绍兴综合地下管线信息系统技术方案
绍兴市
地下管线普查方案
杭州科创测绘有限公司编制
2012.10.21
绍兴市综合地下管线信息系统技术方案
目 录
第一章 概述 ....................................................................................................... 1
1.1 项目背景 ............................................................................................................................. 1 1.1.1 未来城市的发展需要城市管线数字化 ....................................................................... 1 1.1.2 是提高工作效率和城市规划管理水平的需要 ........................................................... 1 1.1.3 绍兴建设管线规划信息系统的迫切性 ....................................................................... 1 1.2 项目总体目标与要求.......................................................................................................... 2 1.3 本标书的章节安排............................................................................ 错误！未定义书签。
第二章 需求分析 ....................................................................................................... 3
2.1 用户需求 ............................................................................................................................. 3 2.1.1 地下管线现状信息的采集与入库 ............................................................................... 3 2.1.2 竣工测量数据的采集与入库 ....................................................................................... 3 2.1.3 信息查询、空间分析与综合应用 ............................................................................... 3 2.1.4 满足开放性要求 ........................................................................................................... 3 2.2 数据需求分析...................................................................................................................... 4 2.2.1 数据资源描述 ............................................................................................................... 4 2.2.2 数据流分析 ................................................................................................................... 4 2.3 功能需求分析...................................................................................................................... 7 2.3.1计算机数据监理 .............................................................................................................. 7 2.3.2 数据入库 ....................................................................................................................... 7 2.3.3 综合应用 ....................................................................................................................... 8 2.3.4 动态更新 ....................................................................................................................... 8 2.3.5 公众服务 ....................................................................................................................... 8 2.4 性能需求分析...................................................................................................................... 9 2.5 其它需求 ........................................................................................... 错误！未定义书签。
第三章 总体设计 ..................................................................................................... 10
3.1 系统目标 ........................................................................................................................... 10 3.2 设计思路 ........................................................................................................................... 11 3.2.1 建立共享的城市管线数据库 ..................................................................................... 11 3.2.2 开放式思想和集成一体化的解决方案 ..................................................................... 11
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3.3 技术路线 ........................................................................................................................... 13 3.4 系统结构 ........................................................................................................................... 14 3.4.1 系统总体结构 ............................................................................................................. 14 3.4.2 系统应用结构 ............................................................................................................. 15 3.5 数据库设计........................................................................................................................ 17 3.5.1 数据库设计思路 ......................................................................................................... 17 3.5.2 数据库的逻辑设计 ..................................................................................................... 17 Oracle+ArcSDE ..................................................................................................................... 17 3.5.3 数据的组成 ................................................................................................................. 20 3.5.4 数据库的物理设计 ..................................................................................................... 24 3.5.5 数据库管理特点 ......................................................................................................... 26 3.6 系统功能模块描述............................................................................................................ 27 3.7 计算机数据监理子系统.................................................................................................... 28 3.7.1 计算机数据监理子系统概述 ..................................................................................... 28 3.7.2 数据查错 ..................................................................................................................... 28 3.7.3 数据编辑 ..................................................................................................................... 28 3.7.4 数据分幅 ..................................................................................................................... 28 3.8 数据入库子系统................................................................................................................ 29 3.8.1 数据入库子系统概述 ................................................................................................. 29 3.8.2 计算机成图 ................................................................................................................. 29 3.8.3 数据编辑 ..................................................................................................................... 30 3.8.4 数据输入/输出 ........................................................................................................... 31 3.9 动态更新子系统................................................................................................................ 32 3.9.1 动态更新子系统概述 ................................................................................................. 32 3.9.2 数据转换合并 ............................................................................................................. 32 3.9.3 数据编辑 ..................................................................................................................... 32 3.9.4 网络更新 ..................................................................................................................... 32 3.9.5 版本管理 ..................................................................................................................... 32 3.10 综合运用子系统.............................................................................................................. 33 3.10.1 综合运用子系统概述 ............................................................................................... 33 3.10.2 数据管理 ................................................................................................................... 35 3.10.3 以其它图文数据为参照的查询 ............................................................................... 35 3.10.4 信息查询 ................................................................................................................... 35 3.10.5 统计功能 ................................................................................................................... 36
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3.10.6 空间分析 ................................................................................................................... 37 3.10.7 管线工程综合 ........................................................................................................... 40 3.10.8 管线工程辅助设计 ................................................................................................... 40 3.10.9 对外服务 ................................................................................................................... 42 3.10.10 三维模拟 ................................................................................................................. 43 3.10.11 系统维护 ................................................................................................................. 44 3.11 公众服务子系统 .............................................................................................................. 47 3.11.1 公众服务子系统概述 ............................................................................................... 47 3.11.2 网上查询 ................................................................................................................... 47 3.11.3 网上报建 ................................................................................................................... 47 3.11.4 网上发布 ................................................................................................................... 47 3.12 设计原则.......................................................................................... 错误！未定义书签。 3.12.1 规范化原则 ............................................................................... 错误！未定义书签。 3.12.2 详细性与完备性原则 ............................................................... 错误！未定义书签。 3.12.3 实用性原则 ............................................................................... 错误！未定义书签。 3.12.4 可移植性和可扩充性原则 ....................................................... 错误！未定义书签。 3.12.5 安全保密性原则 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.13 设计依据.......................................................................................... 错误！未定义书签。
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第一章 概述
1.1 项目背景
城市的迅猛发展给城市规划和设计带来了巨大的压力，引入高新技术提高规划管理水平已经成为必然的选择。这些年，新批建设用地、规划设计、建筑设计等规划数据日益增长，如何完成对历史、现状以及远景规划数据的管理和动态更新以保持城市规划现势性是城市规划管理的一个总要课题。管线作为城市建设的配套设施，是城市规划的重要内容，市政管线这些年在城市建设和城市经济发展中的重要作用，对管线的动态分析、动态更新是管线管理的核心，这些显然必须依赖管理信息系统。
1.1.1 未来城市的发展需要城市管线数字化
在城市化的进程日益加快的今天，运用科学、整体、系统的思维来营造现代化城市已成为时代发展的必然。如何充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术，将城市的各种信息资源进行数据融合，提高信息综合应用潜力，是当前的一个紧迫任务。可以说，城市数字化是城市未来的发展方向，而城市数字化离不开城市管、线、网数字化，城市管线数字化是城市数字化最为重要的组成部分。
1.1.2 是提高工作效率和城市规划管理水平的需要
在过去相当长的一段时间，依靠传统方式“人工活地图”管理城市管、线、网等基础设施，发挥了一定的作用，但是随着科学技术的发展和城市建设速度的加快，“人工活地图”已经远不能适应建设形势发展的要求，为了满足城市发展的需要建立综合地下管线信息系统。综合地下管线信息系统是GIS技术在市政管线中的综合应用，是将反映城市管线现状、规划、变迁的空间数据以及描述这些空间特性数据，通过计算机进行输入、存贮、查询、统计、分析、输出的一门综合性空间信息系统，它是在GIS技术高度发展和城市科学研究对信息数据处理的技术手段要求不断提高的前提下产生的。
1.1.3 绍兴建设管线规划信息系统的迫切性
作为绍兴，快速建设为现代化是非常重要的任务，而这良好的环境中，城市配套设施是最基本的条件。同时，随着经济的发展，人们对生活质量的要求也越来越高，管线、场站的建设对满足之中日益增长的需求也是非常必要的。
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通过简单的数据对比可以看出这些年绍兴建设的发展，要达到城市建设和规划的目标以适应经济的发展，没有先进的管理手段显然是不行的，因而建设基于GIS的管线管理信息系统非常紧迫。
1.2 项目总体目标与要求
通过前期的深入分析，总结出绍兴综合地下管线信息系统开发项目的总体目标与要求主要包括以下几个方面：
（1） 以绍兴地下管线建设数据为依据，建立管线数据的计算机监理与动
态更新机制；建设范围内的准确、动态、高效的共享性市政管线基础空间数据库，使之成为绍兴各行各业管线应用的基础；
（2） 建设管线数据管理信息系统，对管线数据实现高效率管理，包括数
据监理、数据入库、数据转换、数据更新、数据输出、查询统计、空间分析、辅助设计等，为管线管理部门提供方便、实用、高效的计算机管理手段，为领导机关及管理部门提供辅助决策的支持；
（3） 建立管线数据的动态更新机制，利用日常的管线竣工测量数据能够
对管线数据库进行更新，保证数据库的现势性；
（4） 建立管线数据的共享机制，为其他部门或用户调用管线数据库提供
保证，最大效率地利用管线数据，为社会服务。
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第二章 需求分析
2.1 用户需求
分析管线数据、规划档案数据管理和应用方面面临的主要问题，有助于了解项目的要求，从而正确制定相应的对策，通过前期需求沟通和理解，总结出以下系统的建设需求。
2.1.1 地下管线现状信息的采集与入库
地下管线现状信息是系统最重要的数据支持来源，绍兴在管线历史资料不全，并且缺乏现势性数据的情况下，采用实测的方式进行管线信息的采集，同时要求建立地下管线数据库。
2.1.2 竣工测量数据的采集与入库
随着城市建设的不断发展，管线工程的建设也将不断进行，这些建设产生的新的管线信息，需要加入地下管线数据库，不断补充和更新数据库中的内容，保证数据的现势性。建议客户在开展地下管线普查的同时，利用与普查类似的技术手段，通过对建设工程进行竣工测量的途径获取新的管线信息。
2.1.3 信息查询、空间分析与综合应用
规划部门工作人员为了寻找管线规划管理工作的科学依据，需要检索地下管线数据库中的信息，要求提供各种形式的检索方法（如任意区域查询、缓冲分析等）；在信息检索的基础上有必要对管线的空间位置关系进行分析，如设施埋设深度、管间水平净距/垂直净距等，以满足规划综合的空间分析要求；也还需要掌握管线长度和设施数量情况，了解城市管线的总体布局。
2.1.4 满足开放性要求
系统应该满足开放性要求，具备查询基础地形图信息或其它相关信息的接口能力；作为运行维护管理级应用的综合性地下管线系统，应具备向其他相关信息系统提供数据共享的能力。
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2.2 数据需求分析
2.2.1 数据资源描述
目前绍兴建设有以下一些管线数据：城市道路、公路、桥梁和隧道线路；河道、水体、大型排洪沟渠；轨道交通线；电力高压走廊；城市绿地；微波通道、航空限高；特种管线；城市道路下的各种市政管线（电力、煤气、通信、供水、排水、电视、路灯等），为了建立综合应用的管线规划管理系统，我们建议补充一些支持数据：
（1）基础地形数据
基础地形包含建筑物、道路、水系、植被、地质地貌等信息，它一方面为研究和观察城市和地理分析提供了最基本和公用的数据集，另一方面为用户添加各种与空间位置有关的信息提供了空间定位参考，因此，它是城市地理信息系统的基础设施，对于地下管线的设计、管线普查和施工图设计有很重要的作用，同时对减灾救护和抢险排险等管线事故处理起到精确定位和分析的作用。
（2）规划成果数据
规划成果数据这里是指绍兴各类管线的规划成果，它们是城市发展的控制性资料，是规划实施的依据。这些数据种类繁多，格式和标准不一，也没有统一的规范可参考，需要根据实际情况制定合理的标准进行统一的组织、整理和入库。
2.2.2 数据流分析
通过以上数据分析可以看出，本项目涉及的数据十分丰富，包括复杂的基础空间数据（基础地形图）和管线专业数据。因此，组织和整理这些数据将是一项烦琐的工程，必须仔细分析各种数据的来源、格式、处理目标和方法等内容，建立满足项目要求的数据体系。
运用数据流分析的方法，我们在对现有的基础数据、规划数据的生产、管理与应用过程深入调查、研究的基础上，概括出如图2.1所示的数据流图，它将作为我们确定系统功能的依据之一。整个数据处理过程可以简要分成三步：标准制定、数据采集与处理、数据整理与入库。
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数据格式标准 生产流程规范 数据格式标准 数据格式标准 数据格式标准 全市管线数据 标准制定 管线实施数据 管线成果数据 历史数据 数据采集与处理
外业勘测 内业处理 设计 数据规整 审批结果入库 扫描/手工录入 数据编辑
中间格式成果 电子报批 数据整理与入库数据监理 数据编辑 数据转换 数据检测 指标核算 数据转换 图2.1 数据流图(其中深色部分由信息中心提供)
系 统 数 据 库
图2.1示意了系统数据的处理过程。首先要制定各类数据的制作标准，包括分层、编码与属性标准，数据交换格式标准，数据生产作业流程（包括更新流程）以及各项业务标准化流程。然后数据将经过标准流程按照标准格式进行采集、处理、转换和入库。
对于现状管线数据，由于数据的采集部门（勘测单位）和建库部门（市建设信息中心）无论在职能上、作业方式上还是数据应用上都截然不同，因此需要制定一套中间格式数据标准，作为这两个单位之间数据交换的标准。中间格式数据提交后，市建设信息中心首先要进行数据的检查，如果数据是符合标准的，则可以顺利地转入系统数据库。
对于规划成果数据，长期以来设计单位都习惯于只提交设计图纸给规划局，或提交形式各异的电子数据给建设与管理局。在本系统中，将采用电子报批机制，建立起设计单位和建设与管理局之间的数据通道，从而解决以上问题。具体的实现方式为：建立规划成果数据制作标准，设计单位按标准提交电子成果，建设与管理局接收电子成果，首先进行数据的检测，然后进行指标核算，最后满足规划要求的数据通过转换进入到系统数据库中。
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对于空间历史数据，则通过扫描、矢量化等方式录入计算机，然后再进行图形的规整、属性的赋值、符号化等工作，这些过程不可能完全自动化，但需要编制一些辅助工具以提高建库的效率。对于非空间历史数据，主要是通过手工录入方式进行建库。
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2.3 功能需求分析
根据客户要求的系统目标，可以将用户需求对信息系统的要求归纳为以下几个方面（见图2.2）。
综合应用最终用户数据入库动态更新入库人员 地下管线数据库 Web服务器系 统 维 护系统管理员图2.2 用户与需求远程用户
2.3.1计算机数据录入
外业探测的数据由于各种原因导致数据存在着问题，而地下管线数据是信息系统正常运行的基础，所以外业探测的数据不能够直接进入到综合地下管线数据库中。通过使用人工对数据进行检查效率太低，为了提高数据入库效率，本系统设计计算机逻辑查错功能，使得用户能够快捷、明确地指出勘测数据的信息遗漏、对应关系错误等问题，保证进入综合地下管线数据库的数据是准确无误的。
2.3.2 数据入库
提供高度自动化的数据转换入库程序，通过计算机将勘测处理后的中间数据自动生成相应的管线数据送入地下管线数据库。本系统能够接收管线规划方案和设计方案的图形交换格式，也能够将现状管线数据输出成标准的图形交换格式。
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2.3.3 综合应用
提供了规划管理人员在日常管理工作当中所需要的管线信息、管线设备的各种条件的查询统计，实现任意断面生成、网络分析、管线工程规划综合、管线工程辅助设计等复杂的具有空间决策支持和专家系统雏形的分析和设计功能。
2.3.4 动态更新
由于绍兴的现代化城市建设不断加快，地下管线的分布情况也在不断变化，地下管线数据库作为综合地下管理信息系统的核心，必须保证它的正确性和现势性，这里我们提供了动态更新功能，只有及时进行动态更新才能保证了地下管线数据的正确性和现势性，这样综合地下管线信息系统才能够正常运行，在城市的规划建设中发挥更重要的作用。
2.3.5 公众服务
本部分是综合运用的web版本，基本功能与综合运用部分相同，主要功能包括网上信息查询、网上报建、网上发布，远程用户通过光纤通讯、高带宽有线电视线路等途径来实现数据的之间访问和传输，利用计算机通信技术，通过Internet网实现数据访问和传输。
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2.4 性能需求分析
（1） 实用性
实用性是系统最终正常运转的关键，因此要求系统设计应充分考虑建设与管理局内现有的管理规范和管理手段，系统要尽量做到贴近现有的管理流程和办案习惯。
（2） 稳定性
系统应采用主流的、先进的、高度商品化的软硬件平台、网线设备和二次开发工具，在进行系统设计、实现和测试时采用科学有效的技术和手段，确保系统交付使用后能持续地运行。
（3） 安全性
系统应具有安全的网络体系，满足国家对政府机关联网保密管理规定，内、外网分离，建立防火墙、信息加密、权限设置等措施，抵御非法入侵；系统的硬件应具有高可靠性、容错性和可恢复性；系统的软件应提供严格的操作控制和存取控制，具有容错功能；系统的数据要有完善的备份和恢复功能，能够在数据毁坏、丢失的情况下恢复。
（4） 易操作性
系统应提供美观实用、友好直观的操作界面，采用Windows风格，以图形化的方式提供操作；系统应提供在线联机帮助功能；系统中的各种数据，应建立内在逻辑关联，以方便查询、统计和分析。
（5） 可扩展性
系统应具有系统结构、功能模块、数据内容等方面的扩展能力，以满足管理模式的转变和业务流程的重组的需要；系统应支持软硬件平台的扩展与升级。
（6） 开放性
系统的数据应该符合有关国际、国家、行业或地方标准，以确保数据具有良好的共享能力；系统应采用开放的软硬件平台和体系结构，提供数据层与应用层的接口，以实现与其它系统的交互。
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第三章 总体设计
前面已经论述了项目背景、系统目标、总体技术要求与用户需求，这相当于提出了该项目的研究与开发需要解决的问题，本章则提出解决这些问题的思路与方法。
3.1 系统目标
根据以上分析，确定本系统建设的总体目标是以地理信息系统为基础平台。其目的是要摆脱传统的管网管理模式；规范绍兴综合地下管线信息系统的建设；实现绍兴各类地理数据（特别是管网数据）的可视化；实现建设与管理局内部的网络化动态管理、信息的动态更新以及通过互联网实现信息的共享。具体为：
（1） 采用目前GIS最新的利用关系数据库管理空间数据（地理数据）的
技术，提供支持“外业勘测??内业成图??建立管理信息系统”的一体化建库模式，建立绍兴地下管线和数字地形图基础地理数据库，在数据库的基础上建立绍兴综合地下管线信息系统。
（2） 应用目前最新的组件式GIS（ComGIS）和万维网（WebGIS）技术
开发适用于工程指挥部、建设单位、管线专业公司、设计单位之间多级计算机管理模式的绍兴综合地下管线信息系统，实现任意断面生成、网络分析、管线工程规划综合、管线工程辅助设计等复杂的具有空间决策支持和专家系统雏形的分析和设计功能。
（3） 此外，GIS还要向深度的、具体的业务管理方面发展，并进一步和
国内外先进实用的综合管线系统、GPS技术等结合起来，为建设与管理局提供更完整的GIS体系，为进一步方案优化和扩充留下研究开发余地。
（4） 建立良好的系统建设保障管理机制，系统建设是一项长期的工作，
需要设置专门的机构和人员来负责系统规划、建设和管理；同时也需要建立良好的规章制度来规范数据采集、更新，保障系统的正常运行与维护。
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3.2 设计思路
信息化建设是一项系统工程，没有领导的全力支持是不可能成功的，因此系统建设的指导思想是在绍兴各级领导支持和有关部门大力配合下，根据绍兴具体的、现行的业务管理模式，按照统一规划、分步实施、节省投资原则，本着规范化、科学化的精神，形成一个先进、实用、安全、可靠、开放的具有本企业特色的计算机管理网络，促进规划管理人员素质、服务水平、业务管理和服务能力的全面提高。
3.2.1 建立共享的城市管线数据库
绍兴综合地下管线信息系统的建设是基于为绍兴地下管线规划、建设和管理服务的总体目标，地下管线数据是城市基础设施建设的基础，城市各相关部门的专业应用系统直接或间接地使用这些基础数据，并通过扩展专业数据、业务应用功能而形成新的应用系统，这些专业系统对具有时效性空间数据的需求是非常迫切的，因此，充分利用绍兴管线数据，通过分布共享（或直接共享）的方式在统一规划的情况下，使用信息中心的共享型城市管线数据库。这样，一方面可以避免数据的重复采集，节约成本，实现数据共享；另一方面可以通过绍兴的行政职能，在竣工验收的基础上保证数据的精确性、可靠性、时效性和法律效力。
3.2.2 开放式思想和集成一体化的解决方案
绍兴综合地下管线信息系统的开放性要求是很明显的，这是一个复杂的系统，它不是简单的技术组合，它是规划管理乃至于城市综合管理发展的必然产物，是管理思想和GIS技术的融合，是管理技术革新和管理水平提高的基础。可以预见，随着应用的深入，在不久的未来，系统将会不断的扩展、深化，系统在应用体系结构和技术组合方面必须保证各专业系统的集成，因此，我们在设计过程中，提出开放和集成一体化的思路就是为了解决这个问题，而且对于相同性质的应用可以达到无缝的集成。
我们认为开放性的思路为各种应用系统的集成指明了道路，系统的集成一体化体现在数据和应用两个方面，大型关系型数据库Oracle和Geodatabase的概念使得数据的集成真正成为现实。在系统中，空间数据、规划管理数据以及电子报批产生的数据，集中存储在数据库中，通过元数据管理的方法，对各种数据赋以属性，实现数据的统一管理，从而达到数据集成的目的。另外，系统以规划管理信息子系统的表达为主线，通过图文一体化的技术集成综合管线信息子系统，使
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得客户应用集成在一起；在规划管理的建设项目设计审查阶段，系统将结合电子报批，使得审批更方便、更智能。
在本系统中，开放性的设计思想体现在如下多个层面：
? 软件的平台选型：选用ArcGIS和Oracle等当今主流平台，为系统的扩
展提供基础平台层面的技术保证；
? 系统数据库设计：遵循Open GIS标准，采用开放式设计来建立空间数
据建库，注重对空间数据和非空间数据的描述和组织，实现统一的存储和管理，系统的数据格式是在国家和行业标准基础上扩展，同时系统提供多种数据接口（比如AutoCAD格式数据和ArcGIS格式数据的相互转换等）；
? 功能实现方面：基于组件式技术开发，结合用户的现有功能需求，提供
各种应用接口保证系统的扩充能力；
? 应用软件接口：系统注重接口的设计充分考虑本系统与其它系统的无缝
连接，采用面向对象的技术，利用事件驱动和封装的思想为应用软件提供接口；
? 应用系统的扩展：系统提供应用中间件来对系统进行扩充，同时提供基
于VBScript的二次开发能力，应用客户可以根据实际情况进行二次开发，这样也可以达到扩充系统功能的作用。
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3.3 技术路线
总结以上的设计思路，本系统的技术路线可以简单地归纳为：采用面向对象的分析和设计方法来规划整个系统的应用，采用标准的三层结构体系，最终用户端为浏览器，应用服务和数据存放在服务器端，应用服务采用中间件技术实现。整个系统实现的技术路线可以表示为图3.1所示。
基 础 层 管 理 层 应 用 层
属性数据 数据库服务器 Oracle 10g ArcSDE Import 空间数据 ArcIMS 9.3 COM IE/ Netscape ArcEngine Application Desktop ArcInfo Data Create 图3.1 采用 Oracle 9I、ArcSDE 、ArcInfo 9.3
建立本系统的技术路线
如图中所示，基础数据层采用Oracle 10g + ArcSDE用作数据存储；采用ArcIMS9.3 和ArcSDE9.3作为数据服务器构成数据管理层，在数据应用层（C/S结构）则采用Desktop ArcInfo9.3作为数据建立的平台，通过COM接口实现数据的入库；采用ArcEngine作为系统应用的开发接口，实现数据库的调用、查询、统计功能和规划分析功能的实现。
在远程访问（B/S结构）方面，我们采用了ArcIMS 9.3作为开发平台。所有的ArcGIS桌面客户端都可从ArcIMS 服务器在WEB上动态地访问栅格和矢量数据。这些新的图层从网络上取过来后，它们可以像所有其它的图层一样使用，
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即可被符号标注、制图、编辑和分析，也可被存成本地文件格式备用，这样远程用户就可以使用IE浏览器通过数据管理层实现系统的网上服务功能。
3.4 系统结构
3.4.1 系统总体结构
绍兴综合地下管线信息系统是建立在地下管线数据库（包括地下管线数据库、基础地理数据库和属性数据库）基础上的，通过共享方式利用绍兴建设信息中心的地下管线数据，采用全关系型数据库同时管理空间和属性数据的技术，组件式GIS和Internet GIS技术以及网络分析技术的一种综合的技术系统，它和过去建立在单机上的应用系统不同，是跨平台、跨应用领域的综合的应用系统，它可以实现整个绍兴土地开发、基础设施建设、能源（水、电、气、热）供应以及各类公众服务（公交、市政、绿化等）信息的图形显示与管理、查询和统计分析、动态维护与更新、提供决策支持和分析等功能，对帮助全市市政管线的规划利用和审批起着决定性的作用。
绍兴地下综合管网是绍兴的重要基础设施，是城市赖以生存和发展的物质基础。绍兴综合地下管线信息系统主要提供对绍兴各类管线（供水、热力、煤气、雨水、污水、电力、电讯等）的集中可视化管理。它的应用可以极大地提高绍兴基础设施建设的工作效率、经济效益、管理水平和服务质量，使市政建设迈向现代化。其主要特点是为绍兴提供：① 及时、准确的城市地下管线查询和信息服务；② 方便、实用的辅助管理、分析与决策手段；③ 简单、直观的操作界面和可视化管理；④ 分布、可维护、可扩展的开放性结构。真正实现多用户编辑管理；集管线规划与管理为一体，可对各类管线进行快速方便的编辑、查询、定位与统计，制出标准的管线剖面图；具有故障定位、关阀方案、最佳路径、最短路径等管网分析功能；可实现管网的自动标注、自动捕点，自动提示安全间距，并能显示及打印精美标准的管线图与三维管线图。极大的简便工作人员的操作管理，同时能提供辅助决策支持。
绍兴综合地下管线信息系统的总体结构是在对用户需求充分认识和理解，并借鉴广州、湛江、塘沽、常州、石家庄、贵阳、江阴等众多城市的系统建立经验之上总结出来的，见下图3.2。
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监理入库管线图编绘测量管线探查权属调查管线普查综合应用对外服务功能设备管理网络分析综合查询常规GIS功能...规划管理办公自动化竣工测量的管理报建图的操作办案文档的操作...管线规划设计管线辅助设计管线规划综合规划设计管线数据库历史管线数据库现状管线数据库其它数据库其它数据获取基础地形图库其它辅助数据?其它服务管线竣工测量竣工管线探查竣工资料整理远程数据服务与其他单位系统进行连接技术支持数据共享远程联网服务图 3.2 UPIS 总体结构(虚线内容不在本系统中考虑）
整个系统分：
? 数据库：现状管线数据库、历史管线数据库、其它数据库。 ? 系统功能：其中管线数据监理入库子系统、管线数据综合应用子系
统、管线数据动态更新子系统、公众服务子系统为本系统的重点系统。
各功能模块见本方案的详细论述。
3.4.2 系统应用结构
由于地理信息的本质特征是基于空间位置的信息，空间位置不同，地理信息也就不同，因此它在空间上是分异的。由于数据本身具有分布式的特征，数据库不可避免地具有分布式特征，所以在结构设计上我们采用分布式的设计方案。如图3所示，各个层次的子系统，以至一个层次内的不同专题子系统都有可能属于不同的网络，拥有自己独立的服务器和数据库。要实现各个子系统的集成和全局联网，形成全局的地下管线规划、建设和管理的综合运用，必须通过Internet/Intranet来实现。
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在系统的应用结构设计上，我们采用基于分布式GIS的结构设计方案，采用C/S和B/S相结合的结构体系。这样一方面可以保证各个部门内部业务的处理和数据安全性的问题，另一方面又可以实现数据共享和综合应用，如下图3.3。
Internet用户 浏览器 浏览器 …… 内部网用户 客户端 客户端 …… Internet 内部网 WEB应用服务 GIS应用服务 其它应用服务 空间数据索引引擎 信息中心WEB服务信息中心GIS应用服务其他数据库 信息中心地下管线数据…… 其他数据库
图3.3 系统应用结构图
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3.5 数据库设计
3.5.1 数据库设计思路
本系统采用“数据库管理系统（Oracle） + 空间数据库引擎(SDE)”的模式来设计数据库、组织系统数据。即采用SDE技术提供的Multi-User Geodatabase模型（见图3.6）组织复杂的空间数据，用二维关系型表格组织非空间数据，统一存储在本次项目选定的商业数据库Oracle中，通过内部关联码来关联这两种数据，建立一个开放的、灵活的地理信息数据库。
Oracle+ArcSDE 矢量数据 空间索引 地图层 集合 图层类 （地形 关系类 编码） 表格集 表对象
综合地下管线数据库 管线图、地形图或其它矢量数据 物理、逻辑对照关系逻辑 逻辑图层1 大 类 逻辑图层2 逻辑图层3 图3.6 Geodatabase数据管理模型
各种管线的属性数据 属性数据 其他的分析参照数据 3.5.2 数据库的逻辑设计
作为一个城市级别的空间数据库，绍兴综合地下管线数据库必须面对不同的用户或应用群体，系统的主要需求表现在各类数据的快速检索查询、数据的更新与维护以及数据的安全等等多个方面，所以必须对数据库中的数据进行合理的组织和分类来满足上述需求。
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3.5.2.1 数据库的组织
数据库中的数据按照格式可以分为空间数据和属性数据。在数据库的逻辑设计中，对于这两种不同格式的数据分别组织如图3.7、3.8所示：
? 空间数据
数据库 子库 大类 图层 图3.7 空间数据的逻辑组织
? 属性数据
数据库 子库 表类 表 图3.8 属性数据的逻辑组织
3.5.2.2 元数据
元数据是用来描述数据的数据，它主要包括对数据集的描述，对各项数据来源、数据所有者以及数据序代（数据生产历史）等的说明。通过元数据可以检索访问数据库，可以有效的利用计算机的系统资源，提高系统的效率。因此，建立有效的元数据储存体系在整个数据库建设中占有重要的位置。
近年来，许多国家和国际性组织已经发布实施元数据内容标准，例如美国联邦地理数据委员会（FGDC）的地理空间元数据内容标准（CSDGM）、英国的Dublin核心元数据标准、澳大利亚和新西兰ANZLIC的元数据核心元素标准，以及国际标准化组织正在制定中的ISO 15046—15 《地理信息—元数据标准》等。
上面已提到，我国目前尚没有一个可以直接引用的国家标准，因此，元数据具体内容的制定首先要研究现有数据的详细情况，参考多家标准进行取舍和添加。在本次设计中主要参照《国家基础地理信息系统更新与建库技术指南》以及
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《绍兴地下管线探测及信息化技术规程》的规定，把元数据的内容定位为主要的图廓信息和相关的质量验收情况，在其基础上建立子库的元数据。
数据库元数据层次结构如图3.9所示：
地下管线数据库元数据库 1：500管线图 数据库 1：500地形图 数据库 1：500规划图 数据库 专题 数据库 图幅元数据 图幅元数据 图幅元数据 图幅元数据 图3.9 数据库元数据层次结构
3.5.2.3 时态GIS
由于环境的不断改变，管线数据库也需要不断更新。在很多的实际应用中不但需要浏览数据库中的现势数据，也要可以回放过去某一时刻某一地理区域当时的情况。这就需要在数据库的设计中考虑数据的时间序列的问题。
在数据库的设计中以实体为单位建立时间索引，数据的变更以实体的变化为事件触发。这样就可以在数据库中将实体的变化全部存储起来，使用户可以以时间轴上的时间段过滤空间数据，作到任意时间点数据快速回放，也就是说实体的存储是一种增量存储的情况，同时通过建立相应的校验机制保证数据的正确。
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3.5.3 数据的组成
综合地下管线信息系统的数据组成包括地下管线数据和基础地形图两个部分。
3.5.3.1 地下管线图组成
（1）地下管线信息系统的管线空间数据模型
管线的线 地下管线数据 管线的点
? 管点的定义：
一般探测点（位置点）
特征点（依管线种类不同而异，如给水有：弯头、三通、四通等） 附属物点（依管线种类不同而异，如给水窨井、消防检、阀门等） 时间点
? 一条管线的定义：
按管线连接关系以下列管线点为管线的起点和终点：
特征点（三通、四通、人孔）
附属物（阀门、消防栓、窨井、接线箱、污水篦、手孔、上杆） 变径点 变材点 埋设年代变化点 权属单位变化点 报建案号变化点
时间点
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（2）地下管线信息系统的管线属性数据模型 A.管点属性表 字段 １ ２ 3 4 5 6 7 8 9 字段名 Exp_No Map_No S_Code X Y Surf_H Feature Subsid OFFSET 类 型 Text(8) Text(4) Number(2) Number(10,2) Number(10,2) Number(6,2) Text(8) Text(8) TEXT(10) 中 文 意 义 物 探 点 号 图 上 点 号 点符号代码 X 坐 标 Y 坐 标 地 面 高 程 特 征 附 属 物 偏心井位 位移后的图上点号的位置X坐标 位移后的图上点号的位置Y坐标 备注 测区内唯一识别码 1:500图幅内唯一识别码 当Exp_No为偏心井时，填入偏心井盖中心点号 10 11 MAPNO_X MAPNO_Y Number(10,2) Number(10,2) 按测量坐标系 按测量坐标系
B.管线属性表 字段 1 2 3 4 5 字段名 S_Point E_Point S_Deep E_Deep Material 类 型 Text(10) Text(10) Number(7,2) Number(7,2) Text(8) 中 文 意 义 起点物探点号 连接方向 起点埋深 终点埋深 材 质 备注 终点物探点号 雨污排水管注管底埋深 雨污排水管注管底埋深 直埋 1-矩形管沟2-园形管沟 3-拱形管沟 4-人防 5-管块 6-套管 7-其它 直径或宽X高 6 D_Type Number(1) 埋设类型 7 8 9 D_S Mdate B_Code Text(15) Long Date Text(10) 管径 建 设 年 代 权属单位代码 21
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10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Line_Style Cab_Count Voltage Pressure Hole_Num Hole_Used D_DIA Road FlowDirect MEMO Link_code Number(1) Text(10) Text(10) Text(10) Text(10) Text(10) Text(10) Number (3) Number (1) TEXT(20) TEXT(21) 线 型 电缆条数 电压值 压力值 孔 数 占用孔数 套管尺寸 路名代码 排水流向 备注 管沟连接码 0-非空管 1-空管 2-井内连线 高压 中压 低压 列孔数X行孔数 ￠100/铁塑/灰 0—起点到终点、1—终点到起点 工业、热力、给水等流体类型或内容 与管沟表同 （3）管线数据分类
根据普查建立的技术规程将绍兴管线的数据分成9大类
管 类 给水 排水 燃气 电力 电信 电视 广播 热力 工业管道 管点 JSpoint PSpoint RQpoint DLpoint DXpoint TVpoint GBpoint RLpoint GYpoint 管线 JSline PSline RQline DLline DXline TVline GBline RLline GYline 管线注记 JStext PStext RQtext DLtext DXtext TVtext GBtext RLtext GYtext 每个大类下面分成几个小类，下面以排水管线为例来说明：
管 类 雨污合流 雨水 污水 管点 HSpoint YSpoint WSpoint 管线 HSline YSline WSline 管线注记 HStext YStext WStext 注：上面的每一个名称均包含三个数据表来，如：雨水管点在数据库中表为，ACT_YSPOINT（现状）， HIS_YSPOINT（历史） ，MAR_YSPOINT（规划）。
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3.5.3.2 基础地形图
基础地形数据含有政区、居民地、交通与管网、水系及水利工程设施、地貌、地名、测量控制点等内容。它既包括以矢量结构描述的带有拓扑关系的空间信息又包括以关系结构描述的属性信息。用数字地形信息可进行长度、面积量算和各种空间分析，如：最佳路径分析、缓冲区建立、图形叠加分析等。数字地形数据库全面反映数据库覆盖范围内自然地理条件和社会经济状况，它用于建设规划、资源管理、投资环境分析、商业布局等各方面，可作为人口、资源、环境、交通、报警等各专业信息系统建立的空间定位基础。
本系统根据综合地下管线信息系统本身的特点，对基础地形图进行以下分类，如图3.10。
道路 现状道路边线 现状道路中线 规划道路红线 建筑物 基础地形图 植被 水系 高程点
图3.10 基础地形图组成
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3.5.4 数据库的物理设计
数据库的物理设计主要说明空间数据库的存储机制，根据数据格式的不同，具体分为空间数据的存储和属性数据的存储。 3.5.4.1 空间数据
（1）GeoDataBase简介
传统的空间数据存储方案都采用文件的形式来管理空间数据，随着数据库技术和GIS技术的不断进步，数据存储的方式从原有的文件管理逐渐过渡到RDBMS中统一管理。Esri的GeoDataBase就是建立在SDE＋RDBMS上的。在每一个GeoDataBase中可以包含FeatureDataSets和FeatureClass两种数据结构：
? FeataureDataSets是分享同一空间参考的FeataureClass的要素结合。 ? FeatureClass是独立的要素集合，用来存放同一种空间实体。
? FeatureClass可以是FeataureDataSets的子集，也可以在FeatureDataSets
的外边，作为一个独立的要素。
本次设计采用根据国标大类为集合的原则，对数据的存储采用以下方式： GeoDataBase-->FeatureDataSets-->FeatureClass
（2）空间数据存储
数据库的设计包括物理设计和逻辑设计两个部分。物理层主要是空间数据在存储介质里的储存方式，逻辑设计是空间数据在用户或应用中的表现形式。可以说逻辑层是物理层的表现而物理层是逻辑层的基础。对于空间数据从逻辑的角度来看，数据库的逻辑层次是：数据库?子库?图层?空间实体，而最终反映在SDE中是GEODATABASE? FEATUREDATASET ? FEATURECLASS ? FEATURE。空间数据的存储机制如图3.11所示：
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（3）实体的无缝连接
数据拼接成全市连续无缝，对空间数据库中的数据在横向上保证其地物完整性和连续性。从实际应用的角度上考虑，不是所有线、面要素都有跨图幅合并都有实际意义和必要性，在数据库的设计中有真对性的对部分图层进行拼接处理。根据我方的开发经验，通常对地下管线、居民地、水系、道路和主要地层做到无缝连接。在入库功能设计中，用户可自定义选择该层要不要无缝连接的方式。 3.5.4.2 属性数据
采用Oracle 10g进行属性数据的存储，利用关系型数据库的来对属性数据进行管理。通过对属性数据进行合理分类，减少每一个数据标的数据的复杂程度来提高数据的访问速度。
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3.5.5 数据库管理特点
图形数据通过ARCSDE与属性数据一起存储在Oracle中，两者通过关键字关联。整个建设与管理局的地下管线数据以管线种类进行分类，每一类管线占用三个数据表，包括：现状管线表、历史管线表和规划管线表。最小存贮单元为建库范围内同一专业的所有管线点或线、基础地形图及其它数据，每一类数据占用三个数据表。
这种数据组织方式的特点是数据不再需要特定的GIS格式数据，更易于数据的社会化共享，能与规划管理办公系统紧密结合，相互共享数据库。
可以实现对数据库进行版本管理，使得综合地下管线数据库具有时态性，数据库中的数据修改后，原来的数据要保留入历史库中，整个数据库以时间为主线记录了空间数据的变化情况，因而是一个可以进行历史回溯的数据库。同时结合规划数据，就可以实现历史情况、现状、规划进行叠加，可以看到从过去到未来管线建设的变化情况。
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3.6 系统功能模块描述
根据系统的设计目标，绍兴综合地下管线信息系统的系统功能分为计算机数据监理子系统、数据入库子系统、综合应用子系统、动态更新子系统和公众服务子系统五个部分，如下面功能结构图3.12。下面针对各子系统的内容、具体功能要求、系统实现策略进行详细阐述。
综合地下管线信息系统 计算机数据监理 数据入库 综合应用 动态更新 公众服务 3.12 系统功能结构图
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3.7 计算机数据监理子系统
3.7.1 计算机数据监理子系统概述
以《绍兴地下管线普查技术规程》为指导，实现普查成果电子数据的计算机监理子系统。地下管线数据在普查的过程中由于许多不可预见的因素导致外业勘测单位采集的地下管线数据的一致性和完整性不可避免的受到破坏，计算机监理查错实现地下管线勘测电子成果的逻辑查错和测区数据的自动分幅，保证数据的正确性和完整性。计算机数据监理子系统主要功能包括：数据查错、数据分幅、数据编辑。
3.7.2 数据查错
数据检查操作完成测区数据库的错误检查功能，生成错误信息文件，并提供给用户保存、打印错误信息等功能。
3.7.3 数据编辑
数据编辑操作包括对测区信息表的编辑，对管线点属性表的编辑，对管线线段表的编辑。对于管线点属性表和管线线段表，更新类型有追加、删除、修改等，而对于测区信息表，每个数据库只有一条记录，只需要进行数据修改操作。
3.7.4 数据分幅
由于数据入库子系统要求的数据最小组成是一幅1：500的图幅，而探测提交的数据是以测区为单位的，需要探测数据转换成为数据入库子系统的中间格式数据，数据分幅功能将测区范围内的管线数据按照1：500图幅进行分幅，形成图幅数据库，如果生成的图幅数据库中没有包含管线数据，系统将删除此图幅数据库。
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3.8 数据入库子系统
3.8.1 数据入库子系统概述
建立一个综合地下管线数据库，并使数据库具有较好的兼容性、扩展性，满足管理系统的要求，包括管线数据和地形图入库，地形图按国家标准分层，涉及面状要素的封闭表示并填充颜色。管线图形生成及颜色与符号标准化、管线对象定义、图形与属性关联，获得满足制图与管理要求的数据。数据入库子系统的主要功能包括：计算机成图、图形数据编辑、图形数据输入/输出。
3.8.2 计算机成图
自动生成管线图库和属性数据库，完成管线图形生成及颜色与符号标准化、管线对象定义、图形与属性关联，获得满足制图与管理要求的数据。同时提供用户数据结构自定义工具，用户可以自定义管线类型，管线属性字段。
? 无缝拼接机制
建立接边判断的机制，检查管线是否需要和数据库中的管线接边，需要则执行接边操作，数据库中的所有数据是无缝拼接，图3.13接边后的情况。
图3.13 无缝拼接
? 入库的完整性和准确性
应该保证入库数据全部导入到数据库中，不丢失几何信息和属性信
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息。
? 入库的效率
由于基础地理信息系统数据量大，因此必须千方百计的提高 入库程序运行效率，缩短入库时间。
3.8.3 数据编辑
提供图形数据与属性数据的同步编辑功能，实现对增加、修改、删除、截断。保证点号的唯一性、对新旧管线连接点处理，自动更新编辑后的数据。 3.8.3.1 管点编辑
包括新增、修改、删除、移动等管线编辑功能，如：
新增：管点可以根据绝对坐标得到，同时也可以通过选择一条管线，指定起始端点，依次指定递增距离，截断一条管线得到。
修改：管点移动移动某一管点，随之连接的管线一起随之移动。 删除：选择，删除，对应的管线信息也要作相应改动。
移动：选择管点利用鼠标拖动到新的位置。或者输入新的坐标，移动到新的坐标位置。 3.8.3.2 管线编辑
包括新增，删除，修改
新增：新增管点生成管线，或者批量数据生成管线。 删除：选择管线删除管线，和相应管点。 修改：通过管点操作实现。 3.8.3.3 管线属性编辑
对管线数据的属性进行增加、删除、修改等编辑操作，提高属性录入智能化程度，例如：管线的属性，输入管径属性后，应当可以根据构成管线管点的管底高程，井盖高程和管径得到管线的起点终点的管底高程，管顶高程，管地埋深和管顶埋深。
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图3.14 编辑工具栏
3.8.4 数据输入/输出
实现DXF标准图形交换格式的输入与输出，向系统外部提供管线图形的DXF数据，同时接受来自系统外部的DXF数据。
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3.9 动态更新子系统
3.9.1 动态更新子系统概述
管线工程竣工测量成果入库与普查成果入库使用相同标准与操作，同时系统提供相应的修改、编辑功能。各种图元设备的增加、删除、修改。
3.9.2 数据转换合并
将竣工测量的管线数据转换合并到现状管线数据库中，保证数据的现势性。提高数据合并的效率，设计误差分析和冲突处理功能，能快捷、明确完成合并，如图3.16。
现状管线 竣工管线 竣工现状合并 现状管线 竣工管线 存在误差 竣工现状合并前 图3.16 竣工合并
竣工现状合并后
3.9.3 数据编辑
功能与数据入库子系统的数据编辑功能相同，不再重复说明。
3.9.4 网络更新
实现网络更新数据库。
3.9.5 版本管理
用户可以自如的浏览历史数据，同时还可以对数据库中存在的时间点做合并或者是删除的维护，包括指定的某几个历史时刻的数据合并成为一个版本、指定数据回溯到用户指定的一个时刻点、将数据库中该图层所选版本的所有历史的和现势的实体全部清空。
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图3.17 版本管理
在动态更新时需要考虑以下几个要点： ? 实体校验机制的建立
在更新数据入数据库的时候，系统根据实体变化的校验机制，来判断库内已有实体是否发生了更新的操作，从而决定是否将当前的实体写入数据库中以及将库内原来的实体写入历史数据库中。 ? 实体增量存储机制的建立
在数据写入数据库的时候建立实体的增量变化记录，使用户可以对具体的实体进行历史的浏览。 ? 自动接边机制
建立接边判断的功能，检查实体是否需要和数据库中已经存在的其他实体接边，如果需要则执行接边操作。
3.10 综合运用子系统
3.10.1 综合运用子系统概述
规划管理人员在日常管线规划管理和其它规划管理业务当中，需要进行管线信息的各种条件的查询；并利用这些信息进行断面分析、水平/垂直净距分析等管线工程综合规划；也需要绘图输出和统计分析等功能，下面是综合运用子系统的功能结构图3.18。
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基本图形操作 检索、查询 条件查询 条件统计 综合统计 修改属性结构 空间分析 综合运用子系统 横断面分析 纵断面分析 事故分析 最短路径分析 工程综合 覆土深度分析 水平净距分析 垂直净距分析 交叉口分析 辅助设计 水平位置限制 管线设计 管线审批 图形剪裁 输出打印地图 图廓整饰 添加图幅 关闭图幅 显示图层 隐藏图层 单选 多选 放大 缩小 漫游 全图 打开工作空间 保存工作空间 信息查询 距离量算 系统设置 地图标注设置 地图属性设置 对外服务 三维模拟 图3.18 功能结构图
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3.10.2 数据管理
提供按图号、道路名、单位名、区域查询任意范围（可多幅）管线的功能。其中区域查询指的是：
（1）在屏幕指定区域调出图形，要求能一次调出多幅图形。
（2）指定管线两侧（含管线曲线段）任意界定范围管线图形查询与输出。
图3.19 数据管理
3.10.3 以其它图文数据为参照的查询
以绍兴各类基础地形图库（扫描图、数字航空正射影像图）、规划道路网等为参照的各种查询；以管线管理图文办公内容为依据的查询。
3.10.4 信息查询
3.10.4.1 图形与属性的交互式查询；
根据所选管点、管线可查询对应的属性； 根据属性条件可查得相应的图形。 3.10.4.2图形属性的各种条件组合查询
按照管线类型、坐标、管径大小、埋藏年代等各种属性进行组合查询。
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图3.20 查询定制
3.10.4.3 实地照片的查询
用户可以在管线或设施上挂接照片，并通过点击管线或设施加以查看。
图3.21 阀门查询结果
3.10.5 统计功能
管线长度统计、管点类型统计、综合统计。 表达方式：表格、直方图、饼图、折线图。
管线长度统计口径：按照管线类型、建设年限、材质、管径大小统计。 管点类型统计口径：按照管线类型、建设年限、管点类型统计。 网线设备查询统计：各种设备的清单列表和统计分析。
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图3.22 年代统计结果
图3.23 图幅统计结果
3.10.6 空间分析
具有任意横断面、纵断面生成和事故分析功能。 3.10.6.1 任意横断面（任意地点、任意角度）的生成与分析
根据断面下的情况，生成截面管径、地面高程、管顶高程、埋深等信息，显示横断面图时，使地面线（道路断面）更符合现实，能清晰显示侧右线、绿化带、
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隔离带等。生成或打印断面时，可以分别定义横、纵向的比例，并在图上标注比例，横断面图的生成增加类似于CAD中的标注功能，即直接指定图上空的区域后将断面图生成在图上。
图3.24 横断面分析结果
3.10.6.2 连续管线纵断面的生成与分析
指定分析管线，以几何图表的形式显示出分析管线的纵剖面区域，并列表显示纵剖面区域管线的相关属性，按照国家标准设定显示内容。
图3.25 纵断面分析结果
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3.10.6.3 给水、燃气发生爆管事故的影响区域分析
对给水、燃气管线进行爆管分析，生成事故点的埋深等信息，并给出需要关闭阀门的坐标、权属单位、所在道路等相关信息，方便有关单位采取措施。
图3.26 事故分析结果
图3.27 阀门信息
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3.10.7 管线工程综合
3.10.7.1 规划区内各种干管的总体布置现状 3.10.7.2 覆土深度净距分析
选择管线进行最小覆土深度分析，系统给出该管线是否符合国家覆土深度标准。如有不符，给出所有不符合标准的管点的，编号、埋深、国家规定埋深等信息。
覆土埋深：管点地面高程-管线外管顶高程。
3.10.7.3 地下管线与地下管线、建筑物、构筑物之间水平间距判断与分析
选择一条管线，选择水平间距功能进行分析，考虑现状管线或审批管线或者道路侧石边缘（地形图上道路中心线两边的黑线），铁轨，建（构）筑物，乔、灌木、地上杆柱等和设计管线的水平净距要求，系统给出该管线是否符合国家标准。如不符合标准，给出最小水平净距并给出临界点和最小间距点。 3.10.7.4 各类地下管线垂直净距判断与分析
选择一条管线进行垂直净距分析功能分析，根据该管线和现状管线、审批管线的垂直净距要求，系统给出该管线是否符合国家标准。如不符合标准，给出所有不符合规定交叉点的列表信息：编号、上管性质、下管性质、垂直净距、国家标准垂直净距。
垂直净距：两条管线水平面投影交点的上管外管底和下管外管顶的高程差，增加管壁厚度属性。
3.10.7.5 交叉路口的交叉点分析
选择一个区域进行交叉路口的交叉点分析，生成交叉点坐标、交叉管线的地面高程、管顶高程、埋深等信息，并给出与垂直净距国家规范比较。
3.10.8 管线工程辅助设计
3.10.8.1 水平位置限制
以国家有关管线工程的最小覆土深度、管线最小水平净距、管线交叉时的最小垂直净距等规范为准则，在地形图库、现状管线库的基础上，限定规划管线的布设界限。
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图3.28 水平位置结果
3.10.8.2 管线设计工具
根据国家有关管线工程规范、设计管线和现状管线情况提供设计管线参考数据，同时提供方便、专业化的管线图形建立、编辑工具。
图3.29 设计位置分析
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图3.30 管线详细设计
3.10.8.3 管线报建审批
结合规划办公，实现管线电子报批。
3.10.9 对外服务
3.10.9.1 图形裁剪
裁剪区域范围内图形，能取消地形图图框，建立范围内图框，自动添加风玫瑰，并加入图纸名称，图形输出能任意旋转。
图3.31 管线剪裁图
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3.10.9.2 专题图制作
管线专题图生成，包括综合管线图、大比例尺横断面图，能取消地形图图框，建立范围内图框，自动添加风玫瑰，并加入图纸名称。
图3.32 管线专题图
3.10.9.3 管线地图综合
运用系统实现地图由大比例尺向小比例尺的转换，包括不依比例符号的处理、地物及地形的取舍、线上点的过滤、地物的综合等。
3.10.10 三维模拟
形成任意选择区域的彩色的体现真实效果的三维图。可任意移动、缩放视图，可三维旋转、可任意设置观察方向，能在三维图中显示管线属性。
图3.33 管线三维显示
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3.10.11 系统维护
提供本系统软件的安装程序作为系统的恢复工具；提供管线数据库的结构、数据存贮方式的说明资料。保障系统的安全性，进行用户管理、权限设置；数据的定时备份与安全恢复。 3.10.11.1 用户管理
对数据库的使用对象进行用户和角色的划分。由于无锡基础地理信息系统的物理存储介质ORCALE本身提供了强大的用户管理机制，所以数据库的用户管理模式直接继承ORCALE的用户和角色的概念。把对数据库使用性质相同或接近的用户群进行角色管理，每一个角色又包含了自己的用户，用户在继承所属角色所拥有的系统权限的同时也可以拥有自己所特有的角色。系统的用户管理机制如图3.34所示：
用户管理机制 角色 角色 角色 角色 用户 用户 用户 图3.34 用户管理机制
图3.35 用户管理器
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3.10.11.2 权限管理
权限管理包括权限对象的维护和权限对象的分配。 （1）权限对象的分类
权限对象是系统用来从不同的方面对系统的安全做维护的对象，它包括以下两个部分：
? 功能权限：
不同的用户和角色在日常的办公中所需要的功能是不同的，没有必要把所有的客户端的所有功能全部反映给用户，特别是像编辑、打印、导入、导出这种比较敏感的功能，如果控制不得当将会造成数据库的人为破坏或数据泄露。系统功能权限主要用来控制不同的用户或角色可以使用到的客户端功能的多少。权限体现为可见或不可见，当某个用户或角色对与客户端某个功能授予不可见的时候，这个用户登陆到客户端后这个功能将不会出现在这个用户的登陆界面中。
? 对象权限：
对象权限是在纵向对数据进行控制的一种权限，在无锡基础地理信息系统的逻辑划分中，每一个逻辑子库都是由不同的逻辑层所构成。其中有很多图层所含盖的信息是非常重要的，例如：地形层、道路中线层、给水管线层等等，在某用户或角色使用目的、使用性质比较明确稳定的时候，只需要把这个用户或角色所用到的图层的合理的使用权限受于该用户或角色即可。对象权限可具体分为不可见、读取和编辑。缺省情况下用户或角色对一个图层的权限是读取，当在需要编辑的时候才由管理员授予编辑的权限，如果某一用户或角色对于某一个层被属于不可见的权限，那么该用户或角色在客户端调用该图层是将有越权的提示。
（2）权限管理
系统权限对象的种类和数目比较多，如果把数据库中的每一种中权限对象都对一个指定的用户或角色进行授权，会增加管理员的工作量。所以数据库的权限管理分为两个阶段：
? 权限的提取：
权限提取主要是从系统繁杂的权限对象中提取系统日常运行是需要经常考虑的权限对象，使这些系统权限对象处于选定状态，当然在特殊的情况下也可以提取一些不常用到的权限对象，这就主要看具体的应用情况了。当系统权限处于选定状态后，这些权限对外表现为最小的权限。
? 用户授权：
根据用户或角色工作的需要，就选定的权限对象对用户或角色进行适当的授权。
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3.10.11.3 备份和恢复
数据库中的数据是独立于程序而存在的，无论是自然错误还是人为错误，都可能有千百万数据的错误，为了能够恢复修改前的状态和值，数据库的操作要具有：
恢复：在出错时可回到修改前状态。
备份：数据库修改后，原数据应有备份，这种备份又有完全备份和增量式备份。
历史数据：当数据库中的数据修改后，原来的数据要保留入历史库中，供以后用。综合地下管线信息系统是一个基于实体历史回溯的数据库系统，系统能够记录历史时期的地理信息，用户可以在服务器端或客户端调出任意时间点的地理数据，对于历史地理数据库只能浏览显示，对当前现势库可以进行浏览显示及编辑功能。
系统的备份机制完全采用ORCALE提供的备份机制。以SDE的表空间为备份的对象，短期（1个月）对数据库做联机增量备份；在长周（半年）期做脱机全库备份。
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