【導讀】得者均須向南開大學提交本人的學位論文紙質本及相應電子版。本人完全了解南開大學有關研究生學位論文收藏和利用的管理規(guī)定。子版并收入相應學位論文數(shù)據(jù)庫，通過其相關網站對外進行信息服務。同時本人保留在其。非公開學位論文，保密期限內不向外提交和提供服務，解密后提交和服務同公開論文。辯；提交的學位論文電子版與紙質本論文的內容一致，如因不同造成不良后果由本人自負。本人同意遵守上述規(guī)定。本授權書簽署一式兩份，由研究生院和圖書館留存。論文類別博士□學歷碩士□碩士專業(yè)學位?高校教師□同等學力碩士□。由作者填寫簽字后交校。取得的研究成果。含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內容。涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標明。學位論文原創(chuàng)性聲明的法律責任由本人承擔。請和相關部門批準方能標注。解決方案等技術。主要面向數(shù)據(jù)管理部門，主要實現(xiàn)基礎地理數(shù)據(jù)和市政、公路

　　

【正文】 定制出第 2 章 系統(tǒng)開發(fā)關鍵技術 系統(tǒng)開發(fā)關鍵技術 11 符合質檢需求的 質檢方案。 可進行 質檢任務 批量自動進行 、 全面數(shù)據(jù)缺陷檢測 、手工檢查：不能用計算機自動檢查的內容，提供輔助手工檢查工具、 結果查看：在結果查看子系統(tǒng)中，通過人機交互的方式進行檢查結果的查看 ， 檢查結果統(tǒng)計評價及報告輸出：在統(tǒng)計評價及結果輸出子系統(tǒng)中，對檢查結果進行質量評定，并輸出質檢報告 。 第 3 章 需求分析 12 第 3 章 需求分析 系統(tǒng)概述 系統(tǒng)概述 市政公路設施基礎數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的建設以《天津市市政公路地理信息系統(tǒng)三年建設規(guī)劃》為指導，主要針對天津市市政公路管理局職能轉變后，如何提高養(yǎng)護管理水平，降低養(yǎng)護成本，科學養(yǎng)護和管理市政公路設施（包括道路、橋梁、公路、高速公路）為目的，緊密圍繞市政公路管理局新的管理職能，集中 建立局中心數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)籌管理市政公路設施，并針對設施的養(yǎng)護管理工作，開發(fā)基礎數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。在可視化管理的基礎上，實現(xiàn)市政公路管理綜合決策輔助分析，實現(xiàn)市政公路管理手段的科學化，提高市政公路管理的快速反應能力。 建立和完善作為天津市信息化基礎和服務網絡市政公路核心層的應用服務體系，為“數(shù)字市政”、“數(shù)字公路”和“數(shù)字天津”的建設提供堅實基礎和專業(yè)應用服務平臺。通過市政公路基礎設施資料的數(shù)字化處理、建庫和管理，使市政公路基礎設施資料更加準確、便捷、全面地服務于政府管理、經濟建設和大眾生活，為市政公路改革建設，開辟新的發(fā)展思路，提供新的管理手段和模式。 市政公路設施基礎 數(shù)據(jù) 管理系統(tǒng)主要面向數(shù)據(jù) 管理部門，主要實現(xiàn)基礎地理數(shù)據(jù)和市政、公路數(shù)據(jù)的預處理、入庫、更新、編輯、管理、瀏覽、定位、查詢分析、數(shù)據(jù)提取與輸出、地圖制圖、 報表統(tǒng)計、空間分析、歷史數(shù)據(jù)管理與回溯以及數(shù)據(jù)維護管理等功能。 系統(tǒng) 業(yè)務需求 市政公路設施基礎數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 應采用 基于應用集成框架的組件開發(fā)、基于UML 的面向對象設計實現(xiàn)、“統(tǒng)一存儲、統(tǒng)一服務”的數(shù)據(jù)服務模式、基于 ArcGIS Engine 的 GIS 組件開發(fā) [14]、文字信息與電子材料統(tǒng)一管理、圖文一體的解決方案等技術， 并實現(xiàn)以下功能需求 [5,9]。 （ 1）實現(xiàn)以工程為單位實現(xiàn)的流程化統(tǒng)一更新與維護 第 3 章 需求分析 13 “數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)”的建立，改變了以往數(shù)據(jù)生產和更新方式，改變了工程管理人員對數(shù)據(jù)生產和更新的管理依靠人 工干預為主的形式，實現(xiàn)了從“外業(yè)探測－ 數(shù)據(jù)監(jiān)理－ 入臨時庫－ 數(shù)據(jù)審查－ 正式入庫”的流程化管理。 （ 2）實現(xiàn)柵矢數(shù)據(jù)一體化無縫集成 實現(xiàn) 4D 數(shù)據(jù)、市政公路設施數(shù)據(jù)的檢查、入庫和一體化應用。 （ 3）實現(xiàn)數(shù)據(jù)質檢與規(guī)整 GIS 原始空間成果數(shù)據(jù)基本是由 DWG 格式的數(shù)據(jù)文件 提取獲得 ， 系統(tǒng)需實現(xiàn)對原始數(shù)據(jù)的質量檢測和數(shù)據(jù)規(guī)整功能。 （ 4）實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉換與預處理 該功能使用戶可根據(jù)自身數(shù)據(jù)的實際情況進行配置，實現(xiàn) 不同格式的 數(shù)據(jù)到GIS 數(shù)據(jù)庫的完美轉換，并自動進行數(shù)據(jù)分層、編碼對照、屬性拆分等預處理工作，輕松完成建庫 工作。 （ 5）實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)質檢技術 根據(jù)行業(yè)不斷完善的標準規(guī)范體系，嚴格保證空間數(shù)據(jù)的質量，執(zhí)行靈活準確數(shù)據(jù)質檢來保障其自動、準確和高效性。 系統(tǒng)角色分類 根據(jù) 業(yè)務需求及系統(tǒng)規(guī)劃，將系統(tǒng)用戶分為兩類： 數(shù)據(jù)管理員 和 數(shù)據(jù)維護人員。對于用戶及其在系統(tǒng)中的行為，本文采用用例圖 [20,21]進行展示說明。 數(shù)據(jù)管理人員用例圖設計如圖 所示。 第 3 章 需求分析 14 圖 數(shù)據(jù)管理員用例圖 數(shù)據(jù)維護人員用例設計如圖 所示。 u c 市政公路設施基礎數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理員入工作庫回溯歷史數(shù)據(jù)備份數(shù)據(jù)恢復數(shù)據(jù)瀏覽數(shù)據(jù)提取與輸出數(shù)據(jù)審查入正式庫 u c 市政公路設施基礎數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)更新數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)維護人員備份、恢復數(shù)據(jù)提取數(shù)據(jù)第 3 章 需求分析 15 圖 數(shù)據(jù)維護人員用例圖 系統(tǒng)功能性需求 數(shù)據(jù)規(guī)整 功能分析 數(shù)據(jù)規(guī)整在 CAD 中進行操作，是個單獨的數(shù)據(jù)處理工具，數(shù)據(jù)規(guī)整模塊里面包含了數(shù)據(jù)規(guī)整和數(shù)據(jù)檢測兩大部分。 除了 CAD 自帶的基本屬性存儲一些要素信息外，還可將要素代碼、要素名稱、符號編碼等信息作為擴展屬性掛接到 CAD 數(shù)據(jù)中。擴展屬性是掛接在實體外的數(shù)據(jù)集，可通過 命令 查看。 數(shù)據(jù)規(guī)整完后，需要進行 CAD 中的質檢，一般檢測碎線、空注記、懸掛線、回頭線、自相交線、數(shù)據(jù)是否放到對應圖層、必填擴展屬性是否已填、幾何類型是否正確等等。 數(shù)據(jù)檢查 功能分析 實現(xiàn)對基礎地形數(shù)據(jù)、道橋設施數(shù)據(jù)和公路設施數(shù)據(jù)的 檢查功能 。 只有通過檢查的數(shù)據(jù)方能入庫， 才能 保證數(shù)據(jù)的正確性和規(guī)范性。 具體功能包括：創(chuàng)建工程、創(chuàng)建檢查任務、執(zhí)行檢查任務、打開檢查任務和檢查結果審核。 數(shù)據(jù)檢查流程 如圖 所示。 第 3 章 需求分析 16 入 工 作 庫創(chuàng) 建 檢 查 任 務創(chuàng) 建 工 程開 始 數(shù) 據(jù)檢 查 入 庫否創(chuàng) 建 成 功是創(chuàng) 建 成 功否打 開 檢 查 任 務執(zhí) 行 檢 查 任 務是審 核 檢 查 結 果修 改 錯 誤 數(shù) 據(jù)審 核 通 過否是 圖 數(shù)據(jù)檢查 流程 圖 數(shù)據(jù)導入 功能分析 將 檢查 合格的數(shù)據(jù)導入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫 。在數(shù)據(jù)入庫的過程中， 需 保存入庫日志，便于用戶查詢、追溯入庫過程中出現(xiàn)錯誤的數(shù)據(jù)內容。 數(shù)據(jù)導入包括：導入工作庫、按項目審核、導入正式庫 、工程信息管理。 數(shù)據(jù)導入 流程 如圖 所示。 第 3 章 需求分析 17 入 工 作 庫數(shù) 據(jù) 檢 查審 核 通 過成 功否按 項 目 審 核通 過否入 正 式 庫是工 程 信 息 管 理成 功否系 統(tǒng) 應 用是 圖 數(shù)據(jù)導入 流程 圖 數(shù)據(jù)編輯 功能分析 針對入庫后的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)編輯模塊主要包括撤銷 /恢復、裁切 /復制 /粘貼、要素的選擇 /增加 /刪除以及節(jié)點的編輯、捕捉、屬性編輯等功能。 數(shù)據(jù)編輯流程如圖 所示 第 3 章 需求分析 18 開 始 編 輯設 置 編 輯 圖 層停 止 編 輯結 束是 否 保 存編 輯 操 作否保 存 編 輯 是 圖 數(shù)據(jù)編輯流程圖 地圖瀏覽 功能分析 地圖瀏覽主要實現(xiàn)空間圖形（設施、基礎地形）的瀏覽，包括：全圖、前后視圖、縮放、漫游、旋轉等，其中，對于縮放功能，能實現(xiàn)固定倍數(shù)、固定比例和鼠標滾輪、拖放模式的縮放。 數(shù)據(jù)應用 功能分析 該功能應 包括 數(shù)據(jù)調閱、 查詢統(tǒng)計 和 空間分析 三個 部分。其中 數(shù)據(jù)調閱是將地圖定位到較小，較準確的范圍，這樣既可以排除其他地圖信息在視覺上對用戶的干擾，還可以減少查詢和分析條件，從而能更快更準確的獲取結果，數(shù)據(jù)調閱流程如圖 所示； 查詢統(tǒng)計功能針對地圖中的空間對象，顯示對象的屬性信息并對查詢結果進行匯總 ，查詢統(tǒng)計流程如圖 所示 ；空間數(shù)據(jù)分析 [12,15]包括疊加、緩沖分析， 疊加 是 提供根據(jù)兩幅或兩幅以上圖層在空間上比較地圖要素和屬性的能力 ，緩沖分析是 GIS 基本功能之一， 如道路規(guī)劃中建立緩沖區(qū)以確定道路兩邊若干距離內的土地利用性質 ，空間分析流程如圖 所示 。 數(shù)據(jù)調閱流程如圖 所示。 第 3 章 需求分析 19 設 置 提 取 條 件顯 示 結 果地 圖 各 圖層 數(shù) 據(jù)退 出 調 圖 模 式 圖 數(shù)據(jù)調閱流程圖 查詢統(tǒng)計流程如圖 所示 設 施 查 詢設 置 查 詢 條 件是 否 驗 證 成 功地 圖 上 高 亮 顯示 查 詢 結 果是否 圖 查詢統(tǒng)計流程圖 空間分析流程如圖 所示 第 3 章 需求分析 20 地 圖 數(shù) 據(jù)設 置 緩 沖 條 件生 產 緩 沖 區(qū)緩 沖 區(qū) 查 詢 緩 沖 區(qū) 分 析顯 示 結 果保 存 結 果 數(shù) 據(jù) 圖 空間分析流程圖 數(shù)據(jù)管理 功能分析 數(shù)據(jù) 管理 實際上是將空間數(shù)據(jù)庫的所有變化都保存下來，記錄其變化的時間和變化后的狀態(tài)，并且提供工具訪問某一時刻或者某一時間段的數(shù)據(jù)庫狀態(tài)。 由于其 具備時間屬性，可以利用時間動畫、動畫圖表以及數(shù)據(jù)回放功能，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)檔案的動態(tài)顯示，反映事物和現(xiàn)象的動態(tài)變遷過程，更加直觀。 歷史數(shù)據(jù)管理 應 依據(jù)歸檔標識機制，對歷史數(shù)據(jù)進行瀏覽、恢復、導出、刪除等操作，同時管理歸檔標識。 主要功能 包括 歸檔標識管理、歸檔數(shù)據(jù)瀏覽和恢復、歸檔數(shù)據(jù)導出、歸檔數(shù)據(jù)刪除 等。 數(shù)據(jù)管理 流程 如圖 所示。 第 3 章 需求分析 21 增 加數(shù) 據(jù) 恢 復歸 檔 記 錄修 改刪 除新 歸 檔 記 錄根 據(jù) 歸 檔 記 錄導 出 地 圖 數(shù) 據(jù)保 存 地 圖數(shù) 據(jù)地 圖 數(shù) 據(jù) 圖 數(shù)據(jù)管理 流程 圖 制圖輸出 功能分析 該功能 調圖、專題圖制作、數(shù)據(jù)提取與輸出三部分。其中調圖是將符合調閱條件的地圖數(shù)據(jù)顯示在地圖窗口。專題圖制作主要實現(xiàn)按照一定的條件從數(shù)據(jù)庫中制作地圖的功能，可以實現(xiàn) 1： 20xx、 1： 1 萬等標準分幅地圖的制作，并且能夠自動根據(jù)已經入庫的元數(shù)據(jù)信息生成圖幅的整飾；數(shù)據(jù)提取與輸出主要實現(xiàn)從數(shù)據(jù)庫中按照一定的條件將數(shù)據(jù)提取為其它格式的功能，提供了根據(jù)不同的操作方式來保存地圖到圖像文件和提取數(shù)據(jù)保存為 SHP、 MDB、 GDB、 DXF 等格式的操作。 制圖輸出 流程如 圖 所示。 第 3 章 需求分析 22 預 覽 地 圖地 圖 數(shù) 據(jù)設 置 制 圖 條 件保 存 數(shù) 據(jù) 打 印 地 圖 圖 制圖輸出 流程 圖 數(shù)據(jù)備份和恢復 功能分析 數(shù)據(jù)安全是系統(tǒng)建設需要考慮的一項重要任務，數(shù)據(jù)備份與恢復是保證數(shù)據(jù)安全的重要措施和手段。數(shù)據(jù)備份可分為完全備份、差異備份和增量備份，與其對應則有相應的回復方式。 數(shù)據(jù)備份與恢復采用 ORACLE 自身的閃回機制實現(xiàn)數(shù)據(jù)的完全備份、增量備份和數(shù)據(jù)恢復，還提供了備份日志和恢復日志。 數(shù)據(jù)備份 和恢復流程 如圖 所示。 第 3 章 需求分析 23 空 間 數(shù) 據(jù)備 份 設 置全 庫 備 份 增 量 備 份數(shù) 據(jù) 恢 復備 份 數(shù) 據(jù)備 份 日 志日 志 查 詢 圖 數(shù)據(jù)備份 和恢復流程 圖 系統(tǒng)非能性需求 數(shù)據(jù)需求分析 道橋空間數(shù)據(jù) 經分析， 設施 空間數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)有三種：一是基礎地形圖 (1： 20xx)的道路設施層，二是紙質竣工圖，三是電子 (CAD)施工圖。 （ 1） 基礎地形圖的道路設施層 在對 1： 20xx 的基礎地形的數(shù)據(jù)中，包含獨立的道路設施層，分別為 DLSS、DLSS_FZ 和 DLSS_ZXX，各包含 20xx 年前建設的道路設施的路邊線、輔助設施和道路中心線。且對不同的道路設施類型，有不同的編碼。具體編碼體系為南方開思采集軟件的標準 (6 位代碼 )。 第 3 章 需求分析 24 （ 2） 紙質竣工圖 經分析日常 管理的所有 設施 的竣工資料 (包括紙質圖 )。各竣工圖根據(jù)不同年代和不同設計單位設計 的，質量和圖面內容有所不同。 90 年代以前的，多是以手工繪制為主，地理坐標定位系統(tǒng)一般不全，一般只有指北針。 98 年后，多是在 CAD 中繪制，再曬成藍圖。圖面中地理要素較全，地理坐標系統(tǒng)較完整，有指北針、角標、比例尺等。對于 98 年以后的竣工圖，圖紙比較標準，各類要素比較齊全。另外，由于竣工圖多是直接從施工圖上修改得到，有些是直接將標題換掉提交，因此，沒有將施工過程中的變更內容反映到圖上，也就是實際的設施存在部分不符現(xiàn)象。 （ 3） 電子施工圖 98 年之后的道橋設施，施工圖一般都有電子的，但一般都在各設計單位。設施 施 工圖一般都是在 1： 500 基礎地形圖基礎上設計的，基礎地形圖基本是按國家標準進行分層的。 設施 施工圖 使用 AutoCAD 設計 ， 圖紙中 圖層名一般都是以中文命名，坐標系統(tǒng)為天津獨立坐標系 。 設施 屬性數(shù)據(jù) 設施 屬性數(shù)據(jù)一般是以臺帳的方式管理的，一般包括道路名、分段道路的起始點、道路等級、路面長度、路面面積、路面情況、人行道情況、側石、緣石情況、建筑年代、養(yǎng)護數(shù)據(jù)、設計情況、驗收情況、運行情況、跨河 (路 )系名稱、跨越方式、下部結構、荷載等級、孔數(shù)、高程、長度情況、寬度情況、面積、修建年代、改擴建年代等。 另外， 設施 附屬設施，一般都有二級屬性，如：車行道結構信息、人行道結構信息、橋上路面結構信息、橋墩詳細屬性信息等。 道橋養(yǎng)護數(shù)據(jù) 此類數(shù)據(jù) 主要是 設施 病害調查 (監(jiān)測 )信息、養(yǎng)護計劃信息、養(yǎng)護實施結果記錄信息、破路占路信息、大中修信息等。 這些數(shù)據(jù) 保存形式主要是 紙質臺帳和電子表格。另外，病害信息可通過多功第 3 章 需求分析 25 能路況檢測車來采集，處理后形成包含路面幾何參數(shù) (橫坡、縱坡、轉彎半徑等 )、車轍參數(shù)、平整度參數(shù)、病害相關信息的電子表格數(shù)據(jù)。