某礦區(qū)供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王馨靚，曹國(guó)飛，高云偉

（1.大慶油田水務(wù)公司規(guī)劃設(shè)計(jì)所，黑龍江 大慶 163000 ）

我國(guó)現(xiàn)有的專業(yè)供水管網(wǎng)的資料都以圖紙、圖表等形式記錄保存，人工方式管理，效率低下[1-3]。GIS技術(shù)特有的可視化表達(dá)和空間分析功能正好符合供水管網(wǎng)信息的與地理位置相關(guān)、區(qū)域性強(qiáng)、動(dòng)態(tài)和數(shù)據(jù)量大等特點(diǎn)[4]。因此，許多城市建立了基于GIS的城市管網(wǎng)信息系統(tǒng)，對(duì)城市的管網(wǎng)進(jìn)行管理[5-7]。

本文研究的礦區(qū)地下管網(wǎng)包含油氣運(yùn)輸、供水、排污等多種管道，廣泛分布于區(qū)內(nèi)，縱橫交錯(cuò)，且油氣運(yùn)輸管道結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，為地下管網(wǎng)的管理帶來了極大的不便。礦區(qū)建立以來，供水管理部門積累了大量礦區(qū)供水管網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工、竣工的圖表資料，都是采用人工方式管理的。隨著管網(wǎng)的更新與新建，這種管理方式已經(jīng)很難滿足礦區(qū)供水建設(shè)的需要。圖表等原始資料不能反映管網(wǎng)之間復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，查詢也不方便，占空間且易丟失。此外，圖表等原始資料為管網(wǎng)建設(shè)決策提供技術(shù)支持的難度較大，阻礙了礦區(qū)生產(chǎn)供水效率和服務(wù)水平的進(jìn)一步提高。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布子系統(tǒng)2部分組成，面向礦區(qū)供水管網(wǎng)的管理部門、礦區(qū)各個(gè)生產(chǎn)單位和居民提供一體化的信息管理和服務(wù)。該系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)器(C/S)與瀏覽器/服務(wù)器(B/S)相結(jié)合的實(shí)現(xiàn)方式。B/S方式實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)發(fā)布子系統(tǒng)”，C/S方式實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)”。服務(wù)器主要包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、GIS應(yīng)用服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器?？蛻舳嗣嫦蚬┧芫W(wǎng)管理部門，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的管理、維護(hù)和決策支持等功能，瀏覽器端主要面向礦區(qū)各個(gè)生產(chǎn)單位及居民，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)資料互聯(lián)網(wǎng)查詢、檢索與分析等功能。

1.2 系統(tǒng)功能

數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)包括選擇、查詢統(tǒng)計(jì)、視圖、管網(wǎng)編輯分析、地圖打印、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具、插入、窗口等功能，是整個(gè)解決方案的核心。其中，選擇是根據(jù)不同要求選取相應(yīng)地圖數(shù)據(jù)；查詢統(tǒng)計(jì)是進(jìn)行管線設(shè)備和管點(diǎn)設(shè)備的查詢與統(tǒng)計(jì)和管理報(bào)表；窗口是對(duì)地圖和管網(wǎng)數(shù)據(jù)的顯示進(jìn)行控制；管網(wǎng)編輯分析管理管網(wǎng)數(shù)據(jù)屬性及拓?fù)浞治?、緩沖分析等功能。網(wǎng)絡(luò)發(fā)布子系統(tǒng)系統(tǒng)是整個(gè)解決方案系統(tǒng)的升華，主要包括視圖、地圖控制、查詢和打印等功能。整個(gè)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)平臺(tái)的選擇

系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)選用Microsoft Visual Studio.Net 2010和 Microsoft Visual Silver Light。Microsoft Visual Studio.Net 2010是目前最流行的Windows平臺(tái)應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境，Microsoft Silverlight是一個(gè)跨瀏覽器、跨平臺(tái)的插件，提供靈活的編程模型，并可以方便地集成到現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序中。GIS平臺(tái)選用ArcGIS系列軟件，包 括 ArcInfo、ArcSDE、ArcIMS、ArcEngine和 ArcGIS Server。ArcGIS具有較強(qiáng)的安全性和穩(wěn)定性，以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)編輯、制圖、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)輸出、網(wǎng)上數(shù)據(jù)發(fā)布能力。綜合考慮管理信息系統(tǒng)的延伸性和擴(kuò)展性、海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、高效并發(fā)訪問、系統(tǒng)的開放性和安全性等因素，選用ESRI公司的ArcGIS系列軟件建設(shè)本系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫平臺(tái)選用甲骨文公司的Oracle 10g[8]。

3 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主要由空間數(shù)據(jù)庫組成?？臻g數(shù)據(jù)庫采用空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)分開存儲(chǔ)的方式，即將空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在空間數(shù)據(jù)文件中，屬性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)之間通過標(biāo)識(shí)碼鏈接。空間數(shù)據(jù)庫主要包括管點(diǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)和管線設(shè)備數(shù)據(jù)，其中管點(diǎn)設(shè)備合計(jì)2 273個(gè)，管線設(shè)備主要為112條供水干線（如表1所示）。

表1 空間數(shù)據(jù)庫

4 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

進(jìn)行界面設(shè)計(jì)時(shí)，要保證系統(tǒng)能夠提供方便、簡(jiǎn)潔的操作。系統(tǒng)將C/S和B/S 2種體系結(jié)構(gòu)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)數(shù)據(jù)的輸入輸出、更新維護(hù)、查詢分析等功能；實(shí)現(xiàn)供水管網(wǎng)的圖形管理，支持分析決策等。將系統(tǒng)的整個(gè)功能進(jìn)行集成，形成一個(gè)友好的系統(tǒng)界面。圖2為數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)功能界面。網(wǎng)絡(luò)發(fā)布子系統(tǒng)采用ArcGIS Server作為地圖服務(wù)器，采用.net進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)，如圖3所示。

圖2 供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)功能界面

圖3 供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布子系統(tǒng)功能界面

[1]沈思源.常州通用自來水有限公司供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].南京：南京理工大學(xué),2007

[2]周千，李秉柏，唐軍州，等.城市供水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].地理空間信息,2009,7(5)：48-51

[3]許平.大連市供水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用[J].黑龍江水利科技,2009,37(1)：48-51

[4]張樹兵,申建平,翁敬農(nóng)，等.城市自來水企業(yè)信息集成應(yīng)用初探[C].北京：中國(guó)水處理技術(shù)國(guó)際研討會(huì)論文集, 2000

[5]高鐵軍.沈陽市地下綜合管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)[D].沈陽:東北大學(xué),2001

[6]馬勇.城市排水管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的建立及應(yīng)用[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2001

[7]張玉潔.地下管網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連:大連理工大學(xué),2003

[8]王叢聰.即墨市地下管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].沈陽:遼寧師范大學(xué),2009