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地下管线管理信息系统设计与实现DesignandImplementationfortheUndergroundPipelineInformationSystem学院名称专业班级学生姓名指导教师姓名指导教师职称年月日摘要随着现代城市的发展,地下管线已成为人民生活和经济活动的命脉,也成为城市赖以生存和发展的物质基础本文对国内外地理信息系统技术和管线信息系统的特点进行了综述,分析了系统的开发模式和实现技术,确定了二次开发的控件和算法,并设计实现了城市地下管线信息系统本文的主要工作包括1分析了地下管线信息系统的特点以及与地理信息系统的关系,在比较分析三种开发模式和两种流行的GIS开发平台的基础上,结合ComGIS的特点和原理,基于MapObjects进行二次开发形成了一套拓展的GIS控件2分析了管线数据的特点,设计了城市地下管网信息系统数据编码和管线数据组织的模型;阐述了地理信息系统中网络分析的概念及常规网络分析的解决方案,论述了事故分析、最短路径分析、缓冲区分析和纵横断面分析流程的方法,采用深度优先遍历方法实现Dijkstra算法3分析和提出了地下管线的信息编码和属性数据库的设计方案,对管线信息的空间分析手段作了深入的探讨;在此基础上,运用MapObjects作为二次开发控件,以ComGIS为基础对地下管线信息系统项目进行了详尽的方案设计,实现数据输入、属性查询、空间分析、图形输出、系统维护等多方面功能系统在一定程度上解决了目前大多数系统的数据格式单
一、数据互操作性不强,或在数据格式转化中常常出现数据丢失、错误改变等问题,实现了比较完备的管线空间数据与属性数据编辑及维护功能4采用C/S模式,设计和实现了城市地下管网信息系统,并对系统实现中的几个关键问题,给出了解决方法关键词地下管线,地理信息系统,数据库,三维可视化,C/S模式DesignandImplementationfortheUndergroundPipelineInformationSystemAbstractAlongwiththeurbandevelopmentundergroundpipelinehasbecometheliveveinofthepeopleandtheeconomicactivitiesalsobecomethematerialbaseofurbansurvivalanddevelopment.ThispapergivesareviewonthedevelopmentofGISandananalysisonthecharacteristicsofcurrentlypopularGISplatformanalysisofthesystemdevelopmentpatternandtheimplementtechnologyalsodeterminescontrolsandalgorithmsforquadraticdevelopment.Maincontentintroducedinthispaperincludes:AfteranalyzingthespecialdemandofPipelineInformationSystemPISbasedonthecomparativeconclusionsamongthreedifferentdevelopmentmodesofGISandtwopopularGISplatformswiththecharacteristicoftheCOMGIStakenintoaccountacomprehensivesolutionbasedonMapObjectstoconstructthePISisproposed.Basedonthecharacteristicofthepipelinedataaplanontheencodingandadataorganizationmodelareproposed.Especiallytheconceptofthegeometricalnetworkandtherelativenetworktopologyanalysisarediscussed.Theaccidentanalysismodelthealgorithmtofindtheshortestpaththebufferinganalysistheflowtoimplementthetransectanalysisarealsointroduced.The‘Dijkstraalgorithm’isimplementedonbasisofDepth-FirstTraversal.Theanalysisisgivenonthedesignoftheinformationencodingandthespatialdatabase.ThemainmethodusedwithinthespatialanalysisofPISisintroduced.ThecomprehensivesolutionoftheconstructedPISisintroducedindetail.Theimplementedfunctionsincludedatainputdataqueryspatialanalysismapoutputsystemmaintainandsoon.ToacertainextenttheconstructedPISmakesprogressin‘DataIntegration’and‘SystemInteroperation’.ThePISisconstructedwiththeC/SframeworkonbasisofMapObjectsandproducedsolutionstoseveralkeyquestionsinsystemrealization.KeywordsundergroundpipelinegeographyinformationsystemdatabaseC/Smode目录TOC\o1-3\h\z\u第一章绪论
11.1课题研究的背景与意义
11.2地下管线信息系统的现状
21.3本文研究内容
31.4论文的结构4第二章 相关理论与技术基础
52.1地理信息系统
52.
1.1地理信息系统的概念
52.
1.2地理信息系统的结构
52.2地下管线系统
62.
2.1地下管线的概念
62.
2.2地下管线信息系统与GIS的关系
82.
2.3地下管线系统的特点
82.3GIS开发模式
92.
3.1三种开发模式
92.
3.2三种模式的比较
102.4组件式GIS
102.
4.1组件式GIS的特点
102.
4.2组件式GIS的实现技术
122.
4.3两种比较流行的组件式GIS控件
132.
4.4MapObjects的特点15第三章 地下管线信息系统分析
173.1地下管线数据组织
173.
1.1数据分层、分幅管理
173.
1.2属性数据编码
173.
1.3地下管线信息系统的数据结构
183.2地下管线空间分析
213.
2.1事故分析
213.
2.2最短路径分析
233.
2.3缓冲区分析
253.
2.4纵横断面分析
273.3数据检查
283.4管线三维图形的生成
293.
4.1三维可视化软件VRML
293.
4.2地下管线三维数据的提取29第四章 地下管线信息系统的设计
314.1需求分析
314.2系统设计
334.
2.1系统设计的基本原则
334.
2.2系统的结构设计
344.
2.3功能模块的设计
354.
2.4数据库设计36第五章 地下管线信息系统的实现
385.1C/S模式地下管线信息系统的网络编程
395.2图形编辑操作
425.3查询统计
445.4空间分析
455.5数据检查
465.6三维显示
475.7打印输出
475.8安全性控制及系统维护49第六章 总结与展望52致谢53参考文献54第一章绪论
1.1课题研究的背景与意义城市地下各类管线是一个城市重要的基础设施,担负着信息传输、能源输送等工作,也是城市赖以生存和发展的物质基础
[12]但由于多方面的原因,镇江市现有地下各类专业管线的资料残缺不全,且有关资料精度不高或与现状不符,造成在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管线,造成停气、停水、停暖、通信中断、污水四溢等严重事故,并且因为缺乏相应的事故分析能力,对事故响应时间不够及时另一方面,现有的地下专业管线的资料都以图纸、图表等形式记录保存,采用人工方式管理,效率低下随着时代和科学技术的发展,城市的现代化步伐日趋加快,城市建设、管理、发展的矛盾日益突出采用高新技术和方法来高效管理地下各类专业管线,满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为镇江市信息管理当务之急城市地下管线信息系统在这种背景下应建设和应用的需要而研制开发系统的研究开发应充分利用现今蓬勃发展的地理信息系统技术,实现各类专业管线、管孔、井盖等的信息输入、管理、查询、横纵剖面及各类专题图的绘制、地形和各专业管线的1:
500、1:1000图幅和自定义图幅输出等等功能,以满足地下各类管线的规划、勘探、维护、施工和管理的需要,为规划、设计、施工等部门提供准确可靠的地下管线的分布、走向、埋深等状态信息及各专业属性信息,并为将来系统进一步扩充和发展奠定基础地下管线管理信息系统在规划、石化企业、自来水公司、消防、煤气、天然气等部门有着广阔的应用[3~5]出于节约用地、节约能源、安全环保的考虑,往往把重要的管线埋设在地下,甚至埋得很深由于管线处在地下暗处,看不见摸不着,对管线的走向、相互间距、埋设深度无法直接了解由于对地下管线情况了解不清,在城市建设施工中随时有可能发生刨断电缆、挖断水管,造成大面积的停水停电,通讯中断也时有发生,给国家造成巨大的经济损失建立地下管线地理信息系统可以使地下管线变暗为明,利用过去的资料和先进的仪器搞清楚地下管线的确切位置、埋深、走向、埋设方式、方圆直径、材质等,建立起地下管线地理信息系统,为规划设计部门提供确实可靠的数据,从而在建设施工中避免了重大事故的发生
[67]在建立地下管线地理信息数据库后,应用地理信息系统网络分析和各种专业算法,可动态模拟出管道内各种参数,如温度、压力、密度、流量,做出这些物料的流动状态波动曲线图,据此判断管线上各装置的运行情况,发出停、开、升、降等各种指令,何时需开足马力,何时需关闭阀门,合理调控,以维持管线网的最佳运行状态
[78]建立地下管线地理信息系统还有很多方面的应用,如自来水管道、煤气天然气管道突发事故的应急处理系统、在管线地理信息系统基础上进行漏水调查等在我国应用地理信息系统管理城市地下管网还处于起步阶段,在数据录入、更新和信息的应用过程中还会遇到各种各样的问题和困难,上述的应用分析功能尚待进一步研究和开发[9~11]因此,基于镇江管线信息系统进行相关的技术研究,为城市建设和管理提供决策支持工具,将有助城市管理水平,主要体现在如下几方面
(1)借助于地下管线信息管理系统强大的空间数据库已能很可靠、很完美地将一个城市的基础地理信息、各种管线、管件空间信息及它们复杂的属性信息一体化存储、分类、分层地进行存储管理
(2)借助于系统强大的空间分析能力、网络分析功能和其它各种模型分析功能,能方便地对管线中的介质运行状态作动态模拟;能快速准确对管线运行的突发事故作紧急处理;能协助科学地进行地下管线的规划和辅助设计;能指导市政工程的文明施工和预防性维护等,总之,能较完美地实现对城市地下管线各种深层次的管理
(3)借助于地下管线信息管理系统的网络运行功能和三维显示功能,使一个城市的建设部门和管线权属机构,一个企业的各个管理部门,能充分实现管线信息的共享并进行各自的管理功能;能远距离浏览查询和形象地观测地下管线的复杂分布和相应的空间关系
(4)借助于系统强大的图形功能和数据库管理功能,可以方便地对基础地理信息、管线信息进行修改和更新
1.2地下管线信息系统的现状城市地下管线是城市经济活动和人民生活的命脉,任何时期,城市都极为重视地下管线信息的管理
[7],但是不同时期地下管线信息的管理有其身特点
(1)80年代前,所有管线的权属部门和城建部门都建有完备的档案室,以保存管线的竣工图和各种管线的属性卡片、表册,但随着城市的发展,这种手工管理方式远远跟不上城市发展的需求,矛盾日益尖锐
(2)80年代后期至90年代,为摸清城市地下管网情况,我国开展了大规模的城市地下管网普查,并率先使用计算机辅助制图技术(AutoCAD)绘制管线分布图;使用DBASE、FOXPRO等数据库管理系统存贮管理管线和管件的属性信息由于管线的空间信息和属性信息分别存贮于不同的介质,很难统一利用和管理,也难以进行信息的更新
(3)90年代初期至中期,随着地理信息系统软件被广泛应用于一些行业,也被迅速推广应用于管线空间信息和属性信息的管理我国于90年代初相继使用国外的GIS平台(ArcInfo、Intergraph),有的甚至用AutoCAD探索开发管线【原文已删除,如需完整论文,加QQ10247336】【通信工程本/专科优秀毕业论文修改与拟稿】第六章 总结与展望本文在广泛参考国内外有关地理信息系统的文献的基础之上,通过对国内外现有的有关地理信息系统开发技术、方法的比较和分析,针对地下管线信息系统开发中的一些关键技术进行研究,提出了自己的算法,设计实现了城市地下管线信息系统本文具体工作及其特色主要体现在以下几个方面1分析了地下管线信息的性质和特点,探讨了ComGIS的特点和原理,以MapObjects为二次开发平台,形成了一套拓展的GIS控件2根据管线数据的特点,设计了城市地下管网信息系统数据编码和管线数据组织的模型根据地理信息系统中网络分析的原理,提出常规网络分析的解决方案,同时还解决了事故分析、最短路径分析、缓冲区分析和纵、横断面分析的流程问题,提出采用深度优先遍历方法实现Dijkstra算法3对地下管线的信息编码方案和属性数据库进行了设计,对管线信息的空间分析方法作了深入的探讨;对地下管线信息系统项目进行了详尽的方案设计,实现从数据输入、属性查询、空间分析、图形输出、系统维护等功能;并解决了该系统各主要功能的实际运行的结果图及其程序设计,从而在一定程度上解决了数据格式单
一、数据互操作性不强,或在数据格式的转化中常常出现数据丢失、变形等问题,实现了非常完备的管线空间数据与属性数据编辑及维护功能4解决了基于MapObjects的C/S模式地下管线信息系统的设计和实现我国应用地理信息系统管理城市地下管网还处于起步阶段,在数据录入、更新和信息的应用过程中还会遇到各种各样的问题和困难,上述的应用分析功能尚待进一步研究和开发,如
(1)在数据的存储上,我们可以直接考虑使用关系型数据库来保存空间数据和属性数据,使用空间数据库引擎如ArcSDE进行数据访问
(2)WebGIS模式地下管线信息系统的需要我们完成了C/S体系的地下管线信息系统,具备向管线专业权属单位共享数据的能力,但是其发布信息的能力极其有限,现阶段城市的快速发展对地下管线信息共享提出了更高要求,对我们提出了开发地下管线信息系统在Web上应用的切实需求致谢本课题在选题及设计过程中得到XXX教授的悉心指导【原文已删除,如需完整论文,加QQ10247336】【通信工程本/专科优秀毕业论文修改与拟稿】参考文献[1]袁国斌刘修国.城市地下管线信息管理系统的引入及其建立途径.199823
(4)430—433[2]熊允泰.GIS及其在城市地下管线管理系统中的应用.中国GIS技术与管理经验交流会论文选编.1994[3]张春森.城市管网信息系统的建立及其数据质量控制.武汉测绘科技大学硕士论文.19974-5【原文已删除,如需完整论文,加QQ10247336】【通信工程本/专科优秀毕业论文修改与拟稿】。