地下管網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

趙占坤　王玉凡　薛玉倩　劉麗華

摘要：針對(duì)城市規(guī)模的擴(kuò)大和現(xiàn)代化程度的不斷提高，地下管線已經(jīng)非常龐大、密集。傳統(tǒng)的手工管理已經(jīng)不能滿足實(shí)際的需要，必須采取更有效的機(jī)制和方法進(jìn)行管理。因此，城市住建局建立城市地下綜合管線信息管理系統(tǒng)迫在眉睫，該系統(tǒng)基于地理信息系統(tǒng)（GIs）技術(shù)、.NET技術(shù)平臺(tái)，將地下管線數(shù)據(jù)數(shù)字化存儲(chǔ)在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市地下各類管線數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理、分析、查詢、統(tǒng)計(jì)輸出和實(shí)時(shí)更新等，從而提高地下管線信息現(xiàn)代化管理水平，促進(jìn)城市精細(xì)化管理。文章對(duì)地下管網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)和研究。

關(guān)鍵詞：地下管線；GIS；.NET；oracle

隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展，未來(lái)城市將承載越來(lái)越多的人口。為實(shí)現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展，解決城市發(fā)展難題，建設(shè)智慧城市已成為城市發(fā)展的歷史潮流。通過(guò)建設(shè)智慧城市，及時(shí)整合、交流城市的公共資源等各類信息，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高政府管理和服務(wù)的能力，讓城市生活更健康、發(fā)展更和諧。

地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是城市規(guī)劃建設(shè)管理的重要基礎(chǔ)信息。城市地下管線包括給地下供水、污水、天燃?xì)?、電力管線、通信管線等，被稱為城市的“生命線”。城市地下管線的管理是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理工作中最重要的一環(huán)。隨著城市地下管線越來(lái)越龐大，越來(lái)越密集，管理上也需要統(tǒng)一管理。同時(shí)，加強(qiáng)城市地下管線的管理與信息化建設(shè)，也是智慧城市建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。合理開發(fā)和利用地下空間，保障維護(hù)地下管線，完善城市功能，服務(wù)于民，以保障城市建設(shè)和可持續(xù)性發(fā)展。

針對(duì)上述問(wèn)題，以城市規(guī)劃管理部門住建局為依托，建立城市地下綜合管線信息管理系統(tǒng)就顯得勢(shì)在必行。該系統(tǒng)通過(guò)全面普查城市地下管線的分布情況，建立地下管線綜合數(shù)據(jù)庫(kù)。將地下管線信息分類存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)全市地下管線數(shù)據(jù)的管理、分析、查詢、統(tǒng)計(jì)輸出和實(shí)時(shí)更新等。城市地下管線信息系統(tǒng)建成后將有利于提高地下管線信息現(xiàn)代化管理水平，促進(jìn)城市精細(xì)化管理，保障城市地下管線管理高效率、高質(zhì)量地運(yùn)轉(zhuǎn)。

1 總體功能要求

（1）系統(tǒng)建設(shè)時(shí)總體要遵循功能完善、性能可靠、技術(shù)先進(jìn)、整體規(guī)劃、分步實(shí)施、節(jié)省投資等原則。（2）系統(tǒng)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)性、高效性、可靠性、安全性、可用性、可擴(kuò)充性、先進(jìn)性、成熟性、交互性和可操作性等特點(diǎn)。（3）系統(tǒng)為了滿足多部門管理和開放性要求，采用客戶機(jī)/服務(wù)器和瀏覽器/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)模式來(lái)整體部署。（4）系統(tǒng)的管理對(duì)象主要為東臺(tái)市地下綜合管線進(jìn)行多種設(shè)定條件的查詢統(tǒng)計(jì)和分析決策等，為住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局對(duì)管線的管理和維護(hù)提供參考。

2 系統(tǒng)目標(biāo)

（1）在查明城市地下綜合管線信息的基礎(chǔ)上，建立城市管線及相關(guān)設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)和基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)各類信息的數(shù)字化存儲(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)城市地下管線的信息化管理打下基礎(chǔ)，同時(shí)具備強(qiáng)大的可擴(kuò)展性，滿足系統(tǒng)的日后功能擴(kuò)展，如其他管線、市政設(shè)施數(shù)據(jù)的增加等。（2）建立C/S，B/S系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部署及數(shù)據(jù)訪問(wèn)機(jī)制，以C/S為主B/S為輔的系統(tǒng)管理的模式，提高用戶對(duì)數(shù)據(jù)的使用效率。（3）在實(shí)現(xiàn)對(duì)所普查管線進(jìn)行管理的基礎(chǔ)上，達(dá)到相關(guān)管線設(shè)施的管理效果，提供方便的信息檢索查詢、統(tǒng)計(jì)分析等功能，為設(shè)施管理提供信息化手段。

3 系統(tǒng)用戶

系統(tǒng)的最終用戶可作如下分類：

一般用戶（C/S，B/S）：使用系統(tǒng)是管理員分配的功能，自覺維護(hù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理人員（C/S）負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)處理、加工、入庫(kù)工作。

系統(tǒng)管理員（服務(wù)器端）：（1）負(fù)責(zé)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全工作。（2）負(fù)責(zé)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份工作。（3）負(fù)責(zé)系統(tǒng)的權(quán)限設(shè)置和監(jiān)控一般用戶工作。（4）負(fù)責(zé)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)。（5）負(fù)責(zé)充分發(fā)揮東臺(tái)市地下管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的功能，為管線管理工作服務(wù)。

4 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

地下管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)包括了6個(gè)子系統(tǒng)：基礎(chǔ)信息管理子系統(tǒng)、地圖信息管理子系統(tǒng)、管網(wǎng)信息管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)三維子系統(tǒng)、系統(tǒng)運(yùn)行模式和系統(tǒng)設(shè)置安全管理子系統(tǒng)。具體功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

基礎(chǔ)信息管理子系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具、管網(wǎng)成圖、基礎(chǔ)表配置和數(shù)據(jù)備份還原功能。

地圖信息管理子系統(tǒng)包括：地圖工具、視圖是遏制和地圖選擇功能。

管網(wǎng)信息管理子系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)查詢、管網(wǎng)編輯、管網(wǎng)分析和地圖標(biāo)注功能。

數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)三維子系統(tǒng)包括：動(dòng)態(tài)生成三維和三維場(chǎng)景管理功能。

系統(tǒng)運(yùn)行模式子系統(tǒng)包括：C/S客戶端和B/S網(wǎng)站發(fā)布功能。

5 系統(tǒng)技術(shù)路線

（1）操作系統(tǒng)：考慮到系統(tǒng)的適用性，根據(jù)性能價(jià)格比和實(shí)際需求，服務(wù)器端可以選用Windows Server 2012，客戶端選用Microsoft Windows 7或Windows 8。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)：城市地下綜合管線管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可以選用Oracle，SOL Server，SyBase，Informix等。考慮到系統(tǒng)運(yùn)行涉及大量矢量、柵格地圖，建議系統(tǒng)選用國(guó)際流行的Oracle 11g數(shù)據(jù)庫(kù)，它能夠在效率、速度、穩(wěn)定性、安全性等方面達(dá)到系統(tǒng)要求。（3）GIS軟件平臺(tái)：在ArcGIS平臺(tái)上定制開發(fā)城市地下綜合管線管理信息系統(tǒng)。ArcGIS是美國(guó)ESRI公司研制的大型地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，ESRI是全球優(yōu)秀的GIS軟件廠商，一直是地理信息系統(tǒng)平臺(tái)軟件的領(lǐng)導(dǎo)者，ESRI公司的ArcGIS系列軟件一直在全球GIS市場(chǎng)占有最大的份額，并經(jīng)過(guò)了全球GIS行業(yè)的錘煉，其在國(guó)內(nèi)也擁有著廣大的客戶群，具有較強(qiáng)的安全性和穩(wěn)定性。（4）開發(fā)語(yǔ)言：系統(tǒng)基于Microsoft Visual Studio.NET 2013開發(fā)平臺(tái)，使用c#語(yǔ)言。.NET平臺(tái)基于組件或面向服務(wù)的架構(gòu)體系開發(fā)，該平臺(tái)經(jīng)過(guò)大量工業(yè)實(shí)踐，技術(shù)成熟，有大量可借鑒的企業(yè)級(jí)應(yīng)用和輔助解決方案供參考，是構(gòu)建電子政務(wù)平臺(tái)的重要基礎(chǔ)，保護(hù)現(xiàn)有的投資并避免風(fēng)險(xiǎn)。

6 系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)

在系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，本文采用基于GIS的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，C/S+B/S的結(jié)構(gòu)體系（見圖2）。

（1）C/S架構(gòu)主要應(yīng)用于城市住房與城鄉(xiāng)建設(shè)局，用來(lái)支撐其運(yùn)行、維護(hù)、升級(jí)和數(shù)據(jù)更新的日常工作。C/S結(jié)構(gòu)模式在局域網(wǎng)內(nèi)共享信息，滿足各個(gè)部門對(duì)地下管線數(shù)據(jù)的管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的錄入、輸出顯示、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能。采用C/S模式的優(yōu)點(diǎn)是：C/S方式具有更好的交互性和更好的操作性能；缺點(diǎn)是：C/S模式要求客戶端都要安裝系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)平臺(tái)許可，每個(gè)客戶端都需要維護(hù)，大量采用C/S模式將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的成本大幅度提高。

（2）B/S結(jié)構(gòu)主要是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)共享信息，市政府的規(guī)劃部門可以通過(guò)政務(wù)內(nèi)網(wǎng)快速地瀏覽各種地下管線信息，進(jìn)行管網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)等工作。不同級(jí)別的用戶根據(jù)分配的權(quán)限，瀏覽、查詢不同級(jí)別的數(shù)據(jù)，滿足各方不同的需求并保證安全。B/S模式鐘的GIS平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)和系統(tǒng)軟件都部署服務(wù)器端，客戶端通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)，不需要安裝客戶端軟件。用戶請(qǐng)求得到的圖形實(shí)際是柵格圖像（Jpg，Gif等格式），所以用戶無(wú)法在客戶端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改更新，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性。

7 結(jié)語(yǔ)

城市地下管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)將地下各類管線數(shù)據(jù)作為整個(gè)信息系統(tǒng)的核心，建立了一套現(xiàn)代化的綜合管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各部門之間信息的科學(xué)組織、共享和協(xié)作，為城市管線規(guī)劃、建設(shè)和管理提供依據(jù)，大大提高了政府辦公效率，為政府決策和緊急事故處理提供依據(jù)，為建設(shè)智慧城市提供了基礎(chǔ)。