【正文】 ，闡述了本文的主要研究工作。 GIS 是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的新興技術(shù)，圍繞著這項(xiàng)技術(shù)的研究、開發(fā)和應(yīng)用形成了一門交叉性、邊緣性的學(xué)科，主要涉及地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、制圖學(xué)、攝影測(cè)量與遙感、計(jì)算機(jī)科學(xué)等領(lǐng)域 [11~13]。包括空間數(shù)據(jù)編輯和屬性數(shù)據(jù)編輯，空間數(shù)據(jù)編輯就是利用地理信息系統(tǒng)軟件工具，對(duì)現(xiàn)有的己采集到的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和再加工的過程。 要解決上述問題，就必須對(duì)信息系統(tǒng)內(nèi)的每條管線給出嚴(yán)格的定義，這關(guān)系到整個(gè)地下管線信息系統(tǒng)的綜合查詢、網(wǎng)絡(luò)分析、斷面生成等綜合功能的實(shí)現(xiàn)。 地下管線信息系統(tǒng)就是在 GIS 基礎(chǔ)上開發(fā)出來的綜合性系統(tǒng)， 它與 GIS 系統(tǒng)一樣都包含 數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編輯、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理 、查詢與空間分析 五個(gè)部分 [3,5,8]。它們隸屬于不同的專業(yè)部門管理、建設(shè)和維修，但又是一個(gè)有機(jī)的整體。常常在地下上、下交叉多層，每層并 江蘇 大學(xué)畢業(yè)論文 9 排鋪設(shè)多根管線，各類型管線形成縱橫交錯(cuò)的地下管線立體空間。決策支持在 GIS 平臺(tái)基礎(chǔ)上建立適合于地下管線信息系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)分析、規(guī)劃。 三種模式的比較 由于獨(dú)立開發(fā)難度太大，單純二次開發(fā)受 GIS 工具提供的編程語言的限制差強(qiáng)人意，因此結(jié)合 GIS 工具軟件與當(dāng)今可視化開發(fā)語言的集成二次開發(fā)方式就成為 GIS 應(yīng)用開發(fā)的主流。 ActiveX是一套基于 COM的、可以使軟件組件在各種開發(fā)語言、開發(fā)環(huán)境和 江蘇 大學(xué)畢業(yè)論文 11 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行互操作而不管組件是用何種語言創(chuàng)建的技術(shù) [32,33]。 ComGIS的發(fā)展順應(yīng)了當(dāng)今軟件技術(shù)的發(fā)展潮流，極大地方便了應(yīng)用和系統(tǒng)集成。 ComGIS的出現(xiàn)使 GIS不僅是專家們的專業(yè)分析工具，同時(shí)也成為普通用戶對(duì)地理相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的可視化工具，推動(dòng)了 GIS的大眾化進(jìn)程。 GIS的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)階段，組件式 GIS是目前較流行的 GIS系統(tǒng)開發(fā)方法。對(duì)任何給定的平臺(tái)， COM 定義了一個(gè)在內(nèi)存中管理虛擬函數(shù)表 (vtable)的標(biāo)準(zhǔn)方法，以及提供通過 vtable 調(diào)用函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法。當(dāng)應(yīng)用程序需要使用構(gòu)件對(duì)象的一些函數(shù)時(shí)，它調(diào)用該對(duì)象的QueryInterface,獲得相應(yīng)函數(shù)接口的指針。應(yīng)當(dāng) 承認(rèn)，以 ARC／ INFO， MAPINFO， INTERGRAPH GEOMEDIA 等為代表的國外軟件平臺(tái)功能強(qiáng)大，開發(fā)較為方便。 （ 5）實(shí)用對(duì)象 (Utility Objects)：包括特定的字符串集合對(duì)象。 （ 6）選擇沿線的特征和在矩形、區(qū)域、多邊形和圓內(nèi)的特征 （ 7）選擇在己知特征附近規(guī)定的距離內(nèi)的特征。 （ 15）輸出地理匹配的地理位置。 ● 可從多個(gè)文件查詢。 ● 內(nèi)掛的開發(fā)語言 MapBasic 使用戶可定制自己的界面。 （ 8）用標(biāo)準(zhǔn) SQL 表達(dá)式進(jìn)行特征選擇和查詢。 如圖 所示： 圖 VC++中調(diào)用 MapObjects 控件 如圖選擇 ESRI MapControl 后按“確定”鍵，控件欄中將增加一個(gè)名叫Map 的控件，在控件欄中選擇 Map 控件，然后把光標(biāo)移入需要增加 Map 控件的窗體中，拖放該圖框至所需大小，窗體上就有了一塊空白色區(qū)域，這樣 Map控件就被嵌入到程序中了。 屬性數(shù)據(jù)編碼 1 編碼目的 為了便于識(shí)別管線種類和數(shù)據(jù)分層處理，也為了使數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)具有較高的靈活性，使數(shù)據(jù)的查詢和計(jì)算簡便，對(duì)管線數(shù)據(jù)需要設(shè)計(jì)編碼。 序號(hào)“ 18”指 GUID（全球唯一標(biāo)識(shí)號(hào)）：此字段用于唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)線對(duì)象，當(dāng)一個(gè)圖層進(jìn)行分幅時(shí)，一根管線可能跨越了兩個(gè)分幅圖，此時(shí)這根管線分幅后 江蘇 大學(xué)畢業(yè)論文 19 就要被剪成兩段，但是分開后的兩根管線具有和原來一樣的 GUID 值，當(dāng)合幅時(shí)原先被裁剪開的兩條線段通過比較 GUID 值進(jìn)行重新合并。 地下管線信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 屬性數(shù)據(jù)庫主要存儲(chǔ)與空間信息密切相關(guān)的地理特性信息和描述信息，通過多種途徑 (如調(diào)查、功能分析等 )識(shí)別出地下管線基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分類、抽象，形成與系統(tǒng)功能相對(duì)應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)，如表 。 3 分幅 整個(gè)一個(gè)城市的地下管線空間信息和屬性信息是非常巨大的，如果只用一個(gè)巨大的圖層來存儲(chǔ)，將嚴(yán)重的影響整個(gè)系統(tǒng)性能，而且不便于多用戶同時(shí)對(duì)圖層進(jìn)行編輯。 MapObjects 建立在微軟的對(duì)象聯(lián)接和嵌入（ ACtiveX）基礎(chǔ)之上，在 Windows開發(fā)環(huán)境中（如 Visual C++開發(fā)環(huán)境等）可以方便地調(diào)用該控件 [14,33]。 （ 6）文字注記和放置。每張表是個(gè)獨(dú)立的圖層，計(jì)算機(jī) 以圖層組織地圖。 ● 無縫地圖圖層，使用戶象處理一個(gè)圖層一樣處理多個(gè)地圖圖層。 （ 13）顯示多種格式的柵格圖像文件。 （ 4）顯示標(biāo)注字符。 （ 3）地圖顯示對(duì)象 (Map Display Objects)：包括符號(hào)分級(jí)對(duì)象、點(diǎn)密度對(duì)象、地理事件對(duì)象、柵格圖層對(duì)象、標(biāo)注分級(jí)對(duì)象、圖層集對(duì)象、矢量圖層對(duì)象、圖層集合對(duì)象、符號(hào)對(duì)象、文本符號(hào)對(duì)象、跟蹤圖層對(duì)象和值分級(jí)對(duì)象。隨著地理學(xué)的發(fā)展和 GIS 的美好前景，許多頗有實(shí)力的軟件公司紛紛推出自己的 GIS 平臺(tái)，并相當(dāng)程度地融入了本公司先導(dǎo)產(chǎn)品的特色。 AddRef 和 Release 是簡單的參考計(jì)數(shù)方法，當(dāng)另外構(gòu)件對(duì)象正在使用該接口時(shí)，調(diào)用一個(gè)構(gòu)件對(duì)象的 AddRef方法，當(dāng)不再使用時(shí)調(diào)用接口的 Release 方法。它們可以用其它語言編寫，結(jié)構(gòu)可以完全不同。 ComGIS 改變了 GIS 原來過于專業(yè)化的開發(fā)方式，可以使更多的開發(fā)人員掌握 GIS 開發(fā)工具，從而使其成為一個(gè)大眾化的應(yīng)用領(lǐng)域 [35~37]。對(duì) ComGIS來說， GIS應(yīng)用開發(fā)者不必掌握額外的 GIS開發(fā)語言，只需熟悉基于 Windows平臺(tái)的通用集成開發(fā)環(huán)境，以及 ComGIS的各個(gè)控件的屬性、事件和方法，就可以完成應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和集成。 ComGIS的基本思想是把 GIS的各大功能模塊劃分為幾個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能。認(rèn)識(shí) ComGIS，首先要了解它所依賴的技術(shù)基礎(chǔ) —— 組件式對(duì)象模型和ActiveX控件。 江蘇 大學(xué)畢業(yè)論文 10 (3) 基于組件的二次開發(fā) 大多數(shù) GIS 軟件商都提供商業(yè)化的 GIS 組件，如 ESRI 公司的 MapObjects、MapInfo 公司的 MapX 等，這些組件都具備 GIS 的基本功能，開發(fā)人員可以基于通用軟件開發(fā)工具，尤其是可視化開發(fā)工具，如 Visual C++ 、 Delphi、 Visual Basic、Power Builder 等為開發(fā)平臺(tái)，進(jìn)行二次開發(fā)。公式 22 表達(dá)地下管網(wǎng)信息在目前階段還不成熟，而二維系統(tǒng)在對(duì)地下管網(wǎng)信息的描述和空間分析方面受到一定限制 [25~28]。 (4)三維立體的表示、實(shí)現(xiàn)、分析困難。 (2)所需存儲(chǔ)、處理的數(shù)據(jù)量大，內(nèi)容繁雜。 地下管線 管線的線 管線點(diǎn) 空間數(shù)據(jù) 屬性數(shù)據(jù) 空間數(shù)據(jù) 屬性數(shù)據(jù) 圖 地下管線的層次結(jié)構(gòu)示意圖 江蘇 大學(xué)畢業(yè)論文 8 地下管線信息系統(tǒng)與 GIS 的關(guān)系 地下管線信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式之一是由城市各職能部門和各有關(guān)行業(yè)的實(shí)體以各自成熟運(yùn)行的專業(yè) (或?qū)ｎ} )GIS 以一定方式集成為一體。 地下管線 系統(tǒng) 地下管線的概念 一條管線就是由管線點(diǎn)按一定連接關(guān)系構(gòu)成的線，代表實(shí)際管線的走向。數(shù)據(jù)的采集方法包括：現(xiàn)有地圖數(shù)字化、野外測(cè)量數(shù)據(jù)、航空攝影測(cè)量、數(shù)字式地理信息處理、屬性數(shù)據(jù)和文字信息的錄入等。 江蘇 大學(xué)畢業(yè)論文 5 第二章 相關(guān)理論與技術(shù)基礎(chǔ) 地 理信息系統(tǒng) 地理信息系統(tǒng)的概念 地理信息系統(tǒng)（ GIS）是以采集、存儲(chǔ)、分析和描述整個(gè)或部分地球表面（包括大氣層在內(nèi)）與空間和地理分布有關(guān)的數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng) [8]。 （ 4） 三維圖形顯示。這種相對(duì)獨(dú)立且分散的基于文檔的管理方法，其弊病是顯而易見的：首先表現(xiàn)在于表格文檔和地圖文檔的非同步更新，造成內(nèi)容上的不一致和混亂；其次，紙質(zhì)文檔有不易查詢、保存攜帶、復(fù)制和不便于保密等缺點(diǎn)。我國于 90 年代初相繼使用國外的 GIS 平臺(tái)（ ArcInfo、 Intergraph），有的甚至用 AutoCAD 探索開發(fā)管線 江蘇 大學(xué)畢業(yè)論文 3 信息管理系統(tǒng)。因此，基于鎮(zhèn)江管線信息系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)研究，為城市建設(shè)和管理提供決策支持工具，將有助城市管理水平， 主要體現(xiàn)在如下幾方面： （ 1） 借助于地下管線信息管理系統(tǒng)強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)庫已能很可靠、很完美地將一個(gè)城市的基礎(chǔ)地理信息、各種管線、管件空間信息及它們復(fù)雜的屬性信息一體化存儲(chǔ)、分類、分層地進(jìn)行存儲(chǔ)管理。 地下管線管理信息系統(tǒng)在規(guī)劃、石化企業(yè)、自來水公司、消防、煤氣、天然氣等部門有著廣闊的應(yīng)用 [3~5]。 (4) 采 用 C/S 模式，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了城市地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題，給出了解決方法。本文對(duì)國內(nèi)外地理信息系統(tǒng)技術(shù)和管線信息系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行了綜述，分析了系統(tǒng)的開發(fā)模式和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，確定 了二次開發(fā)的控件和算法，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了城市地下管線信息系統(tǒng)。另一方面，現(xiàn)有的地下專業(yè)管線的資料都以圖紙、圖表等形式記錄保存，采用人工方式管 理，效率低下。由于對(duì)地下管線情況了解不清，在城市建設(shè)施工中隨時(shí)有可能發(fā)生刨斷電纜、挖斷水管， 造成 大面 積的停水停電，通訊中斷也時(shí)有發(fā)生，給國家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 （ 4）借助于系統(tǒng)強(qiáng)大的圖形功能和數(shù)據(jù)庫管理功能，可以方便地對(duì)基礎(chǔ)地理信息、管線信息進(jìn)行修改和更新。首先，由于地下管線現(xiàn)狀資料的缺漏和偏差而造成的盲目施工，時(shí)常損壞地下管線，導(dǎo)致停水、停電、停氣、通訊中斷，甚至引起災(zāi)害事故。這樣使得系統(tǒng)無法和其它相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，造成多種系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的不一致，系統(tǒng)在使用時(shí)往往需要重新錄入數(shù)據(jù)，給用戶使用帶來很大不便。 第二章介紹了地理信息系統(tǒng)和地下管線信息系統(tǒng)的概念及其關(guān)系，論述了GIS 開發(fā)模式和組件式 GIS。 GIS 是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)、在計(jì)算機(jī) 軟硬件支持下，它可以對(duì)空間數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)或空間位置進(jìn)行各種處理、對(duì)數(shù)據(jù)（包括地理實(shí)體的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)）的有效管理、研究各種地理實(shí)體及相互關(guān)系，通過對(duì)多種地理要素的綜合分析，迅速地獲取滿足應(yīng)用需要的信息，并以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結(jié)果 [12~15]。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理 地理數(shù)據(jù)不僅具有地理目標(biāo)的空間位置與形狀的三維信息，而且還有空間關(guān)系和屬性信息；它不但描述地理目標(biāo)的現(xiàn)狀，還可描述地理目標(biāo)的過去和預(yù)測(cè)未來，可以具有第四維的時(shí)間信息；作為各種專題信息的公共空間載體，數(shù)據(jù)的一致性和穩(wěn)定性、權(quán)威性要求很高，并與各類專題數(shù)據(jù)相關(guān)，涉及面廣，數(shù)據(jù)共享性強(qiáng) [20~24]。 地下管線分為地下管道和地下電纜兩大類： ? 地下管道包括給水、排水、煤氣、熱力及工業(yè)管道； ? 地下電纜包括電力及電信電纜。 城市 地下管線信息系統(tǒng)是城市地理信息系統(tǒng)（ UGIS）重要的組成部分，是GIS 在城市管理中的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，是對(duì) GIS 的發(fā)展和延伸。城市地下管線信息系統(tǒng)對(duì)這些空間特征的表示，甚至比常規(guī)地形特征描述更為復(fù)雜。目前普遍使用的二維 GIS 技術(shù)，是采用地下 (或地上架空 )數(shù)據(jù)投影至地表，再加以處理。 GIS開發(fā)模式 三種開發(fā)模式 (1) 獨(dú)立開發(fā) 指不依賴于任何 GIS 工具軟件，從空間數(shù)據(jù)的采集、編輯、數(shù)據(jù)的處理分析及結(jié)果輸出，所有的算法都由開發(fā)者獨(dú)立設(shè)計(jì)，然后選用某種程序設(shè)計(jì)語言，如 Visual C++、 Delphi等，在一定的操作系統(tǒng)平臺(tái)上編程實(shí)現(xiàn)。它的優(yōu)點(diǎn)是既可以充分利用 GIS 工具軟件對(duì)空間數(shù)據(jù)庫的管理、分析功能，又可以利用其它可視 化開發(fā)語言具有的高效、方便等編程優(yōu)點(diǎn)，集二者之所長，不僅能大大提高應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)效率，而且使用可視化軟件開發(fā)工具開發(fā)出來的應(yīng)用程序具有更好的外觀效果，更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫功能，而且可靠性好、易于移植、便于維護(hù)。 ActiveX控件是一種可編程、可重用的基于 COM的對(duì)象， ActiveX 控件通過屬性、事件、方法等接口與應(yīng)用程序進(jìn)行交互。同傳統(tǒng)的 GIS相比，這一技術(shù)具有以下特點(diǎn) [32]： （