聶 贊文 琳

（1.湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430040；2.武漢市測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430022）

城市地下綜合管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

聶 贊1文 琳2

（1.湖北省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430040；2.武漢市測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430022）

隨著城市建設(shè)迅猛發(fā)展，地下管線在城市發(fā)展戰(zhàn)略及建設(shè)辦理中的作用日益突出，因而借助地理信息系統(tǒng)提高城市地下管網(wǎng)管理水平已成必然趨勢(shì)。本文就城市地下綜合管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一套完整的地下綜合管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的建設(shè)方案，經(jīng)過(guò)試運(yùn)行認(rèn)證，其對(duì)城市管網(wǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)有一定的借鑒意義。

地下管線；GIS；B/S；C/S

地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，具有分布廣、種類繁復(fù)、敷設(shè)時(shí)間跨度大、維護(hù)更新周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。隨著城市規(guī)劃建設(shè)的發(fā)展，管線里程迅速增加，傳統(tǒng)的人工管理模式嚴(yán)重制約著城市智能化發(fā)展，新的城市地下綜合管網(wǎng)信息系統(tǒng)建設(shè)勢(shì)在必行。

城市地下綜合管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)以地理空間框架為基礎(chǔ)，建設(shè)地下綜合管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可有效解決城市地下管線工程檔案工作基礎(chǔ)薄弱、信息化水平參差不齊、各管線權(quán)屬單位“各管各線”的問(wèn)題［1］，通過(guò)數(shù)據(jù)更新手段和共享機(jī)制提高城市管線信息化管理水平。

1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的建設(shè)可分為七個(gè)層次，即基礎(chǔ)設(shè)施、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用支撐層、服務(wù)層、應(yīng)用層與本次項(xiàng)目建設(shè)直接相關(guān)的外部系統(tǒng)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范7個(gè)部分［1］。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

政策法規(guī)主要指在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中將遵循國(guó)家、省、市發(fā)布的一系列政策法規(guī)及各類電子政務(wù)領(lǐng)域開(kāi)發(fā)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范等相關(guān)內(nèi)容。

1.2 相關(guān)外部系統(tǒng)

相關(guān)外部系統(tǒng)是指與本系統(tǒng)之間存在數(shù)據(jù)交換等關(guān)系的系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮系統(tǒng)間的交互關(guān)系，預(yù)留相關(guān)的接口。

1.3 基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施處于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的最底層，是其他各層建設(shè)的基礎(chǔ)。其作用是對(duì)管線系統(tǒng)的運(yùn)行提供相關(guān)支持，主要包括系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行所必需的軟硬件平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和安全管理系統(tǒng)。

1.4 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層實(shí)現(xiàn)對(duì)管線數(shù)據(jù)和地形圖數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)與管理。需要建設(shè)的數(shù)據(jù)庫(kù)包括基礎(chǔ)地形數(shù)據(jù)庫(kù)、管線空間數(shù)據(jù)庫(kù)、管線歷史數(shù)據(jù)庫(kù)等。基礎(chǔ)地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)基本地形圖數(shù)據(jù)，作為管線數(shù)據(jù)查看和應(yīng)用的背景信息和參考依據(jù)；管線空間數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)現(xiàn)有的管線數(shù)據(jù)；管線歷史數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)；系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)系統(tǒng)配置方面的信息，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行［2］。

1.5 應(yīng)用支撐層

應(yīng)用支撐層為系統(tǒng)各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)提供支持，主要包括系統(tǒng)開(kāi)發(fā)所需要的工作流引擎、GIS中間件和應(yīng)用中間件。

1.6 服務(wù)層

本系統(tǒng)可以劃分成管線共享平臺(tái)、管線綜合管理子系統(tǒng)和管線共享應(yīng)用子系統(tǒng)3大部分。從管線數(shù)據(jù)的管理、應(yīng)用、維護(hù)、共享應(yīng)用和安全保護(hù)等方面，向用戶提供支持。

1.7 用戶層

本系統(tǒng)的研發(fā)將采用C/S和B/S相結(jié)合的架構(gòu)，其中C/S部分提供給內(nèi)網(wǎng)用戶使用，B/S部分提供給其他相關(guān)政府部門和各權(quán)屬單位使用。

2 子系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)

2.1 總體框架設(shè)計(jì)

GIS系統(tǒng)由數(shù)據(jù)、功能、業(yè)務(wù)邏輯、用戶界面和用戶權(quán)限等元素共同構(gòu)成［3］。系統(tǒng)采用“模塊化”思想，先對(duì)這些要素進(jìn)行離散化、通用化與模塊化劃分，并構(gòu)建構(gòu)件元素庫(kù)。通過(guò)構(gòu)建GIS系統(tǒng)構(gòu)件庫(kù)，讓功能模塊、系統(tǒng)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)邏輯、用戶權(quán)限、用戶界面等元素之間相互獨(dú)立、相互分離，同時(shí)保證這些構(gòu)件之間彼此互留接口，從而方便用戶以搭建的方式快速搭建個(gè)性化GIS系統(tǒng)。

2.2 地下綜合管線管理子系統(tǒng)

地下綜合管線管理子系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)，主要供內(nèi)網(wǎng)用戶對(duì)市域地下管線數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)管理和應(yīng)用，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)及用戶的統(tǒng)一管理。以現(xiàn)有各部門的管理業(yè)務(wù)為信息來(lái)源，建立管線數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)城市地下管線工程管理過(guò)程中各種信息的輸入、編輯、處理以及以管線數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的數(shù)據(jù)瀏覽、查詢、更新、分析。

2.3 地下綜合管線應(yīng)用子系統(tǒng)

地下綜合管線應(yīng)用子系統(tǒng)主要提供可配置的數(shù)據(jù)對(duì)外發(fā)布功能，采用B/S結(jié)構(gòu)。主要針對(duì)管線數(shù)據(jù)的日常應(yīng)用提供輔助支持，滿足各權(quán)屬單位用戶簡(jiǎn)單的網(wǎng)上查詢、瀏覽等需求；同時(shí)，通過(guò)權(quán)限控制，提供給有需要的權(quán)屬單位更豐富、更靈活的數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)分析、地圖標(biāo)注、數(shù)據(jù)輸出等數(shù)據(jù)服務(wù)。該子系統(tǒng)的基本功能有地形數(shù)據(jù)、地下管線信息的瀏覽、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、打印等，同時(shí)提供一系列適用的輔助工具。

2.4 城市三維地下綜合管線管理子系統(tǒng)

三維地下綜合管線管理子系統(tǒng)主要對(duì)市域基礎(chǔ)地理信息、綜合管線信息及管線工程進(jìn)行三維可視化及動(dòng)態(tài)模擬。系統(tǒng)通過(guò)三維場(chǎng)景的顯示、建模、交互、模擬及場(chǎng)景的輸出，為管線管理、應(yīng)急決策等提供大量更為直觀詳實(shí)的基礎(chǔ)資料，也為各使用部門提供豐富的管線綜合信息。該系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，主要包含管線基礎(chǔ)、地上地下、飛行瀏覽、三維人機(jī)交互及建模定制、圖層控制、查詢量算、標(biāo)注定位、統(tǒng)計(jì)分析及拓?fù)涞饶K功能。

2.5 地下綜合管線共享服務(wù)發(fā)布平臺(tái)

管線共享平臺(tái)采用B/S結(jié)構(gòu)，開(kāi)發(fā)采用面向服務(wù)的SOA架構(gòu)，基于WCF平臺(tái)提供的服務(wù)接口分為元服務(wù)與服務(wù)API兩類，能夠滿足不同二次開(kāi)發(fā)用戶的個(gè)性化需求。元服務(wù)遵循OGC WMS/WFS標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并對(duì)其擴(kuò)充，提供標(biāo)準(zhǔn)底層開(kāi)發(fā)接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖層要素的共享，開(kāi)發(fā)自由度高，長(zhǎng)期保持不變。服務(wù)API是對(duì)元服務(wù)的二次封裝，可滿足用戶快速搭建業(yè)務(wù)系統(tǒng)的要求題，通過(guò)調(diào)用實(shí)現(xiàn)所有操作、轉(zhuǎn)發(fā)、解析，二次開(kāi)發(fā)用戶只需配置，不必關(guān)注具體實(shí)現(xiàn)方式。

3 成果及結(jié)論

城市地下綜合管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)堅(jiān)持?jǐn)?shù)據(jù)、管理、服務(wù)、應(yīng)用相分離的架構(gòu)原則，在保持靈活性和擴(kuò)展性的前提下，實(shí)現(xiàn)了地下管線信息數(shù)據(jù)的管理、共享、融合和數(shù)據(jù)交換，可實(shí)現(xiàn)不同部門業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)與平臺(tái)服務(wù)的集成，平臺(tái)應(yīng)用接口的綜合應(yīng)用與展現(xiàn)，以及實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有的規(guī)劃管理信息系統(tǒng)、基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的集成。無(wú)論是在數(shù)據(jù)組織還是功能實(shí)現(xiàn)方面都以服務(wù)發(fā)布的形式實(shí)現(xiàn)，滿足了共享平臺(tái)建設(shè)需求，有助于提高城市管線管理水平。

［1］趙澤生，劉曉麗，城市地下管線管理中存在的問(wèn)題及其解決對(duì)策［J］.城市問(wèn)題，2013（12）：80-83.

［2］喬淑娟，王華，崔陽(yáng)，城市地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)模型研究［J］.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2006（9）：3201-3212.

［3］李玉，張赫然.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地下管線智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)構(gòu)想——以淄博市為例［J］.測(cè)繪通報(bào)，2013（S2）：51-54.

Research for the Urban Underground Pipe Network Information Management System Design

Nie Zan1Wen Lin2
（1.Hubei Electric Power Survey&Design Institute，Wuhan Hubei 430040；2.Wuhan Institute of Surveying and Mapping，Wuhan Hubei 430022）

With the rapid development of urban construction andwith the help of geographic information sys?tem improves the management level,the urban underground pipeline network has become a inevitable trend.This paper based on theurban underground pipe network information management system development and construction,designed a complete set of construction scheme of the comprehensive underground pipeline in?formation management system.after commissioning certification,in the construction of large urban pipe infor?mation system have certain reference significance.

Underground pipeline；GIS；B/S；C/S

P208；TU990.3

A

1003-5168（2017）12-0019-02

2017-11-03

聶贊（1983-），男，碩士，工程師，研究方向：GIS/勘測(cè)研究。