综合管线信息管理系统技术设计方案

综合管线信息管理系统

技术设计方案

20XX年XX月

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目录

第一章项目概述.................................................................7

第二章建设目标................................................................10

2.1.目标定位的原则...........................................................10

2.2.系统总体目标..............................................................11

第三章项目目标................................................................13

第四章建设原则................................................................15

1）先进性......................................................................15

2）实用性......................................................................15

3）标准性......................................................................15

4）开放性......................................................................16

5）安全性......................................................................16

6）可靠性......................................................................16

7）扩展性......................................................................17

第五章总体设计................................................................18

5.1.设计依据..................................................................18

5.2.技术路线..................................................................19

5.2.1.操作系统................................................................19

5.2.2.数据库平台..............................................................19

5.2.3.GIS软件平台............................................................20

5.2.4.开发语言................................................................23

5.2.5.系统运行环境............................................................24

5.3.技术设计方法..............................................................26

5.3.1.充分、细致的调查研究....................................................26

5.3.2.协调关系，统一安排......................................................26

5.3.3.重视数据库建立工作......................................................26

5.3.4.标准化问题..............................................................27

5.3.5.要具有长期规划..........................................................27

3

5.3.6.数据结构的合理性........................................................27

5.4.系统总体设计..............................................................27

5.4.1.系统体系结构............................................................27

5.4.2.系统运行模式............................................................29

5.4.3.网络体系结构............................................................31

5.5.系统安全性设计............................................................34

5.5.1.系统安全策略............................................................35

5.5.2.数据存储策略............................................................37

5.5.3.系统保密措施............................................................39

第六章数据结构设计............................................................40

6.1.数据来源..................................................................40

6.1.1.基础地形数据............................................................40

6.1.2.管线及相关设施数据......................................................40

6.2.数据的分层................................................................41

6.3.数据的编码................................................................42

6.4.数据库结构................................................................42

1）管道类线库结构..............................................................42

2）管线点库结构................................................................44

3）电缆类线库结构..............................................................45

4）道路库结构..................................................................46

5）建筑物库结构................................................................47

6.5.数据建库流程.............................................................48

第七章系统功能................................................................50

7.1.数据处理与更新............................................................52

7.L1.点线库管线数据导入.....................................................53

7.1.2.测量格式管线数据导入....................................................54

7.1.3.CAD格式竣工管线数据导入...............................................55

7.1.4.管线数据入库检查.......................................................56

7.2,管线综合管理..............................................................57

4

7.2.1.地图管理................................................................57

7.2.2.数据浏览与定位..........................................................57

7.2.3.数据查询与统计.....................................................58

7.2.4.图形编辑................................................................60

7.2.5.数据输出................................................................66

7.2.6.数据转换................................................................66

7.2.7.系统工具...........................................................66

7.3.管线综合分析..............................................................67

7.3.1.横断面分析..............................................................67

7.3.2.纵断面分析..............................................................68

7.3.3.抢险分析................................................................69

7.3.4.碰撞分析................................................................70

7.3.5.管线三维................................................................71

7.3.6.爆管关阀分析............................................................71

7.3.7.连通分析................................................................71

7.3.8.追踪分析................................................................72

7.3.9.预警分析................................................................72

7.3.10.水平净距分析...........................................................73

7.3.11.垂直净距分析...........................................................74

7.4.网格化巡检系统............................................................75

7.5.特种设备监控..............................................................77

7.5.1.设备显示................................................................77

7.5.2.设备信息检索............................................................79

7.5.3.预警分析................................................................79

7.5.4.实时监控................................................................80

7.5.5.应急处置................................................................82

7.6.路灯智能监控系统..........................................................84

7.6.1.系统原理................................................................84

5

7.6.2.GIS子系统..............................................................84

7.6.3.GIS子系统的主要功能....................................................85

7.7.系统管理..................................................................87

1）用户账户管理................................................................87

2）用户权限管理................................................................87

3）数据库管理..................................................................88

4）系统设置....................................................................88

5）日志管理....................................................................88

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第一章项目概述

20XX年XXXXXX市区发生了燃气管道爆炸的重大事故，由于施工方对于

地下埋设的管道情况掌握不足，在挖掘过程中致使管道破裂漏气，并且没有采取

及时的应急处置措施，最终酿成事故。除了该事故中的相关责任人负有监管不力，

违规施工的责任外，也警示我们，随着城市的发展，错综复杂的地下管线越来越

需要合理的规划与有效的监管，尤其对于燃气、电力、供排水管线以及其他压力

管线等设施，必须提高监管力度，建立相应的规章制度，完善现有的信息化管理

系统，尽可能的避免类似事故的再次发生。

除了建立健全XXXXXX管线监管体制外,还应该在现有管理力度基础之上,

建设具有特种设备安全监管级别的《XXXXXX综合管线信息管理系统》，采用特

种设备的安全监管级别，对燃气管道，供排水管道，压力管线，压力容器等设施,

进行综合监管，对于重大危险设备源进行全方位的监控，对于超期未检、带病运

行或整改措施没落实的设备进行预警，并能够在发生压力管线的事故时，提供快

速的应急预案和信息，最终实现安全生产管理，设备运行监控，鼓掌预警，灾害

防治及救援，灾害评估提供直接的信息。

所谓城市地下管线信息，是指在城市规划区范围内，埋设在城市主干路、次

干路、支路、社区道路以及城市广场等区域地下管线的走向、空间位置、基本属

性及其附属物等信息。城市地下管线信息属于城市的基础地理信息，具有统一性、

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精确性、完整性和基础性等特点。

利用地下管线探测技术、数字测绘技术对城市地下管线的数据进行采集、入

库，通过建立现状城市地下管线信息共享数据库和共享平台，最终实现为城市各

种与地下管线相关的业务应用系统提供数据共享服务。

城市地下管线信息管理系统是在计算机软件、硬件、数据库和网络的支持下,

利用GIS技术实现对城市地下管线及其附属设施的空间和属性信息进行输入、编

辑、存储、查询统计、分析、维护更新和输出的计算机管理系统。

随着我国经济的飞速发展、城市化步伐的加快以及城市规模的扩大和现代化

程度的不断提高，作为城市重要基础设施的城市地下管线也越来越庞大、密集，

其种类也越来越复杂，城市管理部门需要管理的管线已由单一、简单的形式发展

到包括给水、排水（雨水、污水、雨污合流）、燃气、热力、电力、通讯（电信、

移动、联通、铁通、网通、长途传输）、有线电视、工业管道等多类别、多权属

且布局复杂的管线。地下管线的资料是城市建设和发展的基础信息，在进行城市

规划、设计、施工和管理工作中，如果没有完整准确的地下管线信息，高效办公、

科学管理就无从谈起。面对日益繁杂的管线种类和日渐增多的管线量，传统的手

工管理方式已不能满足管理的需要。

近年来，人们从城市可持续发展的角度考虑，认识到必须采用地理信息系统

技术、网络技术和数据库技术，从而彻底改变地下管网图形、属性及资料的传统

管理模式，建立一个集城市地下管线基础资料输入、编辑、管理、分析于一体，

能快速提供真实、准确、可靠的地下管线资料，并能实现快速检索、管网分析等

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功能的综合管理系统，为城市地下管线的日常规划、设计施工、统计分析、发展

预测提供可靠的科学依据。

在当今社会，城市信息化已成为社会发展的必然趋势，而数字化又是信息化

的基础，伴随信息技术和社会经济的高速发展，数字城市的建设工程也越来越现

实地走进城市发展建设的日程中。通过建立综合管线信息管理系统以及管线、设

施信息数据库和公共数据交换服务平台，建立一个切实可行的信息更新机制，实

现综合管线、市政设施等信息的动态管理和数据共享，为社会提供多元化的服务。

加强城市地下综合管线的管理与信息化建设，是保障城市建设和人民正常生

产、生活的需要；是提高人民生活质量的需要；是充分合理利用地下空间资源，

更有效地保护城市环境，保障城市建设和可持续性发展的需要，也是完善城市功

能和形成良好的投资环境，提高城市知名度，打造现代化城市的重要保障。

使用城市综合管线信息管理系统，能够实时地、直观地、全面地查看城市各

种地下管线和市政设施的基本特征、各种属性及相互关系，并通过数据更新机制

保持系统数据的现势性。

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第二章建设目标

本项目集城市基础地形数据和城市地下管线及相关设施数据管理于一体，是

城市信息化建设的重要基础工作之一，也是“数字城市”建设的基础。

本项目建设不仅能大力提高城市规划管理的现代化水平，也将为城市各行各

业提供基础、权威、及时和准确的城市空间地理信息，满足各类基于空间地理信

息的应用需求，特别是能为管线的安全生产运行，检修检查，事故预警提供重要

的辅助信息，推进和谐城市的建设，为人民的日常生活提供保障。

2.1.目标定位的原则

我们认为在确定系统的总体目标时，应遵照下列原则：

1）功能：既是实用的，又有发展后劲；

2）技术：既是可行的，又有一定的超前；

3）时间：既能短期见效，又有中长期规划。

功能上的实用、技术上可行和时间上短期见效，三者是一脉相承的，即明确

规定了系统建设的前期目标是：建成一个紧贴管理业务，在技术条件、数据准备

及投资规模等方面可行的，经过努力在一年时间内能初见成效的管线管理信息系

统应用平台。

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功能上有发展后劲、技术上有一定的超前和有中长期规划三者也是一脉相承

的，即要求在建立管线信息系统平台时，应在基础平台选择、数据规范、应用系

统的可维护性和可扩充性等方面给予全面的考虑和留有充分的余地，使之能随着

前期目标的实现，有计划有步骤地开展新的数据采集和建库工作，不断增加系统

功能和扩大应用范围，使系统逐步演进成一个更高层次的信息管理系统。

2.2.系统总体目标

根据市政管理局对城市地下管线及市政设施管理的需求，以及城市信息化、数

字化发展的趋势，综合管线信息管理系统建设的总体目标是：

建立城市地下综合管线及设施数据库及基础地形数据库，实现各类信息的数

字化存储和管理。

建立城市综合管线信息管理系统，该系统汇集地下综合管线及设施和城市基

础地理信息，实现数据输入、数据编辑、属性查询、数据统计、综合分析、资料

输出、管线管理等多种功能。

实现管线及相关设施、城市基础地理信息的动态管理，为规划、建设及各有

关部门提供服务，为管线规划、抢险、改扩建决策提供技术支持。

实现特种设备质量技术监管的管理方式，提供超检、未检信息，隐患和危险

源监控，应急处置等功能。

建立数据的动态更新机制，使系统数据的更新维护规范化、标准化，从而保

it

证系统数据的现势性。

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第三章项I==标

在项目建设中认真贯彻落实中华人民共和国标准、建设部及信息产业部等颁

发的相关的规程、标准、规范、办法及建设部、工业和信息化部及江苏省建设行

政主管部门下发的相关文件和规定。

以国家和省信息化建设总体思路为理论依据，借鉴其他省市地下管线信息化

建设和综合地下管线信息管理系统建设的经验，紧密结合城市管线信息化建设的

具体情况和实际需求进行设计。

以先进的计算机、网络和软件技术为支撑，以发挥系统整体效益为重点，提

高管线信息化建设的科技含量。开拓设计理念，采用超前、创新的设计，使其在

较长的时间内不落后，达到高起点，高标准。

建立切实可行的数据更新机制，实现地下管线数据的动态管理。实现城市综

合管线信息从规划设计、竣工测量、数据更新的全过程动态管理，可实现管线数

据管理、管线审批业务管理、辅助分析决策、管线数据服务以及管线数据动态更

新等目标。

具备数据采集、处理、统计分析、查询功能。采用最优化的算法和程序代码

结构，最大限度的提高软件的响应时间。系统模块设计满足标准化、模块化、通

用化标准。

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在技术和系统容量上留有充分的扩展余地，在较长时间内保持系统的先进

性，满足城市管线信息化建设可持续发展的需要。

系统从数据精度、数据质量、系统运行响应时间上满足系统性能要求，空间

数据具备相应比例尺地图的精度指标，地理要素的内容以及数据结构能满足各子

系统功能要求，属性数据完整、正确。

从技术上和管理体制上保障信息的共享和综合利用，保障系统建设的整体

性、实用性、先进性、安全性、开放性、可扩展性和连续性，保证管线信息化系

统持久的生命力。

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第四章建设原则

XXXXXX综合管线管理信息系统的建设是一个长期而复杂的过程，必须立

足当前、兼顾长远、统一规划、分布实施。为保证整个工程建设目标的实现，系

统的设计必须坚持如下基本原则：

1）先进性

系统采用先进的GIS技术、数据库技术和计算机技术，结合操作系统的最新

发展方向，以确保系统运行的高效率。系统的软件设计采用面向对象技术，组件

化技术，方便今后系统的升级和维护。基于这些基础建立的系统，不仅保证在现

阶段技术的领先地位，而且为今后留下了足够的发展空间。

2）实用性

系统要以满足管线及相关设施管理需求为原则，注重系统的实用性和操作的

便捷性，应采用成熟和高效的GIS技术，采用人性化的操作方式，一切从用户的

实际需求出发，贴身定制，确保系统能够尽快地投入实际应用。系统界面设计友

好、便捷，系统的各项操作简便、灵活，使用方便。

3）标准性

系统严格按照现有的国家标准和行业标准进行系统开发和数据生产。系统建

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立按照统一的数据编码与规范，实现数据格式标准化。在信息的收集、处理、汇

总和传递过程中建立统一的数据接口，保证各层次之间形成高效规范的体系，确

保对各种信息的高效收集和利用，建立科学的平台数据采集与更新规范，最终达

到与其它应用系统的资源共享。

4）开放性

系统设计时要充分考虑系统的开放性，提供多种数据格式间的转换接口，保

证各层次之间形成高效规范的体系，确保对各种信息的高效收集和利用，从而实

现数据来源的多样化选择，系统将空间数据和属性数据存放在商用数据库中，并

能进行空间海量数据的管理，最终达到与其它应用系统的资源共享。

5）安全性

系统管理的数据极为重要，为保证数据的安全性，其查询、修改等操作必须

经过相应的授权才能进行。系统的网络配置和用户权限管理要充分考虑各种数据

与资料的保密与安全。在网络版系统中专门定制用户管理模块，实现用户权限控

制和数据访问控制。由系统管理员按照用户的管理需求，分配多种级别的权限，

相应权限的用户，只能在其允许的范围内，实现数据的检索或维护操作。

6）可靠性

城市管线信息系统承担着保证城市正常运转的关键任务，所以要求系统必须

安全可靠地运行。在系统实现多用户多任务实时操作时，将确保在意外故障或重

负载情况下的稳定性。要做好数据入库的审核工作，做好数据的备份工作。

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7）扩展性

系统的软硬件应具有扩充升级的余地，保护以往的投资，能够适应网络及计

算机技术的迅猛发展和需求的不断变化，使系统中的信息资源具有长期维护使用

能力，使系统的升级和维护更加方便。考虑在用户的管理水平和信息技术应用水

平进一步提高之后，会对系统的性能和功能提出新的要求。系统建设充分考虑扩

展性，以满足发展的需要。

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第五章总体设计

5.1.设计依据

(1)《1:10000基础地理信息更新与建库技术指南》(国家测绘局颁布)

(2)《1:500、1:1000、1:2000地形图数字化规范》(GB/T17160—1997)

(3)《基础地理信息要素分类与代码》(GB/T13923—2006)

(4)《1:500,1:1000,1:2000地形图图式》(GB7929-87)

(5)《国家城市测量规范》(CJJ8-99)

(6)《城市地下管线探测技术规程》(CJJ61—2003J271-2003)

(7)《中华人民共和国标准软件产品开发文件编制指南》

(8)《城市基础地理信息系统技术规范》(CJJ100-2004)

(9)《中华人民共和国标准计算机软件开发规范》

(10)国家基础地理信息数据使用许可管理规定(1999年12月22日国家测绘

局第5号令)

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(11)重要地理信息数据审核公布管理规定(2003年3月25日中华人民共和

国国土资源部第19号令发布)

(12)软件产品管理办法(中华人民共和国信息产业部令第5号)

(13)城市建设档案管理规定(中华人民共和国建设部令第61号)

(14)中华人民共和国测绘法(2002年8月29日第九届全国人民代表大会常

务委员会第二十九次会议通过)

5.2.技术路线

5.2.1.操作系统

建设城市综合管线信息管理系统，考虑到系统专业服务的开展，必须着眼于

未来的发展，在操作系统选型上，根据性能价格比和实际需求，结合XXXXXX

市政管理局实际情况，服务器端选用Microsoft的产品Windows2003Server,客

户端选用Microsoft的系列产品MicrosoftWindowsXP/2003o在Windows网络系

统平台上按照要求展开了研究，把Internet的新技术引进来，从整体上把

XXXXXX综合管线管理信息系统推向一个新的高度。

5.2.2.数据库平台

系统的核心是数据，所以对海量数据进行安全、有效地存储是整个信息系统

建设的重要一环。XXXXXX综合管线信息管理系统的数据服务由专门的数据库

服务器提供，由客户机实时访问这些数据。目前支持这种模式的数据库有Oracle、

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SQLServer,等。根据系统建设的要求，考虑到系统运行涉及大量矢量、栅格地

图，为有效管理海量空间信息及其属性信息，充分利用XXXXXX市政管理局现

有资源，避免重复投资造成资源浪费，可以选用SQLServer或Oracle作为系统

的数据库平台。

5.2.3.GIS软件平台

综合管线地理信息管理系统是GIS技术的一个很重要的应用领域，建立这样

的系统对于底层的GIS技术，有其特殊的要求，关键技术的优劣，关系到系统运

行的效率、功能和可扩展性，随着计算机硬、软件技术的飞速发展，促使GIS软

件朝着实用化方向迅速发展。不同的GIS软件平台有不同的特性和优势，对软、

硬件配置要求不同，对使用及维护人员要求也不同，客户在选择时，一定要充分

考虑自己的实际情况，充分利用已有的软件、硬件资源，以及资金安排情况，选

择相应的GIS软件平台，不一定选择大的GIS软件平台就能管理的更好，满足需

要就可，要注重其实用性。

根据XXXXXX政局的情况，我们将在SuperMap平台上为XXXXXX定制

开发XXXXXX综合管线信息管理系统。

SuperMap地理信息系统是一个国产优秀GIS平台，是北京超图软件股份有

限公司自主研发的集数字制图、空间分析、影像处理、数据库管理为一体的大型

的地理信息系统平台。SuperMap基于共相式的技术内核，研发了包括组件、桌

面、服务器、移动终端的系列产品解决方案，提供了强大的GIS功能，非常适用

于用户快速开发企业级GIS应用系统。它可对数字、文字、地图、遥感图像、航

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片、GPS实时数据等多源数据进行有效的采集、一体化管理、综合空间分析以及

可视化表示。该系统是一个功能强大的大型软件系统，能将传统的地图制图软件、

数据库软件以及数据分析软件功能汇集到一个统一的平台，从而为多源数据的综

合评价与分析创造了一个理想的环境。SuperMap不仅结构合理、数据模型齐全,

功能完善、强大，而且直接支持多种关系型大型数据库，支持多种数据格式。因

此SuperMap完全能够胜任各种大型GIS系统建设，是GIS系统建设的理想选择。

SuperMap平台特点

1)SuperMap支持空间数据库管理、关系数据库管理和文件管理等数据管理

方式，特别是其空间数据库引擎(SDX+)支持空间拓扑，具有数据冗余小，检

索快速的特点。

2)SuperMap将所有的空间数据、属性数据存储在SQLServer或ORACLE中，

充分利用商用数据库的数据分布式处理方面的特点。

3)SuperMap能适应内网与外网的要求，充分利用操作系统和商用数据库在

安全管理方面的优势，具有身份认证、权限管理的功能，系统具有灵活而强有力

的恢复机制，保障系统不被恶意的破坏，在并发响应和交互环境下能保证数据的

安全和一致性。

4)SuperMap已经实现了全面的组件化、服务式开发，为用户的开发提供了

良好的条件，支持现在市面上普遍使用的开发环境。

5)SuperMap支持B/S和C/S的混合结构，对于数据服务中心，多种操作可

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以认为是统一的。

6)SuperMap支持多种数据格式的转入和转出，如：Arcinfo.AutoCAD,

MicroStation,Mapinfo＞国家空间数据交换格式等，具有很强的开放性。

SuperMap平台优势

1)国产GIS软件符合中国国情，注重实用性，与国外软件相比，在安全性

和性价比上具有明显优势。

2)SuperMap荣获国家科学技术进步二等奖，连续多年保持在国家科技部基

础地理信息系统测评中获得“首选推荐”的殊荣，产品技术先进，符合未来发展

方向与趋势。

3)该软件拥有完全自主知识产权，采用了全新的软件结构，基于组件式软

件技术，在系统的开放性、海量数据处理、多源空间数据无缝集成等许多GIS关

键技术方面优于国外同类产品。

4)为市政、国土、规划、电信、安全、电力、供水等部门服务多年，熟悉

相关工业和部颁标准，并能严格遵守，最大范围满足用户的需求。

5)SuperMap平台对二次开发商提供了深层次的支持，而国外软件往往只提

供了用户最基本的功能，在应用系统的二次开发上，其开放性较差，这对系统软

件的升级、维护和深度开发带来诸如费用、技术支持等方面很大的麻烦。特别是

二次开发商技术力量薄弱时，这一弱点尤为突出。

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6)SuperMap具有很好的并发控制能力、数据存储速度、图形数据显示速度、

图形属性数据编辑功能，以及数据调用效率高，并且具有高效的网络数据解决方

案。

7)SuperMap支持瘦客户端、胖客户端两种形式，对于瘦客户端还支持在客

户端零代码、零数据、零维护和需要自动下载安装一个SuperMap控件的两种形

式，用户可以根据自己的需要灵活选择。

8)全面采用了商用数据库技术，具有良好的安全可靠性。

9)全面组件化开发方便，数据结构开放兼容性好。

5.2.4.开发语言

系统采用目前先进的、成熟的企业级技术架构(J2EE/.NET),进行基于组件或

面向服务的架构体系开发，以保证平台的先进性和适应性、可扩展性，注重体系

架构的兼容性和集成性，保护现有的投资并避免风险。经过大量工业实践的，技

术成熟，有大量的辅助解决方案供参考与借鉴的企业级应用技术，是构建电子政

务基础平台的重要基础。如应用门户技术提供个性化和适应性接口；应用工作流

技术实现电子政务业务处理和规划审批；应用跨平台数据、信息交换技术实现信

息共事；应用全文检索技术高效率的获取所需信息等。

因此系统可以基于J2EE或.NET框架进行开发。

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5.2.5.系统运行环境

5.2.5.1.硬件配置

系统硬件平台是支持系统高效、安全、稳定运行的基础设施，它的使用寿命

是最长的，而且一经建设后就相对固定，不易更新和改造，这就要求系统硬件平

台建设必须有一定的先进性和前瞻性，保证满足未来5-10年内的应用需求，要充

分利用有限的投资，选用性能价格比最好的设备，既要避免不必要的超前投资，

又要防止因重复投资或设备可用性差被过早淘汰造成的浪费。

系统网络硬件架构包括以下部分：系统管理服务器、客户端微机、数据备份

设备、客户端输入输出设备、网络设备等。根据需求，系统集成设计首先用

Windows2000Server,交换机、TCP/IP、路由器、PSTN等技术将LAN及客户机、

远程LAN等连接成一个有机整体的物理结构，采用局域网模式，合理地、科学

地构筑网络结构，便于后期的系统应用和数据更新。实现信息资源的共享与发布,

完成管线管理和相关业务处理。

服务器的选用主要应考虑速度、容量和可靠性三方面，它们应满足系统的设

计要求。速度和容量比较直观，可靠性方面的内容较多，包括自动恢复、多级容

错、环境监视等；同时还要储存城建档案资料，因此，需要配置比较高端的服务

器。

客户端微机可以选用名牌机、品牌机和兼容机。目前名牌机和品牌机只有较

高档次的品种，基本都在P4以上，根据实用和经济的原则，也可以选用较低档

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次的兼容机、还可以选用无盘和有盘工作站，并考虑是否配备打印机等。总之，

做到适当考虑长远发展而又经济实用。

中心网络设备就是网络防火墙、路由器、集线器、UPS、交换机等的选用，

根据客户端微机的数量和速度的要求来确定集线器的档次和数量。

输入输出设备包括：扫描仪、数码照相机/摄像机、绘图仪、打印机等可根据

实际需要配置。

5.2.5.2,软件配置

服务器

操作系统：Windows2003Server

数据库：Oracle10g

GIS平台：SuperMap2008

客户端

操作系统：Windows2000/WindowsXP/Windows2003

应用系统：XXXXXX综合管线信息管理系统

工具软件：Office办公软件、AutoCAD（可选）

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5.3.技术设计方法

XXXXXX综合管线信息管理系统的建立本身是一个系统工程，系统组织尤

为重要。GIS技术是一种对空间数据进行采集、处理、存储、组织、分析和可视

化的计算机系统，数据的组织是系统成败的关键因素。现有数据内容，数据质量

如何，怎样使数据随城市现状的变化而及时更新是GIS系统中的首要问题。此次

系统的建立主要注意以下几个方面：

5.3.1.充分、细致的调查研究

系统的开发建设是为用户服务的，要进行充分的用户需求调查，对用户的运

行机制、信息流程、现有数据基础、用户对系统和产品的要求等方面做详细研究，

做认真的方案设计，并在开发过程中，根据使用者的意见，不断修正设计方案，

对系统设计进行调整和完善。

532.协调关系，统一安排

数据的收集和更新，以及数据共享方面的协调和管理是系统建设过程中一大

难点，也就是组织协调问题。这种协调在不同部门间进行，若各部门没有统一的

领导和规划，由于资料各有归属，则会在工作中出现难以逾越的障碍。

5.3.3.重视数据库建立工作

数据是GIS的核心，一个系统的好坏很大程度上依赖于数据质量的好坏。建

库包括数据库设计、数据录入、外部数据库引用。数据库设计要求对系统内的各

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类数据标准化，并分类编码，采取严格的数据质量控制办法。

5.3.4.标准化问题

系统的开发涉及到许多标准化问题，如地理信息编码、数据交换格式、基础

数据库结构和图形定制都有许多标准化问题，要求其符合一定的规范和标准，以

利于数据的交换、共享、更新和系统的推广应用。尽量在开发建设过程中注意标

准化问题。

5.3.5.要具有长期规划

综合管线信息管理系统建设是一个长期的工程项目，运行周期较长。因此，

应该有一个保证其数据更新、模型改进的长期预算。

5.3.6.数据结构的合理性

本系统为综合管线信息管理子系统，数据类型多、数据量大，管线与管点之

间又有复杂的拓扑关系，因此数据结构的合理性非常重要，在系统分析和数据库

设计时应该给予充分重视，以保证系统高效稳定运行。

5.4.系统总体设计

5.4.1.系统体系结构

XXXXXX综合管线信息管理系统由市政局统一规划实施，并在市政局与相

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关下属单位间两级部署管理和应用实现对于数据的共享和互操作，对于业务的及

时掌握和沟通，实现市政设施规划、建设、维护的统一决策与协调，同样在应对

突发事故中起到至关重要的作用。

图系统体系框架图

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综合管线信息管理系统的数据共享服务平台采用适度集中方式：即地下管线

数据集中共享和统一维护由市政管理单位负责，业务专题图层数据由各专业权属

单位进行维护。采用面向服务的方式，市政中心统一集中维护数据，各专业权属

单位负责定期更新数据，并实现面向社会公众服务发布、综合管线信息管理、专

业管线业务子系统、相关职能部门应急指挥调度、特种设备监控抢修、网格化巡

检系统等业务。

本系统在市政局建立数据中心，综合基础地理数据和业务管线数据，以及实

时监控数据，形成一套完整的XXXXXX管线数据，供市政局统一管理使用。在

市政局部署综合管线信息系统，建立包括GIS通用功能、专业功能、GIS动态信

息和复杂模型为功能主体的综合监管平台，辅助领导和管理员从宏观层面监管市

政管线设施，尤其是具有危险性的压力管道、易燃易爆管道，敦促业务单位对未

检、带病运行的管道进行检修，对危险源进行排查和监控，并在突发事件发生情

况下，快速掌握事态发展情况，并启动应急预案辅助领导决策。

而各业务下属单位则基于市政局的数据服务中心，建立适于自身业务的GIS

系统，并维护自身的业务数据。

两级系统间通过加密设备及市政专网，进行数据上载更新和数据服务共享，

确保两级数据的同步和统一。

5.4.2.系统运行模式

目前，计算机应用结构的演变主要经历了三个阶段：集中式或终端式的结构、

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Client/Server（客户机/服务器）结构、Browser/Server（浏览器/服务器）结构和嵌入式

手持设备。

综合管线地理信息管理系统采用C/S+B/S+PDA模式构建，在C/S运行模式

主要是实现地形、管线及设施数据管理，包含数据录入、编辑和更新、查询统计、

分析、数据库备份恢复、系统管理等模块；在B/S运行模式实现管线及设施服务

发布，包含地图控制、数据的查询、统计、分析、系统管理等功能模块。

1、C/S模式

C/S结构具有良好的人/机交互能力，对图形数据具有很强的处理和编辑能

力，对于空间数据的存取效率高的特点，方便用户开展管理工作。

因此，本系统在市政管理各部门之间建立C/S架构的局域网，主要由负责数

据编辑/更新和系统维护等涉及大数据量的专业技术人员使用，用来进行系统配

置、数据录入/建库/编辑、数据备份等工作。

2、B/S模式

B/S结构下的主要命令执行、数据计算都在服务器上完成，而且应用程序也

安装在服务器，客户机几乎是零安装零维护，大大减轻了系统管理员的工作量，

而且这种方式对客户端的用户数没有限制。同时，由于所有日常办公操作可通过

浏览器完成，也可大大降低对基层办公人员的计算机技术要求（会使用计算机打

字、上网即可）。

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采用C/S+B/S+PDA模式开发综合管线地理信息管理系统。采用多级分布式

开发方式，三层结构，表现层、业务逻辑层、数据层相互独立，最终用户不直接

与数据库发生关系，不需要了解所访问数据库的技术细节，而把着眼点放在所要

浏览的数据结果上，应用人员更容易提出对系统的要求并参与设计。

5.4.3.网络体系结构

5.4.3.1.系统架构

图网络结构图

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存储目新的管河故

I1^和GIS幺统

差分UK务蔚

PDA性跟Q备

服务器

目前IT行业中，Wintel(Windows+Intel)的应用模式备受推崇，在商业用

户中的使用极为广泛。与其他专用系统相比较具有投资小，维护简单等优点。推

荐采用Intel架构的服务器。

根据本项目规模，我们预计需要使用1台服务器，用于基础地形、地下管线

服务和部署信息共享和发布。

网络操作系统

根据项目的实际情况，我们选用使用Microsoft公司出品的WindowsServer

2003o该操作系统功能强大，性能稳定，支持的硬件种类多，易于使用和维护。

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5.4.32网络安全管理体系

网络安全管理体系在结构上主要考虑安全对象和安全机制，安全对象主要包

括网络安全、系统安全、数据库安全、信息安全、设备安全、信息介质安全和计

算机病毒防治等。

网络安全管理体系设计原则：

①需求、风险、代价平衡分析原则；

②综合性、整体性原则；

③一致性原则；

④易操作原则；

⑤适应性、灵活性原则；

⑥多重保护原则。

具体来说分为：

①网络结构安全

通过合理的网络方案设计，使该骨干网络实现物理链路与物理设备的备份，

应用动态路由协议，做到网络层次的自动备份。在重要的网络节点以及对于一些

重要的网络业务模块，采用双机热备份的设置，避免出现网络数据交换或者是业

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务模块的单点故障。充分考虑对物理链路保护。推荐采用802.1X认证技术，防止

诸如DHCP攻击、IP地址盗用等问题，保护网络接入的安全。对于网络的结构整

体管理应配备网络架构管理软件，及时解决网络配置不当、硬件故障、Dos攻击、

蠕虫病毒攻击等情况。

配备的交换机设备应具有802.1X功能。

配备的网络架构管理软件：交换机厂商的网管软件。

②网络主机安全

规范管理主机操作系统的安装配置，并建立可靠的系统漏洞自动修补机制，

建立合理可靠的权限机制，加强数据访问的认证和审核工作。建立可集中控制的

网络主机管理体系，即时解决各类主机问题。

③计算机病毒

选择可靠的网络防病毒产品，建立覆盖全网的整体计算机病毒网络防治体

系，强制所有主机安装防病毒软件客户端，并及时升级病毒代码库和杀毒引擎。

要建立相应的管理制度，强化管理外来数据的病毒检查。

5.5.系统安全性设计

系统安全是整个系统可靠运行和进行安全防范的基石，系统安全设计需要在

统一设计的原则下，在不同的安全层次，在预防、检测和恢复等各个阶段，确保

系统持续稳定运行，防止信息的损坏、泄露或被非法修改，并保证系统安全。

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XXXXXX综合管线信息管理系统安全的建设不是孤立某一方面或某一层次

的安全问题，应形成一个完善的安全体系。系统的安全性应具有三个方面的意义:

一是系统自身的坚固性，即系统应具备对不同类型、规模数据和使用对象都不能

崩溃的特质，以及灵活而强有力的恢复机制；二是系统应具备完善的权限控制机

制以保障系统不被有意或无意地操作破坏；三是系统应具备在并发响应和交互操

作的环境下保障数据安全和一致性。

5.5.1.系统安全策略

对于一个联入Internet的私有网络(Intranet网)，可能受到来自Internet上有

意或无意的非法访问，特别是对一些重要和敏感信息，必须通过一定的保密措施

来加以保护。目前常用的保护措施有三种，一是采用数据加密法；二是采用口令;

三是采用防火墙技术。对于一些需要严格保密的信息应该采取网络物理隔断的方

式才能确实的把保证数据的安全性。

数据安全体系建设必须符合以下三个原则：

1、系统安全功能的易操作性：对大多数用户来说，系统的安全机制是透明

的和易操作的。用户易于访问和操作安全功能的软、硬件设施。

2,进行风险分析：在基础地理信息系统的建设过程中，不仅仅要考虑到系

统的安全功能，而且应该采用风险分析方法，对系统整体进行安全分析，包括系

统可能的破坏，数据的泄漏、伪造，病毒侵入造成的影响等以及科学的对策方面

进行研究，并提出完整的解决方案。

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3、经济的原则：在考虑安全性的同时，也要考虑到经济的承受能力。做到

投入小、效果好。

5.5.1.1.数据加密

对需要保护的数据首先进行加密，这个工作可以在数据管理软件的内部完

成，即对客户端需要读取的数据先加密再发往客户端，也可在数据管理软件和通

信软件之间加入一个加密软件来完成，即对数据管理软件与通信信道之间流通的

信息进行加密。

客户端则对授权用户采用相应的解密措施，在客户端软件中实施解密或在通

信软件和客户端软件之间加入解密软件。

实际情况是服务器和客户端之间的加解密是双方的，在两方都有加解密过

程。数据加密法的优点在于可靠性较强，缺点是软件比较复杂。可以使用Oracle

自身的加密数据传输机制，例如：DES等。但是加密的过程可能导致网络传输速

度效率下降。对于整个系统而言，需要进行综合的权衡。

5.5.1.2,口令

在这个方法中，对授权用户分配各自的口令，数据管理软件中加入一个用户

口令识别模块，该模块通过对用户口令的识别来确定用户对数据的访问权限，用

户一旦进入系统，系统先进行口令识别，对不同权限的用户，确定对数据存取的

权限。

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5.5.2.数据存储策略

数据安全是本项目一项关键性内容。整个系统应做到下面几点：

1、保证数据被合法利用；

2、数据不应遭到意外、甚至是非法的破坏；

3、数据在受到意外的破坏时应该能够进行有效的恢复；

数据被合法利用问题，首先关系到用户的身份和权限问题，它可以从四个方

面进行控制：设备管理、操作系统、数据库管理系统、应用系统。

另外，系统还要建立起定期备份和恢复机制（基于操作系统、数据库管理系

统、应用系统）、网络安全管理机制和病毒防护机制等。

下面将从设备管理以及数据库设计方面说明保障系统安全的措施。

5.5.2.1.设备的安全管理

1、系统建设的机房环境应符合GB2867—82标准（即计算机场地设计技术要

求）；

2、应建立切实可行的管理制度，制定各种应急故障处理的办法；

3、对系统运行情况要有详细记录，及时分析，发现隐患加以排除。

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5.5.2.Z.系统数据库的安全设计

系统数据库具有完善的数据管理功能，包括数据备份、数据恢复和数据自动

备份功能。系统要能按一定的时间间隔自动进行数据备份，以保障数据的安全。

信息系统的核心数据必须每天24小时可用，系统必须通过定期的、经常的和有

效管理的数据备份来保存和保护这些数据，使用户可以随时访问这些数据。至于

具体备份手段，多年以来，磁带驱动器技术结合存储管理软件一直是一种经济简

便的备份手段；而近年来，自动磁带备份系统提供了更好的备份解决方案，在存

储管理、容量、性能和可靠性方面都大大超过了单磁带驱动器解决方案。因此，

我们在系统设计时，考虑采用自动磁带备份系统对系统数据库进行自动备份。事

实上，随着系统中需要创建、修改和存档的信息量的急剧增加，自动磁带备份系

统将会成为整个应用系统的基本子系统之一。与以往较传统的手动单磁带驱动器

备份方案相比，自动磁带备份方案具有如下优点：

1、减少了人为误操作；

2、备份数据量大；

3、降低了备份工作的成本；

4、提高了备份、恢复性能；

5、省时和使备份工作更舒适；

6、提高了数据的可用性。

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5.5.3.系统保密措施

1、要建立安全保密的规章制度，各用户要养成良好的保密习惯；

2、确定各用户的权限级别，各类人员只能在自己的权限之内运用本系统；

3、设置各用户的上网口令和系统的启动口令；

4、关键模块，特别是系统的维护软件模块要设置二级口令；

5、数据库的部分信息要加密存放，特别是各类人员的代码和口令，一般人

员无法打开查看；

应用软件设置用户日志，自动记录各用户上机时间和下机时间等信息，出现

问题可方便查找。

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第六章数据结构设计

数据（包括空间数据和属性数据）是城市综合管线信息管理系统的基础，建

立好管线及相关设施数据库是系统有效运行的前提条件。

本系统涉及的数据包括基础地形数据和管线及相关设施数据。

6.1.数据来源

6.1.1.基础地形数据

基础地形数据是城区最基本的地理信息，包括各种平面高程测量控制点、建

筑物、道路、水系、境界、地貌、植被、地名以及某些属性信息等，用于表示城

市的基本面貌并作为各种专题信息空间定位的载体。

地形数据的获取：对已有的电子数据进行加工，在处理过程中按照相应的规

范进行分层、编码、面状处理和填充颜色。对道路还要专门建立道路中心线拓扑

关系，以便进行相关分析。

6.1.2,管线及相关设施数据

管线及相关设施数据：是指地下综合管线及相关设施信息，包括空间及属性

信息等，包括：给水、排水（雨水、污水、雨污合流）、燃气、供电电缆、路灯

电缆、电力通信电缆、交通信号电缆、电信、移动、联通、铁通、网通、有线电

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视、长途传输光缆及军用等专用地下管线的空间及属性信息。

管线数据通过实际探测和调查获得。

在综合基础地形数据和管线及相关设施数据的基础上建立XXXXXX综合管

线数据库。

6.2.数据的分层

各类数据表，根据具体情况和用户需求，采用分层的办法存放。分层有利于

数据管理和对数据的多途径快速检索与分析。

数据分层的原则为：

•同一类数据放在同层；

•相互关系密切的数据尽可能放在同层；

・用户使用频率高的放在主要层，否则放在次要层；

•某些为显示绘图或控制地名注记位置的辅助点、线、面的数据，放

在辅助层。

对于地形信息，通常按区域、控制点、主要建筑物、次要建筑物、道路、水

系、境界、地貌、植被、注记等分层。

对于管线信息，将按不同的专业管线进行分层，如分成给水、排水、燃气、

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电力、通讯等；如有特殊要求，可按要求进行分层。

所有的数据在GIS数据库中均体现为空间信息和属性信息。

6.3.数据的编码

作为XXXXXX综合管线信息管理系统，重点是对地下综合管线数据以及相

关的设施进行管理，因此可对管线制定相应的分类编码方案。

本系统以《城市地下管线探测规程》为依据，制定标准的编码管理体系和图

库，用户可以在本系统编码体系的基础上进行扩展，使之满足日后扩展的要求。

6.4.数据库结构

数据库结构以满足XXXXXX综合管线信息管理系统的管理工作为主，根据

实际情况和系统的需要，系统的数据库结构设计如下：

1）管道类线库结构