【正文】 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................................................... 34 功能模塊的設(shè)計(jì) ......................................................................................... 35 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) ................................................................................................. 36 第五章 地下管線信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) ......................................................................... 38 C/S 模式地下管線信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編程 ......................................................... 39 圖形編輯操作 ................................................................................................... 42 查詢統(tǒng)計(jì) ........................................................................................................... 44 空間分析 ........................................................................................................... 45 數(shù)據(jù)檢查 ........................................................................................................... 46 三維顯示 ........................................................................................................... 47 打印輸出 ............................................................................................................ 47 安全性控制 及系統(tǒng)維護(hù) ................................................................................... 49 第六章 總結(jié)與展望 ................................................................................................. 52 致 謝 .......................................................................................................................... 53 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................ 54 江蘇 大學(xué)畢業(yè)論文 1 第一章 緒論 課題研究的背景與意義 城市地下各類管線是一個(gè)城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施，擔(dān)負(fù)著信息傳輸、能源輸送等工作，也是城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì) 基礎(chǔ) [1,2]。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。采用高新技術(shù)和方法來高效管理地下各類專業(yè)管線，滿足決策、管理部門和施工單位的需要已成為鎮(zhèn)江市信息管理當(dāng)務(wù)之急。系統(tǒng)的研究開發(fā)應(yīng)充分利用現(xiàn)今蓬勃發(fā)展的 地理信息系統(tǒng) 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各類專業(yè)管線、管孔、井蓋等的信息輸入、管理、查詢、橫縱剖面及各類專題圖的繪制、地形和各專業(yè)管線的 1:500、 1:1000 圖幅和自定義圖幅輸出等等功能， 以 滿足地下各類管線的規(guī)劃、 勘探、維護(hù)、施工和管理的需要，為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工等部門提供準(zhǔn)確可靠的地下管線的分布、走向、埋深等狀態(tài)信息及各專業(yè)屬性信息，并為將來系統(tǒng)進(jìn)一步擴(kuò)充和發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 出于 節(jié)約用地、節(jié)約能源、安全環(huán)保的考慮，往往把重要的管線埋設(shè)在地下，甚至埋得很深。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(guó)家造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 在建立地下管線地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)后，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析和各種專業(yè)算法，可動(dòng)態(tài)模擬出管道內(nèi)各種參數(shù)，如溫度、壓力、密度、流量，做出這些物料的流動(dòng)狀態(tài)波動(dòng)曲線圖， 據(jù)此 判斷管線上各裝置的運(yùn)行情況，發(fā)出停、 開、升、降等各種指令，何時(shí)需開足馬力，何時(shí)需關(guān)閉閥門，合理調(diào)控，以維持管線網(wǎng)的最佳運(yùn)行狀態(tài) [7,8]。 在我國(guó)應(yīng)用地理信息系統(tǒng)管理 城市 地下管網(wǎng)還處于起步階段，在數(shù)據(jù)錄入、更新和信息的應(yīng)用過程中還會(huì)遇到各種各樣的問題和困難，上述的應(yīng)用分析功能尚待進(jìn)一步研究和開發(fā) [9~11]。 （ 2）借助于系統(tǒng)強(qiáng)大的空間分析能力、網(wǎng)絡(luò)分析功能和其它各種模型分析功能，能方便地對(duì)管線中的介質(zhì)運(yùn)行狀態(tài)作動(dòng)態(tài)模擬；能快速準(zhǔn)確對(duì)管線運(yùn)行的突發(fā)事故作緊急處理；能協(xié)助科學(xué)地進(jìn)行地下管線的規(guī)劃和輔助設(shè)計(jì)；能指導(dǎo)市政工程的文明施工和預(yù)防性維護(hù)等，總之，能較完美地實(shí)現(xiàn)對(duì)城市地下管線各種深層次的管理。 （ 4）借助于系統(tǒng)強(qiáng)大的圖形功能和數(shù)據(jù)庫(kù)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。 （ 2） 80 年代后期至 90 年代，為摸清城市地下管網(wǎng)情況，我國(guó)開展了大規(guī)模的城市地下管網(wǎng)普查，并率先使用計(jì)算機(jī)輔助制圖技術(shù)（ AutoCAD）繪制管線分布圖；使用 DBASE、 FOXPRO 等數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)存貯管理管線和管件的屬性信息。 （ 3） 90 年代初期至中期，隨著 地理信息系統(tǒng)軟件被廣泛應(yīng)用于一些行業(yè)，也被迅速推廣應(yīng)用于管線空間信息和屬性信息的管理。與此同時(shí) ， 國(guó)產(chǎn) GIS 平臺(tái)研制成功（如 MapGIS），用國(guó)產(chǎn) GIS平臺(tái)也開發(fā)出了地下管線信息管理系統(tǒng)，如 1994 年開發(fā)成功的南京煉油廠綜合管線信息管理系統(tǒng) 、 江西南昌自來水管網(wǎng)信息系統(tǒng) 和蘇州市城市地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng) 等，由此城市地下管線信息管理系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入一個(gè)新的階段。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。此外，城市管線資料來源不明確，精度不可靠，且在傳統(tǒng)的管線資料管理模式下，圖文表格不統(tǒng)一，分類統(tǒng)計(jì)、檢索速度慢，不利綜合分析，存在較多弊端。 本文研究?jī)?nèi)容 地下管線信息系統(tǒng)一方面依賴各種比例尺的地形圖，特別是以地形圖為基礎(chǔ)的專題管線圖來管理其空間地理位置信息；另一方面非空間信息（如管線材質(zhì)、規(guī)格、管線高程，底程、埋設(shè)年代等）則一般是通過各種不同規(guī)格的表格數(shù)據(jù)形式來管理。 近幾年隨著計(jì)算機(jī)技 術(shù)的發(fā)展，有一些管線權(quán)屬單位也采用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行地下管線信息的管理，如通過 AutoCAD 生成地下管線圖，用 Microsoft Excel 或Foxpro 保存管線、管點(diǎn)的屬性信息，這對(duì)地下管線信息的管理發(fā)揮著很大的作用，但也存在嚴(yán)重的不足，就是 地下管線探測(cè) 與信息技術(shù)分離， AutoCAD 只顯示空間數(shù)據(jù)，無法顯示屬性數(shù)據(jù)，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)沒有有機(jī)的結(jié)合在一起；有時(shí)管線信息數(shù)據(jù)可能由于測(cè)量出現(xiàn)較大偏差或者人為的原因弄錯(cuò)，在入庫(kù)時(shí)沒有一個(gè)合理的機(jī)制去進(jìn)行數(shù)據(jù)正確性和合理性檢查；管線信息的查詢、統(tǒng)計(jì)、分析都要手工進(jìn)行， 不僅效率低，而且容易出錯(cuò)，無法形成科學(xué)、系統(tǒng)的事故分析和決策。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。 本文通過廣泛 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，開發(fā)并實(shí)現(xiàn)了地下管線信息系統(tǒng)，主要工作包括： （ 1） 設(shè)計(jì)了適于管網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的柵格矢量一體化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)管網(wǎng)數(shù)據(jù)，在保證管線數(shù)據(jù)全面、準(zhǔn)確的同時(shí)，簡(jiǎn)化了存儲(chǔ)操作，提高了管網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)效率。 （ 3） 數(shù)據(jù)錄入及入庫(kù)過程中實(shí)現(xiàn)完整性，合理性以及準(zhǔn)確性檢查。 （ 5） 設(shè)計(jì)了 C/S 模式的網(wǎng)絡(luò)版地下管線信息系統(tǒng)，實(shí) 現(xiàn)了遠(yuǎn)程管線數(shù)據(jù)的管理和非常完備的管線空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)編輯及維護(hù)功能。 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。 第四章對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析，并根據(jù)需求分析明確了系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)字典。 第六章對(duì)總結(jié)全文工作，并對(duì)地下管線信息系統(tǒng)的下一步工作進(jìn)行展望。美國(guó)國(guó)家地理信息與分析中心（ NCGIA）于 1988 年曾給地理信息系統(tǒng)下過一個(gè)定義：為了獲取存儲(chǔ)檢索分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計(jì)算機(jī)化的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng) [9,10]。 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]。硬件設(shè)備包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、輸入設(shè)備 (如數(shù)字化儀、掃描儀、全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站等 )、輸出設(shè)備（如矢量繪圖儀、柵格式繪圖設(shè)備等）；數(shù)據(jù)包括與地理實(shí)體相 關(guān)的各種定量數(shù)據(jù)和定性數(shù)據(jù)：用戶則是地理信息系統(tǒng)服務(wù)的對(duì)象[16~20]。 江蘇 大學(xué)畢業(yè)論文 6 數(shù)據(jù)采集 是解決把現(xiàn)有資料轉(zhuǎn)換為計(jì)算即可處理的形式，按統(tǒng)一的參考坐標(biāo)系統(tǒng)、統(tǒng)一的編碼、統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)組織到數(shù)據(jù)庫(kù)中的處理過程。 數(shù)據(jù)編輯 指對(duì)地理信息系統(tǒng) 中的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)組織和修改等。 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]。地理信息系統(tǒng)的查詢與空間分析功能是 GIS 的主要特色功能，是區(qū)別于一般地圖制作系統(tǒng)的主要特點(diǎn)。 本文所提到的地理信息系統(tǒng)均是指狹義上的地理信息系統(tǒng)。管線要實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的管理就必然面對(duì)如下問題： 空間數(shù)據(jù)輸入及其它格式轉(zhuǎn)換 空間查詢、統(tǒng)計(jì)、分析，規(guī)劃 制圖與輸出 空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)編輯 空間數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及后臺(tái) GIS 系統(tǒng) 圖 GIS 軟件的結(jié)構(gòu)組成 江蘇 大學(xué)畢業(yè)論文 7 ? 管線的起點(diǎn)、終點(diǎn)位置； ? 管線的屬性數(shù)據(jù)（如管徑、材料、埋設(shè)方式等）的特點(diǎn)及其表示方法； ? 管線點(diǎn)的性質(zhì)。 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。 表 地下管線的分類 專業(yè) 建（構(gòu)）筑物 附屬設(shè)施 給水 水源井、給水泵站、水塔、清水池、凈化池 閥門、水表、消火栓、排水閥、排泥閥、預(yù)留接頭、各種窨井 排水 排水泵站、沉淀池、化糞池、凈化構(gòu)筑物、暗溝、地面出口 檢查井、跌水井、水封井、仲洗井、沉泥井、排污裝置 燃?xì)狻崃?、工業(yè) 抽水井、調(diào)壓房、煤氣站、鍋爐房、動(dòng)力站、儲(chǔ)氣罐、冷氣塔 濃縮器、排氣 (排水、排污 )裝置、凝水缸、各種窨井 電力 變電所、配電室、電纜檢修井、各種塔（桿） 桿上變壓器、露天地面變壓器 通訊 電纜檢修井、控制室、變換站、塔、桿、增音站、差轉(zhuǎn)臺(tái) 交接箱、分線箱、各種窨井 這 些建、構(gòu)筑物和附屬設(shè)施按照其本身的運(yùn)轉(zhuǎn)特性有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成城市的生命線工程。 地下管線 GIS 的幾何數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)可以用如圖 所示的方法連接起來。地下管線信息系統(tǒng)是以城市地下管線信息為主要對(duì)象的空間信息系統(tǒng)，地下管線信息自身有確定的空間定位，能夠自成體系，它是系統(tǒng)空間信息的一種組成部分。 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。同時(shí)，它不同于一個(gè)單純