太湖新城综合地下管线信息系统技术

1、前 言当前，信息化大潮正席卷全球，信息化水平已成为衡量一个国家和地区现代化水平的重要标志。随着“数字地球”、“数字城市”、“数字社区”以及“数字家庭”等概念的提出，许多城市纷纷掀起建设“数字城市”的热潮，作为抢占科技、产业和经济制高点的战略之一。国家建设部已将“城市规划、建设、管理和服务数字化工程”列入国家“十五”重点科技专项。江总书记在接见中国科学院和中国工程院院士，纵论世界社会、经济、科学技术发展趋势时，特别提到数字城市。北京、上海等大中型城市都制定了各自的发展目标。2001年9月18日，科技部、建设部、广州市政府联合在广州主办了“中国国际数字城市建设技术研讨会暨21世纪数字城市论坛”，再

2、一次将数字城市的建设推向高潮，也标志着我国的数字城市建设从战略研究阶段进入到了具体实施阶段。城市信息化建设的快速发展对城市规划、建设管理与服务提出了新的“四高”要求，即高起点的规划、高标准的建设、高效率的管理和高质量的服务。同时也会面临着严峻的挑战，在城市规划管理、规划设计、市政建设、住宅产业、土地监测管理、环境监测评价、地质灾难防治、小城镇规划与建设以及城市化与城市可持续发展战略研究制定的众多方面，都将会出现许多亟待解决的问题。其中，尤为突出的是城市地下管线的管理问题，城市管线因为埋在地下而不便于管理，另一方面，由于城市建设高速发展，市政建设施工频繁，因施工而破坏管线的事故时有发生。通过建立

3、管线管理信息系统，实现对管线数据的动态管理，不但可以提高管线管理的效率，而且可以通过数据共享，满足不同部门对管线数据的需要，为“数字城市”的打造贡献一份力量，从而产生积极的社会效益和经济效益。太湖新城紧跟时代发展的步伐，把握时代的脉搏，在深入调查，认真地分析国内、外发展形势及充分的技术准备的基础上，做出了进行城市综合地下管线管理信息化的重大战略决策，反映出领导们的远见卓识，从长远利益出发，绘制太湖新城未来发展宏伟蓝图的信心及决心。我们相信并预祝太湖新城在城市综合地下管线信息化建设取得圆满成功。目 录第一章 概述11.1 项目背景11.1.1 未来城市的发展需要城市管线数字化21.1.2 是提高

4、工作效率和城市规划管理水平的需要21.1.3 太湖新城建设管线规划信息系统的迫切性21.2 项目总体目标与要求21.3 本标书的章节安排3第二章 需求分析52.1 用户需求52.1.1 地下管线现状信息的采集与入库52.1.2 竣工测量数据的采集与入库52.1.3 信息查询、空间分析与综合应用52.1.4 满足开放性要求52.2 数据需求分析62.2.1 数据资源描述62.2.2 数据流分析62.3 功能需求分析92.3.1计算机数据监理92.3.2 数据入库92.3.3 综合应用102.3.4 动态更新102.3.5 公众服务102.4 性能需求分析112.5 其它需求11第三章 总体设计1

5、23.1 系统目标123.2 设计思路133.2.1 建立共享的城市管线数据库133.2.2 开放式思想和集成一体化的解决方案133.3 技术路线153.4 系统结构163.4.1 系统总体结构163.4.2 系统应用结构173.5 数据库设计193.5.1 数据库设计思路193.5.2 数据库的逻辑设计19Oracle+ArcSDE193.5.3 数据的组成223.5.4 数据库的物理设计263.5.5 数据库管理特点283.6 系统功能模块描述293.7 计算机数据监理子系统303.7.1 计算机数据监理子系统概述303.7.2 数据查错303.7.3 数据编辑303.7.4 数据分幅30

6、3.8 数据入库子系统313.8.1 数据入库子系统概述313.8.2 计算机成图313.8.3 数据编辑323.8.4 数据输入/输出333.9 动态更新子系统343.9.1 动态更新子系统概述343.9.2 数据转换合并343.9.3 数据编辑343.9.4 网络更新343.9.5 版本管理343.10 综合运用子系统353.10.1 综合运用子系统概述353.10.2 数据管理373.10.3 以其它图文数据为参照的查询373.10.4 信息查询373.10.5 统计功能383.10.6 空间分析393.10.7 管线工程综合423.10.8 管线工程辅助设计423.10.9 对外服务4

7、43.10.10 三维模拟453.10.11 系统维护463.11 公众服务子系统493.11.1 公众服务子系统概述493.11.2 网上查询493.11.3 网上报建493.11.4 网上发布493.12 设计原则503.12.1 规范化原则503.12.2 详细性与完备性原则503.12.3 实用性原则503.12.4 可移植性和可扩充性原则503.12.5 安全保密性原则503.13 设计依据51第一章 概述1.1 项目背景太湖新城位于无锡城市南部，北起梁塘河，南至太湖，西邻梅梁湖景区，东至京杭大运河，规划常住人口万。太湖新城以华谊路和蠡湖大道为界，自东往西分为东区、中心区和西区。东区

8、（华谊路以东、高浪路以南），以太湖国际科技园为载体，重点建设高新技术研发园、大学科技园、软件园、数码设计园、创意研发园。中心区（华谊路以西、蠡湖大道以东），重点建设太湖新城商务中心、市民中心及各类居住社区。西区（蠡湖大道以西），以山水城旅游度假区、科教产业园为载体，重点发展创意产业和生态休闲旅游业。功能定位：太湖新城是无锡新的城市中心，是一个开放式、生态型的现代化新城。主要功能定位为商务商贸中心、科教创意中心和休闲宜居中心，是无锡高端商务、金融机构、企业总部、专业服务的集聚区。东区，着力打造无锡科技型国际化自主创新研发创业区；中心区，着力打造生态宜居区、商务大都会和无锡新核心；西区，着力打造创

9、意前沿、科教高地、生态绿肺。建设方针：根据“统一领导、集中管理、分级负责、有序实施”的原则，实行“市区合力联动，规范高效运作”的机制，太湖新城建设由市太湖新城建设领导小组统一领导，分片区组织实施建设。建设目标：五年成框架，十年出形态。主要任务：一是构建以主次道路为主的路网体系，建成道路公里；二是完成拆迁安置房建设万平方米；三是完成市民中心建设。工作举措：坚持高起点规划。以人为本，创新规划理念，提高规划水平，体现环保优先的意识，着力提高无锡城市竞争力。坚持高标准建设。积极引进发展项目，好中求快，体现无锡城市特质和现代气息。坚持高效率推进。创新投融资体制和建设管理机制，多渠道筹措建设发展资金，强化

10、建设资金保障，建立工程项目建设管理机制，实现项目建设专业化、规范化、科学化管理。坚持高效能管理。创新管理体制，强化区域统筹协调，实现规划统一、建设标准统一、整体风格统一。城市的迅猛发展给城市规划和设计带来了巨大的压力，引入高新技术提高规划管理水平已经成为必然的选择。这些年，新批建设用地、规划设计、建筑设计等规划数据日益增长，如何完成对历史、现状以及远景规划数据的管理和动态更新以保持城市规划现势性是城市规划管理的一个总要课题。管线作为城市建设的配套设施，是城市规划的重要内容，市政管线这些年在城市建设和城市经济发展中的重要作用，对管线的动态分析、动态更新是管线管理的核心，这些显然必须依赖管理信息系

11、统。1.1.1 未来城市的发展需要城市管线数字化在城市化的进程日益加快的今天，运用科学、整体、系统的思维来营造现代化城市已成为时代发展的必然。如何充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术，将城市的各种信息资源进行数据融合，提高信息综合应用潜力，是当前的一个紧迫任务。可以说，城市数字化是城市未来的发展方向，而城市数字化离不开城市管、线、网数字化，城市管线数字化是城市数字化最为重要的组成部分。1.1.2 是提高工作效率和城市规划管理水平的需要在过去相当长的一段时间，依靠传统方式“人工活地图”管理城市管、线、网等基础设施，发挥了一定的作用，但是随着科学技术的发展和城市建设速度的加快，“人工活地图”已

12、经远不能适应建设形势发展的要求，为了满足城市发展的需要建立综合地下管线信息系统。综合地下管线信息系统是GIS技术在市政管线中的综合应用，是将反映城市管线现状、规划、变迁的空间数据以及描述这些空间特性数据，通过计算机进行输入、存贮、查询、统计、分析、输出的一门综合性空间信息系统，它是在GIS技术高度发展和城市科学研究对信息数据处理的技术手段要求不断提高的前提下产生的。1.1.3 太湖新城建设管线规划信息系统的迫切性作为无锡太湖新城，快速建设为现代化新城是非常重要的任务，而这良好的环境中，城市配套设施是最基本的条件。同时，随着经济的发展，人们对生活质量的要求也越来越高，管线、场站的建设对满足之中日

13、益增长的需求也是非常必要的。通过简单的数据对比可以看出这些年太湖新城建设的发展，要达到城市建设和规划的目标以适应经济的发展，没有先进的管理手段显然是不行的，因而建设基于GIS的管线管理信息系统非常紧迫。1.2 项目总体目标与要求通过前期的深入分析，总结出太湖新城综合地下管线信息系统开发项目的总体目标与要求主要包括以下几个方面：（1） 以太湖新城地下管线建设数据为依据，建立管线数据的计算机监理与动态更新机制；建设新城范围内的准确、动态、高效的共享性市政管线基础空间数据库，使之成为太湖新城各行各业管线应用的基础；（2） 建设管线数据管理信息系统，对管线数据实现高效率管理，包括数据监理、数据入库、数

14、据转换、数据更新、数据输出、查询统计、空间分析、辅助设计等，为管线管理部门提供方便、实用、高效的计算机管理手段，为领导机关及管理部门提供辅助决策的支持；（3） 建立管线数据的动态更新机制，利用日常的管线竣工测量数据能够对管线数据库进行更新，保证数据库的现势性；（4） 建立管线数据的共享机制，为其他部门或用户调用管线数据库提供保证，最大效率地利用管线数据，为社会服务。第二章 需求分析2.1 用户需求分析管线数据、规划档案数据管理和应用方面面临的主要问题，有助于了解项目的要求，从而正确制定相应的对策，通过前期需求沟通和理解，总结出以下系统的建设需求。2.1.1 地下管线现状信息的采集与入库地下管线

15、现状信息是系统最重要的数据支持来源，太湖新城在管线历史资料不全，并且缺乏现势性数据的情况下，采用实测的方式进行管线信息的采集，同时要求建立地下管线数据库。2.1.2 竣工测量数据的采集与入库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。建议客户在开展地下管线普查的同时，利用与普查类似的技术手段，通过对建设工程进行竣工测量的途径获取新的管线信息。2.1.3 信息查询、空间分析与综合应用规划部门工作人员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

16、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。2.1.4 满足开放性要求系统应该满足开放性要求，具备查询基础地形图信息或其它相关信息的接口能力；作为运行维护管理级应用的综合性地下管线系统，应具备向其他相关信息系统提供数据共享的能力。2.2 数据需求分析2.2.1 数据资源描述目前太湖新城建设有以下一些管线数据：城市道路、公路、桥梁和隧道线路；河道、水体、大型排洪沟渠；轨道交通线；电力高压走廊；城市绿地；微波通道、航空限高；

17、特种管线；城市道路下的各种市政管线（电力、煤气、通信、供水、排水、电视、路灯等），为了建立综合应用的管线规划管理系统，我们建议补充一些支持数据：（1）基础地形数据基础地形包含建筑物、道路、水系、植被、地质地貌等信息，它一方面为研究和观察城市和地理分析提供了最基本和公用的数据集，另一方面为用户添加各种与空间位置有关的信息提供了空间定位参考，因此，它是城市地理信息系统的基础设施，对于地下管线的设计、管线普查和施工图设计有很重要的作用，同时对减灾救护和抢险排险等管线事故处理起到精确定位和分析的作用。（2）规划成果数据规划成果数据这里是指太湖新城各类管线的规划成果，它们是城市发展的控制性资料，是规划实

18、施的依据。这些数据种类繁多，格式和标准不一，也没有统一的规范可参考，需要根据实际情况制定合理的标准进行统一的组织、整理和入库。2.2.2 数据流分析通过以上数据分析可以看出，本项目涉及的数据十分丰富，包括复杂的基础空间数据（基础地形图）和管线专业数据。因此，组织和整理这些数据将是一项烦琐的工程，必须仔细分析各种数据的来源、格式、处理目标和方法等内容，建立满足项目要求的数据体系。运用数据流分析的方法，我们在对现有的基础数据、规划数据的生产、管理与应用过程深入调查、研究的基础上，概括出如图2.1所示的数据流图，它将作为我们确定系统功能的依据之一。整个数据处理过程可以简要分成三步：标准制定、数据采集

19、与处理、数据整理与入库。管线实施数据全市管线数据管线成果数据历史数据数据格式标准数据格式标准生产流程规范数据格式标准数据格式标准数据检测指标核算数据转换数据监理数据编辑数据转换审批结果入库系 统 数 据 库标准制定数据采集与处理外业勘测内业处理设计数据规整扫描/手工录入数据编辑数据整理与入库计加与入库中间格式成果电子报批图2.1 数据流图(其中深色部分由信息中心提供)图2.1示意了系统数据的处理过程。首先要制定各类数据的制作标准，包括分层、编码与属性标准，数据交换格式标准，数据生产作业流程（包括更新流程）以及各项业务标准化流程。然后数据将经过标准流程按照标准格式进行采集、处理、转换和入库。对于

20、现状管线数据，由于数据的采集部门（勘测单位）和建库部门（市建设信息中心）无论在职能上、作业方式上还是数据应用上都截然不同，因此需要制定一套中间格式数据标准，作为这两个单位之间数据交换的标准。中间格式数据提交后，市建设信息中心首先要进行数据的检查，如果数据是符合标准的，则可以顺利地转入系统数据库。对于规划成果数据，长期以来设计单位都习惯于只提交设计图纸给规划局，或提交形式各异的电子数据给建设与管理局。在本系统中，将采用电子报批机制，建立起设计单位和建设与管理局之间的数据通道，从而解决以上问题。具体的实现方式为：建立规划成果数据制作标准，设计单位按标准提交电子成果，建设与管理局接收电子成果，首先进

21、行数据的检测，然后进行指标核算，最后满足规划要求的数据通过转换进入到系统数据库中。对于空间历史数据，则通过扫描、矢量化等方式录入计算机，然后再进行图形的规整、属性的赋值、符号化等工作，这些过程不可能完全自动化，但需要编制一些辅助工具以提高建库的效率。对于非空间历史数据，主要是通过手工录入方式进行建库。2.3 功能需求分析根据客户要求的系统目标，可以将用户需求对信息系统的要求归纳为以下几个方面（见图2.2）。2.3.1计算机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

22、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。2.3.2 数据入库提供高度自动化的数据转换入库程序，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。本系统能够接收管线规划方案和设计方案的图形交换格式，也能够将现状管线数据输出成标准的图形交换格式。2.3.3 综合应用提供了规划管理人员在日常管理工作当中所需要的管线信息、管线设备的各种条件的查询统计，实现任意断面生成、网络分析、管线工程规划综合、管线工程辅助设计等复杂的具有空间决策支持和专家

23、系统雏形的分析和设计功能。2.3.4 动态更新由于太湖新城的现代化城市建设不断加快，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，必须保证它的正确性和现势性，这里我们提供了动态更新功能，只有及时进行动态更新才能保证了地下管线数据的正确性和现势性，这样综合地下管线信息系统才能够正常运行，在城市的规划建设中发挥更重要的作用。2.3.5 公众服务本部分是综合运用的web版本，基本功能与综合运用部分相同，主要功能包括网上信息查询、网上报建、网上发布，远程用户通过光纤通讯、高带宽有线电视线路等途径来实现数据的之间访问和传输，利用计算机通信技术，通过Internet网实现数

24、据访问和传输。2.4 性能需求分析（1） 实用性实用性是系统最终正常运转的关键，因此要求系统设计应充分考虑建设与管理局内现有的管理规范和管理手段，系统要尽量做到贴近现有的管理流程和办案习惯。（2） 稳定性系统应采用主流的、先进的、高度商品化的软硬件平台、网线设备和二次开发工具，在进行系统设计、实现和测试时采用科学有效的技术和手段，确保系统交付使用后能持续地运行。（3） 安全性系统应具有安全的网络体系，满足国家对政府机关联网保密管理规定，内、外网分离，建立防火墙、信息加密、权限设置等措施，抵御非法入侵；系统的硬件应具有高可靠性、容错性和可恢复性；系统的软件应提供严格的操作控制和存取控制，具有容错

25、功能；系统的数据要有完善的备份和恢复功能，能够在数据毁坏、丢失的情况下恢复。（4） 易操作性系统应提供美观实用、友好直观的操作界面，采用Windows风格，以图形化的方式提供操作；系统应提供在线联机帮助功能；系统中的各种数据，应建立内在逻辑关联，以方便查询、统计和分析。（5） 可扩展性系统应具有系统结构、功能模块、数据内容等方面的扩展能力，以满足管理模式的转变和业务流程的重组的需要；系统应支持软硬件平台的扩展与升级。（6） 开放性系统的数据应该符合有关国际、国家、行业或地方标准，以确保数据具有良好的共享能力；系统应采用开放的软硬件平台和体系结构，提供数据层与应用层的接口，以实现与其它系统的交互

26、。2.5 其它需求对于系统建设的其它需求和要求（包括产品需求、培训需求、支持要求、编码标准、文档标准、验收标准、开发周期等），我们完全忠实于甲方的招标文件，这里不再赘述。第三章 总体设计前面已经论述了项目背景、系统目标、总体技术要求与用户需求，这相当于提出了该项目的研究与开发需要解决的问题，本章则提出解决这些问题的思路与方法。3.1 系统目标根据以上分析，确定本系统建设的总体目标是以地理信息系统为基础平台。其目的是要摆脱传统的管网管理模式；规范太湖新城综合地下管线信息系统的建设；实现太湖新城各类地理数据（特别是管网数据）的可视化；实现建设与管理局内部的网络化动态管理、信息的动态更新以及通过互联

27、网实现信息的共享。具体为：（1） 采用目前GIS最新的利用关系数据库管理空间数据（地理数据）的技术，提供支持“外业勘测¾¾内业成图¾¾建立管理信息系统”的一体化建库模式，建立太湖新城地下管线和数字地形图基础地理数据库，在数据库的基础上建立太湖新城综合地下管线信息系统。（2） 应用目前最新的组件式GIS（ComGIS）和万维网（WebGIS）技术开发适用于工程指挥部、建设单位、管线专业公司、设计单位之间多级计算机管理模式的太湖新城综合地下管线信息系统，实现任意断面生成、网络分析、管线工程规划综合、管线工程辅助设计等复杂的具有空间决策支持和专家系统雏形的分析

28、和设计功能。（3） 此外，GIS还要向深度的、具体的业务管理方面发展，并进一步和国内外先进实用的综合管线系统、GPS技术等结合起来，为建设与管理局提供更完整的GIS体系，为进一步方案优化和扩充留下研究开发余地。（4） 建立良好的系统建设保障管理机制，系统建设是一项长期的工作，需要设置专门的机构和人员来负责系统规划、建设和管理；同时也需要建立良好的规章制度来规范数据采集、更新，保障系统的正常运行与维护。3.2 设计思路信息化建设是一项系统工程，没有领导的全力支持是不可能成功的，因此系统建设的指导思想是在太湖新城各级领导支持和有关部门大力配合下，根据太湖新城具体的、现行的业务管理模式，按照统一规划

29、、分步实施、节省投资原则，本着规范化、科学化的精神，形成一个先进、实用、安全、可靠、开放的具有本企业特色的计算机管理网络，促进规划管理人员素质、服务水平、业务管理和服务能力的全面提高。3.2.1 建立共享的城市管线数据库太湖新城综合地下管线信息系统的建设是基于为太湖新城地下管线规划、建设和管理服务的总体目标，地下管线数据是城市基础设施建设的基础，城市各相关部门的专业应用系统直接或间接地使用这些基础数据，并通过扩展专业数据、业务应用功能而形成新的应用系统，这些专业系统对具有时效性空间数据的需求是非常迫切的，因此，充分利用太湖新城管线数据，通过分布共享（或直接共享）的方式在统一规划的情况下，使用信

30、息中心的共享型城市管线数据库。这样，一方面可以避免数据的重复采集，节约成本，实现数据共享；另一方面可以通过太湖新城的行政职能，在竣工验收的基础上保证数据的精确性、可靠性、时效性和法律效力。3.2.2 开放式思想和集成一体化的解决方案太湖新城综合地下管线信息系统的开放性要求是很明显的，这是一个复杂的系统，它不是简单的技术组合，它是规划管理乃至于城市综合管理发展的必然产物，是管理思想和GIS技术的融合，是管理技术革新和管理水平提高的基础。可以预见，随着应用的深入，在不久的未来，系统将会不断的扩展、深化，系统在应用体系结构和技术组合方面必须保证各专业系统的集成，因此，我们在设计过程中，提出开放和集成

31、一体化的思路就是为了解决这个问题，而且对于相同性质的应用可以达到无缝的集成。我们认为开放性的思路为各种应用系统的集成指明了道路，系统的集成一体化体现在数据和应用两个方面，大型关系型数据库Oracle和Geodatabase的概念使得数据的集成真正成为现实。在系统中，空间数据、规划管理数据以及电子报批产生的数据，集中存储在数据库中，通过元数据管理的方法，对各种数据赋以属性，实现数据的统一管理，从而达到数据集成的目的。另外，系统以规划管理信息子系统的表达为主线，通过图文一体化的技术集成综合管线信息子系统，使得客户应用集成在一起；在规划管理的建设项目设计审查阶段，系统将结合电子报批，使得审批更方便、

32、更智能。在本系统中，开放性的设计思想体现在如下多个层面：n 软件的平台选型：选用ArcGIS和Oracle等当今主流平台，为系统的扩展提供基础平台层面的技术保证；n 系统数据库设计：遵循Open GIS标准，采用开放式设计来建立空间数据建库，注重对空间数据和非空间数据的描述和组织，实现统一的存储和管理，系统的数据格式是在国家和行业标准基础上扩展，同时系统提供多种数据接口（比如AutoCAD格式数据和ArcGIS格式数据的相互转换等）；n 功能实现方面：基于组件式技术开发，结合用户的现有功能需求，提供各种应用接口保证系统的扩充能力；n 应用软件接口：系统注重接口的设计充分考虑本系统与其它系统的无

33、缝连接，采用面向对象的技术，利用事件驱动和封装的思想为应用软件提供接口；n 应用系统的扩展：系统提供应用中间件来对系统进行扩充，同时提供基于VBScript的二次开发能力，应用客户可以根据实际情况进行二次开发，这样也可以达到扩充系统功能的作用。3.3 技术路线总结以上的设计思路，本系统的技术路线可以简单地归纳为：采用面向对象的分析和设计方法来规划整个系统的应用，采用标准的三层结构体系，最终用户端为浏览器，应用服务和数据存放在服务器端，应用服务采用中间件技术实现。整个系统实现的技术路线可以表示为图3.1所示。属性数据空间数据基Import数据库服务器础Oracle 10g层ArcSDE管COMA

34、rcIMS 9.3理层应Desktop ArcInfoArcEngineIE/用Data CreateApplicationNetscape层图3.1 采用 Oracle 9I、ArcSDE 、ArcInfo 9.3建立本系统的技术路线如图中所示，基础数据层采用Oracle 10g + ArcSDE用作数据存储；采用ArcIMS9.3 和ArcSDE9.3作为数据服务器构成数据管理层，在数据应用层（C/S结构）则采用Desktop ArcInfo9.3作为数据建立的平台，通过COM接口实现数据的入库；采用ArcEngine作为系统应用的开发接口，实现数据库的调用、查询、统计功能和规划分析功能的

35、实现。在远程访问（B/S结构）方面，我们采用了ArcIMS 9.3作为开发平台。所有的ArcGIS桌面客户端都可从ArcIMS 服务器在WEB上动态地访问栅格和矢量数据。这些新的图层从网络上取过来后，它们可以像所有其它的图层一样使用，即可被符号标注、制图、编辑和分析，也可被存成本地文件格式备用，这样远程用户就可以使用IE浏览器通过数据管理层实现系统的网上服务功能。3.4 系统结构3.4.1 系统总体结构太湖新城综合地下管线信息系统是建立在地下管线数据库（包括地下管线数据库、基础地理数据库和属性数据库）基础上的，通过共享方式利用太湖新城建设信息中心的地下管线数据，采用全关系型数据库同时管理空间和

36、属性数据的技术，组件式GIS和Internet GIS技术以及网络分析技术的一种综合的技术系统，它和过去建立在单机上的应用系统不同，是跨平台、跨应用领域的综合的应用系统，它可以实现整个太湖新城土地开发、基础设施建设、能源（水、电、气、热）供应以及各类公众服务（公交、市政、绿化等）信息的图形显示与管理、查询和统计分析、动态维护与更新、提供决策支持和分析等功能，对帮助全市市政管线的规划利用和审批起着决定性的作用。太湖新城地下综合管网是太湖新城的重要基础设施，是城市赖以生存和发展的物质基础。太湖新城综合地下管线信息系统主要提供对太湖新城各类管线（供水、热力、煤气、雨水、污水、电力、电讯等）的集中可视

37、化管理。它的应用可以极大地提高太湖新城基础设施建设的工作效率、经济效益、管理水平和服务质量，使市政建设迈向现代化。其主要特点是为太湖新城提供： 及时、准确的城市地下管线查询和信息服务； 方便、实用的辅助管理、分析与决策手段； 简单、直观的操作界面和可视化管理； 分布、可维护、可扩展的开放性结构。真正实现多用户编辑管理；集管线规划与管理为一体，可对各类管线进行快速方便的编辑、查询、定位与统计，制出标准的管线剖面图；具有故障定位、关阀方案、最佳路径、最短路径等管网分析功能；可实现管网的自动标注、自动捕点，自动提示安全间距，并能显示及打印精美标准的管线图与三维管线图。极大的简便工作人员的操作管理，同

38、时能提供辅助决策支持。太湖新城综合地下管线信息系统的总体结构是在对用户需求充分认识和理解，并借鉴广州、湛江、塘沽、常州、石家庄、贵阳、江阴等众多城市的系统建立经验之上总结出来的，见下图3.2。整个系统分：n 数据库：现状管线数据库、历史管线数据库、其它数据库。n 系统功能：其中管线数据监理入库子系统、管线数据综合应用子系统、管线数据动态更新子系统、公众服务子系统为本系统的重点系统。各功能模块见本方案的详细论述。3.4.2 系统应用结构由于地理信息的本质特征是基于空间位置的信息，空间位置不同，地理信息也就不同，因此它在空间上是分异的。由于数据本身具有分布式的特征，数据库不可避免地具有分布式特征，

39、所以在结构设计上我们采用分布式的设计方案。如图3所示，各个层次的子系统，以至一个层次内的不同专题子系统都有可能属于不同的网络，拥有自己独立的服务器和数据库。要实现各个子系统的集成和全局联网，形成全局的地下管线规划、建设和管理的综合运用，必须通过Internet/Intranet来实现。在系统的应用结构设计上，我们采用基于分布式GIS的结构设计方案，采用C/S和B/S相结合的结构体系。这样一方面可以保证各个部门内部业务的处理和数据安全性的问题，另一方面又可以实现数据共享和综合应用，如下图3.3。图3.3 系统应用结构图其他数据库信息中心地下管线数据库其他数据库内部网InternetGIS应用服务

40、WEB应用服务其它应用服务Internet用户内部网用户信息中心WEB服务器信息中心GIS应用服务器空间数据索引引擎浏览器浏览器客户端客户端 3.5 数据库设计3.5.1 数据库设计思路本系统采用“数据库管理系统（Oracle） + 空间数据库引擎(SDE)”的模式来设计数据库、组织系统数据。即采用SDE技术提供的Multi-User Geodatabase模型（见图3.6）组织复杂的空间数据，用二维关系型表格组织非空间数据，统一存储在本次项目选定的商业数据库Oracle中，通过内部关联码来关联这两种数据，建立一个开放的、灵活的地理信息数据库。综合地下管线数据库管线图、地形图或其它矢量数据 逻

41、辑图层1 逻辑图层2 逻辑图层3逻辑大 类属性数据其他的分析参照数据各种管线的属性数据物理、逻辑对照关系Oracle+ArcSDE矢量数据空间索引图层类关系类表格集表对象地图层集合（地形编码）图3.6 Geodatabase数据管理模型3.5.2 数据库的逻辑设计作为一个城市级别的空间数据库，太湖新城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。 数据库的组织数据库中的数据按照格式可以分为空间数据和属性数据。在数据库的逻辑设计中，对

42、于这两种不同格式的数据分别组织如图3.7、3.8所示：n 空间数据n 属性数据 元数据元数据是用来描述数据的数据，它主要包括对数据集的描述，对各项数据来源、数据所有者以及数据序代（数据生产历史）等的说明。通过元数据可以检索访问数据库，可以有效的利用计算机的系统资源，提高系统的效率。因此，建立有效的元数据储存体系在整个数据库建设中占有重要的位置。近年来，许多国家和国际性组织已经发布实施元数据内容标准，例如美国联邦地理数据委员会（FGDC）的地理空间元数据内容标准（CSDGM）、英国的Dublin核心元数据标准、澳大利亚和新西兰ANZLIC的元数据核心元素标准，以及国际标准化组织正在

43、制定中的ISO 1504615 地理信息元数据标准等。上面已提到，我国目前尚没有一个可以直接引用的国家标准，因此，元数据具体内容的制定首先要研究现有数据的详细情况，参考多家标准进行取舍和添加。在本次设计中主要参照国家基础地理信息系统更新与建库技术指南以及太湖新城地下管线探测及信息化技术规程的规定，把元数据的内容定位为主要的图廓信息和相关的质量验收情况，在其基础上建立子库的元数据。数据库元数据层次结构如图3.9所示： 时态GIS由于环境的不断改变，管线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

44、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，也就是说实体的存储是一种增量存储的情况，同时通过建立相应的校验机制保证数据的正确。3.5.3 数据的组成综合地下管线信息系统的数据组成包括地下管线数据和基础地形图两个部分。 地下管线图组成（1）地下管线信息系统的管线空间数据模型地下管线数据管线的线管线的点n 管点的定义： 一般探测点（位置点） 特征点（依管线种类不同而异，如给水有：弯头、三通、四通等）

45、附属物点（依管线种类不同而异，如给水窨井、消防检、阀门等） 时间点n 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 时间点（2）地下管线信息系统的管线属性数据模型 A.管点属性表字段字段名类 型中 文 意 义备注Exp_NoText(8)物 探 点 号测区内唯一识别码Map_NoText(4)图 上 点 号1:500图幅内唯一识别码3S_CodeNumber(2)点符号代码4XNumber(10,2)X 坐 标5YNumber(

46、10,2)Y 坐 标6Surf_HNumber(6,2)地 面 高 程7FeatureText(8)特 征8SubsidText(8)附 属 物9OFFSETTEXT(10)偏心井位当Exp_No为偏心井时，填入偏心井盖中心点号10MAPNO_XNumber(10,2)位移后的图上点号的位置X坐标按测量坐标系11MAPNO_YNumber(10,2)位移后的图上点号的位置Y坐标按测量坐标系 B.管线属性表 字段字段名类 型中 文 意 义备注1S_PointText(10)起点物探点号2E_PointText(10)连接方向终点物探点号3S_DeepNumber(7,2)起点埋深雨污排水管注管底

47、埋深4E_DeepNumber(7,2)终点埋深雨污排水管注管底埋深5MaterialText(8)材 质6D_TypeNumber(1)埋设类型直埋 1-矩形管沟2-园形管沟 3-拱形管沟 4-人防 5-管块 6-套管 7-其它7D_SText(15)管径直径或宽X高8MdateLong Date建 设 年 代9B_CodeText(10)权属单位代码10Line_StyleNumber(1)线型0-非空管 1-空管 2-井内连线11Cab_CountText(10)电缆条数12VoltageText(10)电压值13PressureText(10)压力值高压 中压 低压 14Hole_Nu

48、mText(10)孔 数列孔数X行孔数15Hole_UsedText(10)占用孔数16D_DIAText(10)套管尺寸100/铁塑/灰17RoadNumber (3)路名代码18FlowDirectNumber (1)排水流向0起点到终点、1终点到起点19MEMOTEXT(20)备注工业、热力、给水等流体类型或内容20Link_codeTEXT(21)管沟连接码与管沟表同（3）管线数据分类根据普查建立的技术规程将太湖新城管线的数据分成9大类 管 类管点管线管线注记给水JSpointJSlineJStext排水PSpointPSlinePStext燃气RQpointRQlineRQtext电

49、力DLpointDLlineDLtext电信DXpointDXlineDXtext电视TVpointTVlineTVtext广播GBpointGBlineGBtext热力RLpointRLlineRLtext工业管道GYpointGYlineGYtext每个大类下面分成几个小类，下面以排水管线为例来说明：管 类管点管线管线注记雨污合流HSpointHSlineHStext雨水YSpointYSlineYStext污水WSpointWSlineWStext注：上面的每一个名称均包含三个数据表来，如：雨水管点在数据库中表为，ACT_YSPOINT（现状）， HIS_YSPOINT（历史） ，MAR

50、_YSPOINT（规划）。 基础地形图基础地形数据含有政区、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。用数字地形信息可进行长度、面积量算和各种空间分析，如：最佳路径分析、缓冲区建立、图形叠加分析等。数字地形数据库全面反映数据库覆盖范围内自然地理条件和社会经济状况，它用于建设规划、资源管理、投资环境分析、商业布局等各方面，可作为人口、资源、环境、交通、报警等各专业信息系统建立的空间定位基础。本系统根据综合地下管线信息系统本身的特点，对基础地形图进行以下分类，如图3.10。基础地

51、形图建筑物植被水系规划道路红线现状道路中线现状道路边线道路高程点图3.10 基础地形图组成3.5.4 数据库的物理设计数据库的物理设计主要说明空间数据库的存储机制，根据数据格式的不同，具体分为空间数据的存储和属性数据的存储。 空间数据（1）GeoDataBase简介传统的空间数据存储方案都采用文件的形式来管理空间数据，随着数据库技术和GIS技术的不断进步，数据存储的方式从原有的文件管理逐渐过渡到RDBMS中统一管理。Esri的GeoDataBase就是建立在SDERDBMS上的。在每一个GeoDataBase中可以包含FeatureDataSets和FeatureClass两种数

52、据结构：n FeataureDataSets是分享同一空间参考的FeataureClass的要素结合。n FeatureClass是独立的要素集合，用来存放同一种空间实体。n FeatureClass可以是FeataureDataSets的子集，也可以在FeatureDataSets的外边，作为一个独立的要素。本次设计采用根据国标大类为集合的原则，对数据的存储采用以下方式：GeoDataBase->FeatureDataSets->FeatureClass（2）空间数据存储数据库的设计包括物理设计和逻辑设计两个部分。物理层主要是空间数据在存储介质里的储存方式，逻辑设计是空间数据在用

53、户或应用中的表现形式。可以说逻辑层是物理层的表现而物理层是逻辑层的基础。对于空间数据从逻辑的角度来看，数据库的逻辑层次是：数据库à子库à图层à空间实体，而最终反映在SDE中是GEODATABASEà FEATUREDATASET à FEATURECLASS à FEATURE。空间数据的存储机制如图3.11所示：（3）实体的无缝连接数据拼接成全市连续无缝，对空间数据库中的数据在横向上保证其地物完整性和连续性。从实际应用的角度上考虑，不是所有线、面要素都有跨图幅合并都有实际意义和必要性，在数据库的设计中有真对性的对部分图层进行拼接处理

54、。根据我方的开发经验，通常对地下管线、居民地、水系、道路和主要地层做到无缝连接。在入库功能设计中，用户可自定义选择该层要不要无缝连接的方式。 属性数据采用Oracle 10g进行属性数据的存储，利用关系型数据库的来对属性数据进行管理。通过对属性数据进行合理分类，减少每一个数据标的数据的复杂程度来提高数据的访问速度。3.5.5 数据库管理特点图形数据通过ARCSDE与属性数据一起存储在Oracle中，两者通过关键字关联。整个建设与管理局的地下管线数据以管线种类进行分类，每一类管线占用三个数据表，包括：现状管线表、历史管线表和规划管线表。最小存贮单元为建库范围内同一专业的所有管线点或线、基础地形图及其它数据，每一类数据占用三个数据表。这种数据组织方式的特点是数据不再需要特定的GIS格式数据，更易于数据的社会化共享，能与规划管理办公系统紧密结合，相互共享数据库。可以实现对数据库进行版本管理，使得综合地下管线数据库具有时态性，数据库中的数据修改后，原来的数据要保留入历史库中，整个数据库以