信息系统 UGIS 重要的组成部分 是 GIS 在城 市管理中的现实应用 是对 GIS 的发展和延伸 2 2 3 地下管线系统的特点 从功能上来说 城市地下管线信息系统应能快速提供现势性强 真实准确的地下管 线信息 并能实现快速查询 综合分析 辅助设计等操作 从而为城市的发展预测 规 划决策等管理提供可靠的依据 同时 它不同于一个单纯的 MIS 信息管理系统 DSS 决策支持系统 OA 办公自动化系统 等 它是在某种条件下各系统的综合运 用 不仅应用于城市管线的日常管理工作 还可以进行城市规划的辅助设计等管理方面 6 8 根据对城市地下管线信息系统的功能要求 可归纳出该系统的如下特征 1 有效地实现对空间数据 图形数据 和非空间数据 属性数据 这两种不同性质 数据的操作和管理 空间数据表示所描述特征的几何位置 非空间数据是对此位置上特 征的属性描述 两者有效的结合才能使 GIS 的统计与分析 优势得以充分发挥 2 所需存储 处理的数据量大 内容繁杂 地下管线信息系统以城市地下管线空间 信息为主要操作对象 而任何城市的地下管线 都包括电力 通讯 燃气 热力 上水 雨水 污水 工业及各种其它管道 它们隶属于不同的专业部门管理 建设和维修 但 又是一个有机的整体 城市地下管线信息系统对这些空间特征的表示 甚至比常规地形 特征描述更为复杂 3 点线相连 有机结合 各种地下管线不同的井位与地面建立联系 如给水管道通 过检修井 各种水表 阀门与地面建立关联 在地下管网 GIS 中 它们以不同的地理特 征表达 以 MapObjects 平台为例 管线用线 line 表示 井位用点 Point 表示 且 以不同的图层来区别 而 ARC INFO 中管线可用弧表示 井位用结点表示 以不同的编 码来区别 不论用何种方式 都须构成点 线结合的整体 形成管网的数据结构 4 三维立体的表示 实现 分析困难 地下管线信息不但数据量大 内容繁杂 更 有位于地下 层层叠加的特点 常常在地下上 下交叉多层 每层并排铺设多根管线 各类型管线形成纵横交错的地下管线立体空间 目前普遍使用的二维 GIS 技术 是采用 烟台大学毕业论文 设计 9 地下 或地上架空 数据投影至地表 再加以处理 所有这些系统处理的二维平面图形 都 定位于地表 在某一位置上 形成 层 对于这样的二维系统 可以用公式 2 1 表达 2 1 yxfV 2 2 zyxfV 其中公式 2 1 中 x y 是平面坐标 V 是对应于此点的属性数据 对子不同的层 V 表示不同的含义 对于三维系统 可扩展为公式 2 2 其中 x y z 是表示空间真实坐标 它在三维空间连续 自由变化 V 是表示该点的属性值 有相对唯一性 但由于三维数据 结构的复杂性 三维 GIS 技术尚存在许多争议 公式 2 2 表达地下管网信息在目前阶段 还不成熟 而二维系统在对地下管网信息的描述和空间分析方面受到一定限制 25 28 写作提示 公式最好用 公式编辑器 或 MathType 等工具编写 公式变量用斜体 矢量 张量 矩阵为斜体加粗 写作提示 论文中重要的或者后文中须重新提及的公式应注序号并加圆括号 序号逐 章编序 如 4 10 序号排在版面右侧 且距右边距离相等 公式与序号之间不 加虚线 5 决策支持 决策支持在 GIS 平台基础上建立适合于地下管线信息系统的空间数据 分析 规划 2 3 GIS 开发模式 2 3 1 三种开发模式 1 独立开发 指不依赖于任何 GIS 工具软件 从空间数据的采集 编辑 数据的处理分析及结果 输出 所有的算法都由开发者独立设计 然后选用某种程序设计语言 如 Visual C Delphi 等 在一定的操作系统平台上编程实现 这种方式的好处在于无须依赖任何 商业 GIS 工具软件 减少了开发成本 另一方面对于大多数开发者来说 能力 时间 财力方面的限制使其开发出来的产品很难在功能上与商业化 GIS 工具软件相比 而且在 购买 GIS 工具软件上省下的钱可能还抵不上开发者在开发过程中绞尽脑汁所花的代价 2 基于应用系统的开发 指基于 GIS 平台软件上进行应用系统开发 大多数 GIS 平台软件都提供了可供用户 进行二次开发的的脚本语言 如 ESRI 的 ArcView 提供了 Avenue 语言 MapInfo 公司的 MapInfo Professional 提供了 MapBasic 语言等等 用户可以利用这些脚本语言 以原 GIS 软件为开发平台 开发出自己的针对不同应用对象的应用程序 这种方式省时省心 但 进行二次开发的脚本语言 作为编程语言 功能极弱 用它们来开发应用程序仍然不尽 如人意 并且所开发的系统不能脱离 GIS 平台软件 是解释执行的 效率不高 3 基于组件的二次开发 大多数 GIS 软件商都提供商业化的 GIS 组件 如 ESRI 公司的 MapObjects MapInfo 公司的 MapX 等 这些组件都具备 GIS 的基本功能 开发人员可以基于通用软件开发工 具 尤其是可视化开发工具 如 Visual C Delphi Visual Basic Power Builder 等为 烟台大学毕业论文 设计 10 开发平台 进行二次开发 利用 GIS 工具软件生产厂家提供的建立在 OCX 技术基础上的 GIS 功能控件 如 ESRI 的 MapObjects MapInfo 公司的 MapX 等 在 Delphi Visual C 等编程环境中 直接嵌入这些 GIS 控件 实现地理信息系统的各种功能 2 3 2 三种模式的比较 由于独立开发难度太大 单纯二次开发受 GIS 工具提供的编程语言的限制差强人意 因此结合 GIS 工具软件与当今可视化开发语言的集成二次开发方式就成为 GIS 应用开发 的主流 它的优点是既可以充分利用 GIS 工具软件对空间数据库的管理 分析功能 又 可以利用其它可视化开发语言具有的高效 方便等编程优点 集二者之所长 不仅能大 大提高应用系统的开发效率 而且使用可视化软件开发工具开发出来的应用程序具有更 好的外观效果 更强大的数据库功能 而且可靠性好 易于移植 便于维护 尤其是使 用 OCX 技术利用 GIS 功能组件进行集成开发 更能表现出这些优势 集成二次开发方法唯一的缺点是前期投入比较大 需要同时购买 GIS 工具软件和可 视化编程软件 但 工欲善其事 必先利其器 这种开发方式高效而且实用 目前许多软件公司都开发了很多 ActiveX 控件 合理选择和运用现成的控件 减少了 开发者的编程工作量 使开发者避开某些应用的具体编程 直接调用控件 以实现各种 具体应用功能 不仅可以缩短程序开发周期 使编程过程更简洁 用户界面更友好 而 且可以使程序更加灵活 简便 系统维护更容易 应用系统间也能更容易地进行无缝集 成 29 31 2 4 组件式 GIS 2 4 1 组件式 GIS 的特点 组件式 GIS 也称 ComGIS 是面向对象技术和组件式软件在 GIS 软件开发中的应用 认识 ComGIS 首先要了解它所依赖的技术基础 组件式对象模型和 ActiveX 控件 COM Component object Model 是 OLE 和 ActiveX 共同的基础 它建立的就是一个软件 模块与另外一个软件模块之间的链接 当这种链接建立之后 模块之间就可以通过被称 为 接口 的机制来进行通信 32 35 ActiveX 是一套基于 COM 的 可以使软件组件在各种开发语言 开发环境和网络环 境中进行互操作而不管组件是用何种语言创建的技术 32 33 ActiveX 控件是一种可编程 可重用的基于 COM 的对象 ActiveX 控件通过属性 事件 方法等接口与应用程序进行 交互 ComGIS 不是一种简单技术在 GIS 软件开发中的应用 而是一种全新的 GIS 软件技 术体系 不仅仅是 GIS 组件式软件技术给整个软件产业带来了一场技术革命 ComGIS 基于组件对象平台 具有标准的接口 允许跨语言应用 因而使 GIS 软件的 可配置性 可扩展性和开放性更强 使用更灵活 二次开发更方便 ComGIS 不仅可以成功地解决传统 GIS 在软件开发 应用系统集成和用户学习使用等 烟台大学毕业论文 设计 11 方面面临的困难 而且有利于降低成本 具有无限扩展性等特点 因此 国际上大多数 GIS 软件公司把开发 ComGIS 软件作为重要的发展战略 ComGIS 是当今 GIS 发展的重要 趋势 ComGIS 的基本思想是把 GIS 的各大功能模块划分为几个控件 每个控件完成不同的 功能 各个 GIS 控件之间 以及 GIS 控件与其他非 GIS 控件之间 可以方便地通过可视 化的软件开发工具集成起来 形成最终的 GIS 应用系统 ComGIS 的发展顺应了当今软件技术的发展潮流 极大地方便了应用和系统集成 同 传统的 GIS 相比 这一技术具有以下特点 32 1 提供高效无缝的系统集成方案 ComGIS 不依赖于某一种开发语言 可以嵌入 通用的开发环境 如 Visual Basic 和 Delphi 中实现 GIS 功能 专业模型则可以使用这 些通用开发环境来实现 也可以插入其他的专业性模型分析控件 从而实现高效 无缝 的系统集成 2 无须专门的 GIS 开发语言 传统 GIS 往往有独立的二次开发语言 如 Arc info 的 AML Mapinfo 的 MapBasic 等 使用二次开发语言 开发往往受限制 而且对用户 和应用开发者而言也存在学习上的负担 对 ComGIS 来说 GIS 应用开发者不必掌握额外 的 GIS 开发语言 只需熟悉基于 Windows 平台的通用集成开发环境 以及 ComGIS 的各 个控件的属性 事件和方法 就可以完成应用系统的开发和集成 3 大众化的 GIS ComGIS 的出现使 GIS 不仅是专家们的专业分析工具 同时也 成为普通用户对地理相关数据进行管理的可视化工具 推动了 GIS 的大众化进程 4 成本低 传统 GIS 结构的封闭性使不同系统的交互性差 系统的开发难度大 ComGIS 提供实现空间数据的采集 储存 管理 分析和模拟等功能 其它非 GIS 功能可 以使用专业厂商提供的专门组件 有利于降低 GIS 软件开发成本 另外 ComGIS 本身又 可以划分为多个控件 分别完成不同的功能 用户可根据实际需要选择所需控件 最大 限度地降低了用户的经济负担 ComGIS 是一种全新的 GIS 概念 在同 MIS 耦合 Internet 应用 降低开发成本和使 用复杂性等方面 具有明显的优势 ComGIS 改变了 GIS 原来过于专业化的开发方式 可 以使更多的开发人员掌握 GIS 开发工具 从而使其成为一个大众化的应用领域 35 37 尽管 ComGIS 软件提供的功能还不能完全满足专业应用的需要 但是随着技术的发展 ComGIS 最终将取代传统的 GIS GIS 的发展经历了几个阶段 组件式 GIS 是目前较流行的 GIS 系统开发方法 组件 式 GIS 符合当前软件技术的发展潮流 它使得开发成本降低 和 MIS 系统或者 OA 系统 可以无缝集成 无需别的二次开发语言 可视化的组件还支持 RAD 大大提高了应用系 统的开发速度 组件式 GIS 本身划分为多个组件 分别完成不同的功能 用户可以根据 自己的需要选择组件 大大降低了使用成本 2 4 2 组件式 GIS 的实现技术 Microsoft 给出的 COM 定义是 面