彭　芳　李麗娟　陳京海

摘 要：區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)手段、基于地理信息(GIS)系統(tǒng)技術(shù)對(duì)一獨(dú)立區(qū)域內(nèi)的各種管網(wǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施等空間資源進(jìn)行規(guī)劃管理。在對(duì)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，利用組件GIS技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)通用框架,在此框架上，完成整個(gè)系統(tǒng)的研發(fā)。通過該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)各種空間數(shù)據(jù)的共享，為相關(guān)部門提供方便實(shí)用的信息化平臺(tái)，提高其工作效率。詳細(xì)敘述了區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)的通用框架、功能設(shè)計(jì)及特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)(GIS)；區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)；通用框架；組件GIS；空間數(shù)據(jù)

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1004 373X(2009)02 161 03

Design of Area Spatial Resource Integration Management System Based on GIS

PENG Fang1,Li Lijuan1,CHEN Jinghai2

(1.Institute of Computer Application of China Academy of Enginerring Physics Sichuan Mianyang,621900,China;

2.Power Department,China Academy of Engineering Physics,Mianyang,621900,China)

Abstract：Area Spatial Resource Integration Management System manages all kinds of network of pipeline and capital construction in an independence area using computer and Geography Information System(GIS) technology and so on.Based on overall design and analysis to the system,a general framework using the module GIS technical is developed.On this frame,the research and development are completed on the overall system.The System realizes each kind of spatial data sharing in the region,and provids the convenience practical informationization platform for the correlation department,enhances its working efficiency.This paper expounds the general framework,functional design and features of the system.

Keywords：Geography Information System(GIS);area spatial resource integration management system;general framework;component GIS;spatial data

區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)主要是利用GIS技術(shù)對(duì)一獨(dú)立區(qū)域的空間資源進(jìn)行綜合管理，如對(duì)各類建筑物、構(gòu)筑物、建設(shè)規(guī)劃、通信、供排水、電力、燃?xì)?、電視電纜等空間資源的管理，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)設(shè)施管理的科學(xué)化、高效化和現(xiàn)代化。這些數(shù)據(jù)不僅彼此相互關(guān)聯(lián)，且要能與企業(yè)ERP、辦公MIS等系統(tǒng)有機(jī)集成，實(shí)現(xiàn)空間設(shè)施數(shù)據(jù)在整個(gè)企業(yè)的共享。與傳統(tǒng)的城市各類管線管理系統(tǒng)相比，區(qū)域空間資源綜合管理具有領(lǐng)域廣、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)上分為2個(gè)部分：一是以空間地理數(shù)據(jù)錄入、編輯、為主的數(shù)據(jù)維護(hù)部分；二是以空間信息查詢和日常業(yè)務(wù)辦理為主的業(yè)務(wù)管理部分。由于空間數(shù)據(jù)錄入、編輯的復(fù)雜性，專業(yè)空間數(shù)據(jù)錄入、編輯的數(shù)據(jù)維護(hù)部分大都采用的是C/S體系結(jié)構(gòu)。以空間信息查詢和日常業(yè)務(wù)辦理為主的業(yè)務(wù)管理部分主要是為了方便各相關(guān)職能部門以及領(lǐng)導(dǎo)可以方便的進(jìn)行空間信息查詢和日常業(yè)務(wù)辦理，該部分基本采用B/S體系結(jié)構(gòu)，具有使用方便、客戶端不需要安裝專業(yè)應(yīng)用軟件、維護(hù)成本低等特點(diǎn)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

2 基于組件GIS技術(shù)的通用框架設(shè)計(jì)

近年來，隨著組件技術(shù)的成熟，組件GIS由于克服了傳統(tǒng)GIS中結(jié)構(gòu)封閉、復(fù)雜和價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)，以其強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理能力、靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)連接方式等優(yōu)勢(shì)在近年來得到越來越廣泛的應(yīng)用。組件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模塊劃分為很多個(gè)控件，每個(gè)控件完成不同的功能。各個(gè)GIS控件之間，以及GIS控件與其他非GIS控件之間，可以方便地通過可視化的軟件開發(fā)工具集成起來，形成最終的GIS應(yīng)用?？丶缤欢迅魇礁鳂拥姆e木，他們分別實(shí)現(xiàn)不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根據(jù)需要把實(shí)現(xiàn)各種功能的 “積木”搭建起來，就構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)。但是一般組件式GIS的控件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也就是說，這些“積木”很小，在構(gòu)造具體系統(tǒng)時(shí)比較麻煩，同時(shí)，缺乏與非GIS控件之間的結(jié)合。為此，在本項(xiàng)目中，基于GeoMedia自動(dòng)化對(duì)象，開發(fā)了一套可重用基礎(chǔ)地理信息控件庫(kù)，不僅包括一般地理信息系統(tǒng)中通用的工具如地圖操作控制等控件，還包括綜合查詢、測(cè)量工具等綜合性控件，運(yùn)用這些控件，可縮短開發(fā)時(shí)間，提高開發(fā)效率，同時(shí)也增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性。

2.1 C/S結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)控件庫(kù)

該基礎(chǔ)控件庫(kù)中的對(duì)象分為通用基本地圖對(duì)象和領(lǐng)域部件兩大類，其所有操縱和控制都通過對(duì)象的接口進(jìn)行。對(duì)象的接口分為3種，即屬性（Property）、方法（Method）和事件(Event)，主要有：ConstDefine，F(xiàn)unctionDefine，MapViewDefine，LayerDefine、ObjectDefine五個(gè)單元，對(duì)象包括圖層控制、地圖控制對(duì)象、圖例對(duì)象、幾何模型對(duì)象，如TMapService、TGeometryObject、Tlayer等，其中TMapService負(fù)責(zé)圖層的控制，包括地圖放大、縮小、平移、漫游等；在GIS幾何數(shù)據(jù)模型中,一般有4類空間實(shí)體對(duì)象：點(diǎn)對(duì)象、線對(duì)象、面對(duì)象、注記對(duì)象，TGeometryObject作為這四類地圖特征的抽象父類，可以看成是所有空間地物的超類；TLayer負(fù)責(zé)圖層的顯示內(nèi)容控制，其子類包括TRecordLayer，TColorLayer等，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 B/S結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)

一般規(guī)模的WebGIS系統(tǒng)即使所采用的平臺(tái)不同在架構(gòu)上都是大同小異。模塊劃分上都少不了：權(quán)限管理，圖庫(kù)管理，空間數(shù)據(jù)維護(hù)（一般包括查詢，分析，編輯），地圖出圖幾個(gè)模塊。所以設(shè)計(jì)的框架包括：系統(tǒng)管理、查詢統(tǒng)計(jì)、地圖操作、空間分析及工具、日志管理、資源下載等功能模塊。結(jié)構(gòu)框如圖3所示。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 專業(yè)空間數(shù)據(jù)維護(hù)系統(tǒng)（C/S結(jié)構(gòu)）

區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)根據(jù)不同的專業(yè)空間數(shù)據(jù)開發(fā)有相應(yīng)的維護(hù)子系統(tǒng)，以滿足各類管網(wǎng)資源管理的需求，并部署于不同的職能部門。

各子系統(tǒng)的通用功能主要包括以下幾大類：

(1) 專業(yè)數(shù)據(jù)模型建立與專業(yè)數(shù)據(jù)錄入。

每個(gè)子系統(tǒng)以各自的專業(yè)設(shè)備（如通信系統(tǒng)的交接箱、分線盒等）為設(shè)計(jì)單元，設(shè)備抽象為點(diǎn)、線、面特征并將其分類，根據(jù)各子系統(tǒng)中所管理的不同設(shè)備及關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)造整個(gè)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的地理拓?fù)浜瓦壿嬐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，并完成各自相應(yīng)專業(yè)數(shù)據(jù)的增加、編輯修改等功能。在地圖上以“所見即所得”的方式進(jìn)行管線鋪設(shè)等操作，以不同樣式顯示設(shè)備類型，實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)和基本信息的一致性、完整性。

各子系統(tǒng)管理的專業(yè)數(shù)據(jù)對(duì)象主要是區(qū)域內(nèi)各類管網(wǎng)資源的基本屬性、業(yè)務(wù)能力、管理流程、輔助設(shè)施等等，抽象地說，包括區(qū)域內(nèi)各類管網(wǎng)資源的靜態(tài)配置信息、拓?fù)湫畔?；區(qū)域內(nèi)各類管網(wǎng)資源的爆管障礙信息；區(qū)域內(nèi)各類管網(wǎng)資源保障信息。

（2）專業(yè)分析工具。

根據(jù)各子系統(tǒng)的不同需求及專業(yè)數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)，完成各子系統(tǒng)的專業(yè)分析功能，強(qiáng)大的空間分析功能可以處理管網(wǎng)中緊急事故。系統(tǒng)提供爆管分析、路由追蹤等分析功能，采用精確的網(wǎng)絡(luò)分析可迅速顯示各種突發(fā)性破壞事件所波及的區(qū)域和應(yīng)控制的上游源頭。例如：

在供氣管理系統(tǒng)中當(dāng)一燃?xì)夤艿腊l(fā)生爆管時(shí)，分析應(yīng)關(guān)閉的閥門或最端頭的設(shè)備，對(duì)該設(shè)備進(jìn)行亮化閃爍，分析并在地圖上顯示所有受影響的燃?xì)夤艿?，同時(shí)還可進(jìn)一步查詢這些管道的屬性并可生成報(bào)表打印。

在消防系統(tǒng)中，可根據(jù)報(bào)警電話號(hào)碼，快速查詢到報(bào)警位置，在電子地圖上亮化突出顯示報(bào)警點(diǎn)的空間位置，顯示周圍環(huán)境并查詢對(duì)應(yīng)信息等，并將與起火地點(diǎn)相關(guān)的消防信息，如空間位置、建筑道路分布、一定范圍危險(xiǎn)品的存放、消防設(shè)施信息等，以直觀的可視化方式呈現(xiàn)在使用者面前，并根據(jù)火災(zāi)地點(diǎn)輔助確定消防中隊(duì)和支援中隊(duì)，以保證決策的準(zhǔn)確性、高效性。

（3） 專業(yè)數(shù)據(jù)查詢。

該系統(tǒng)提供多種方式的專業(yè)數(shù)據(jù)查詢功能，各子系統(tǒng)根據(jù)專業(yè)數(shù)據(jù)的相應(yīng)關(guān)聯(lián)，查找相關(guān)的所有專業(yè)數(shù)據(jù)信息，并可進(jìn)行定位顯示，實(shí)現(xiàn)了各類專業(yè)數(shù)據(jù)的圖表雙向查詢?？梢詫?shí)現(xiàn)跨專業(yè)的資源信息查詢，通過管線資源可以查詢到它們的承載服務(wù)，如光纜上傳送的所有電路、通道、用戶信息等。

（4） 綜合查詢統(tǒng)計(jì)

綜合查詢統(tǒng)計(jì)

提供統(tǒng)一界面完成對(duì)各種地上、地下設(shè)施的綜合查詢，用戶可根據(jù)需要生成不同的查詢條件，獲取查詢?cè)O(shè)備的屬性特性如型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量等，并可對(duì)查詢結(jié)果生成報(bào)表打印及地圖定位顯示。同時(shí)提供了用戶可訂制的查詢與統(tǒng)計(jì)功能。支持導(dǎo)航樹、空間定位以及區(qū)域定義等多種方式的資源查詢與統(tǒng)計(jì)手段。

區(qū)域信息統(tǒng)計(jì)

統(tǒng)計(jì)用戶指定區(qū)域內(nèi)設(shè)備的信息及管網(wǎng)公里數(shù)、管段數(shù)、閥井總數(shù)、泵站總數(shù)、檢查井總數(shù)等，并可對(duì)統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行打印輸出。

（5）系統(tǒng)工具。

顯示控制工具，分為窗口控制、圖層控制、圖例顯示控制等。

窗口控制 包括漫游、放大、縮小、刷新、整圖顯示；

漫游 包括手動(dòng)漫游和自動(dòng)漫游；

放大 可以按固定比例放大或按區(qū)域放大；

縮小 可以按固定比例縮小或按區(qū)域縮?。?/p>

刷新 重新繪制當(dāng)前圖形窗口；

整圖顯示 自動(dòng)將當(dāng)前圖形以最合適的比例全圖顯示；

圖層控制 分層顯示（打開或關(guān)閉某層）及圖層顏色控制；

圖例顯示控制 顯示當(dāng)前各圖層的圖例；

系統(tǒng)管理工具 包括用戶權(quán)限、口令的設(shè)置；圖紙打印，打印設(shè)置通用工具等。

3.2 空間數(shù)據(jù)查詢分析系統(tǒng)（B/S結(jié)構(gòu)）

WebGIS是Internet技術(shù)應(yīng)用于地理信息系統(tǒng)（GIS）開發(fā)的產(chǎn)物。GIS通過WWW功能得以擴(kuò)展，Internet用戶可以瀏覽WebGIS站點(diǎn)中的空間數(shù)據(jù)、制作專題圖，以及進(jìn)行各種空間檢索和空間分析。WebGIS不僅開拓了地理信息資源利用的新領(lǐng)域，而且為GIS信息的高度社會(huì)化共享提供了可能。WebGIS作為數(shù)字地球的主要技術(shù)依托和載體，已經(jīng)成為IT領(lǐng)域十分重要的研究方向。該系統(tǒng)選擇美國(guó)Intergraph公司的GeoMedia WebMap作為WebGIS的基礎(chǔ)平臺(tái)。

該系統(tǒng)在B/S框架上增加了各類專業(yè)空間信息的查詢與分析功能，系統(tǒng)主要功能包括：各類專業(yè)空間信息查詢（基礎(chǔ)和通信、電力、燃?xì)?、供水、排水、供熱等等專業(yè)數(shù)據(jù)查詢分析）及框架中的查詢統(tǒng)計(jì)、日志管理、資源下載、地圖操作、空間分析及工具、系統(tǒng)管理等功能模塊。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

系統(tǒng)采用完全開放的空間數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，利用了先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)圖形技術(shù)、動(dòng)態(tài)顯示緩存技術(shù)、OLE/COM技術(shù)，設(shè)計(jì)建立的區(qū)域空間資源綜合管理系統(tǒng)具有下列特點(diǎn)：

（1）全面性。

該系統(tǒng)比較全面地涵蓋了區(qū)域空間資源管理領(lǐng)域，功能全面，包括了“通信設(shè)備管理子系統(tǒng)”、“供電設(shè)備管理子系統(tǒng)”、“供氣設(shè)備管理子系統(tǒng)”、“供水設(shè)備管理子系統(tǒng)”、“供熱設(shè)備管理子系統(tǒng)”、“物業(yè)管理子系統(tǒng)”、 “消防設(shè)備管理子系統(tǒng)”、“建設(shè)規(guī)劃管理子系統(tǒng)”、“基于Web的空間分析與查詢子系統(tǒng)”等多個(gè)應(yīng)用子系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)可建成完整而準(zhǔn)確的基礎(chǔ)地形庫(kù)，包括地面建筑物、植被、道路、分區(qū)等信息；建立比較完整的水、電、氣、熱、通信等地下管線及相關(guān)設(shè)備的專業(yè)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)，全面的功能和完整的數(shù)據(jù)，為企業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供保障。

（2） 高安全性。

系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)安全機(jī)制、數(shù)據(jù)訪問控制、安全審計(jì)等多個(gè)層面進(jìn)行數(shù)據(jù)安全防護(hù)，確保了系統(tǒng)安全性。除傳統(tǒng)的按角色授權(quán)外，可按系統(tǒng)、區(qū)域、圖層等進(jìn)行授權(quán)，極大地提高了系統(tǒng)的安全性。

（3） 高靈活性。

系統(tǒng)采用組件GIS以及面向?qū)ο蟮认冗M(jìn)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)技術(shù)，組態(tài)靈活，易于擴(kuò)展與維護(hù)。

（4） 高效率。

通過動(dòng)態(tài)顯示緩存DDC技術(shù)，使系統(tǒng)可以快速訪問存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中的空間、屬性和規(guī)則信息，有效提高圖形查詢、顯示效率。

（5） 高可重用性。

系統(tǒng)以組件GIS技術(shù)為基礎(chǔ)，采用面向框架（平臺(tái)）的開發(fā)思路，在詳細(xì)分析了應(yīng)用領(lǐng)域和功能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并開發(fā)一系列具有一定通用性的組件，并建立了系統(tǒng)基礎(chǔ)開發(fā)框架。通過該框架的建立，不僅大大提高了系統(tǒng)的開發(fā)質(zhì)量與效率，同時(shí)，該基礎(chǔ)開發(fā)框架還可應(yīng)用到其他GIS系統(tǒng)開發(fā)中。

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作者簡(jiǎn)介 彭 芳 女，1969年出生，中國(guó)工程物理研究院計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究所工程師。主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的工作。

李麗娟 女，1976年出生，中國(guó)工程物理研究院計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究所高級(jí)工程師。主要研方向?yàn)檐浖こ獭?/p>

陳京海 男，1975年出生，中國(guó)工程物理研究院動(dòng)力部工程師。主要從事動(dòng)力領(lǐng)域業(yè)務(wù)分析工作。