地下管网信息管理系统技术研究

摘要：基于工作实际，从平台选择、数据库建库、系统采用的架构等方面对地下管网系统建设流程进行了阐述，地下管线因其具有隐蔽性，所以建立地下管网信息系统具有重要意义，方便掌握地下管网的详细资料信息，更好地为人们的生产、生活服务。

关键词：地下管线；地形数据；数据库；ArcGIS

地下管网作为人类赖以生存和发展的基础，具有规模大、范围广、种类多、空间分布复杂等特点，同时承担着信息传输、能源输送等和人民生活密切相关的重要功能，地下管线存在地下管线分布不清，分布不合理、地下管线超负荷、病态运行、对地下管线运行缺乏有效监管、多头管理等弊端，传统的手工办案方式已跟不上信息时代的城市规划管理要求，因此，建立地下管网信息管理系统成为信息化建设的重要组成部分，本文在遵循设计原则、性能的基础上，对地下管网信息管理系统建设中的开发平台选择、数据库建设、系统体系架构设计等方面进行了阐述。

1软件的设计原则

根据软件设计原则，软件系统的建设应本着高效、安全、实用、可扩充、标准性和开放性、完备性、方便管理、可更新等原则，遵循国家对信息化建设要求的有关标准规范。（1）可用性。建成的系统应具有较好的可用性，一方面能够满足用户需求，另一方面人机交互操作窗口应符合人性化设计，避免人为因素造成的失误。（2）适用性和可扩充性。所设计的软件应用系统，应具有可扩充性，主要体现在能够随着用户的增加或者用户业务功能需求的增加不断地进行扩充，软件系统容易向升级系统过渡，同时在后期开发设计中，应充分提高复用模块的利用率，降低扩充的复杂性。（3）标准、开放。标准、开放是软件设计的一个重要原则，不仅在软件设计中应充分考虑软、硬件接口，还应考虑与其他系统的互联。

2性能方面

判断一个系统的性能主要体现在可靠性、响应时间、安全性、界面是否友好等多方面，响应时间如操作平均响应时间，数据存储响应时间；执行相应操作时是否会出现电脑死机；是否建立了安全机制来保障系统的安全性。

3系统开发平台介绍

3.1GIS平台

ArcGIS是美国ESRI公司研发的一套从低到高的GIS平台系列产品，ESRI公司从事GIS理论研究、产品开发领域拥有全球众多用户群体，可以满足不同层次的用户需求，在GIS领域具有不可替换的作用，其功能优势在空间分析、空间数据处理方面，遵循国际通用标准，产品建立在行业标准和IT技术之上，有着完善的可扩展的体系结构，具有公共组件库，总体来说，ArcGIS其具有功能强大、可伸缩性、标准、开放和互操作性、技术成熟、安全稳定、版本管理等优势。

3.2数据库平台

Oracle数据库是甲骨文公司的关系数据库管理系统，在数据库领域一直处于领先地位，是业界公认的最高效、最稳定的大型数据库管理工具，在各领域均有广泛应用，其在可移植性、高吞吐量、高效率、数据安全性、稳定性、可扩充性方面优势突出，具有管理海量的空间和非空间信息数据，拥有成熟的数据库技术，Oracle是目前最好和最稳定的数据库平台之一，基于以上优势，地下管网信息管理系统的建设数据库采用Oracle，保证数据的完整性、安全性，通过ArcGIS空间数据引擎ArcSDE访问数据库中的系统数据。

4数据库技术

4.1系统数据存储

通过空间数据库引擎ArcSDE建立GIS和ORACLE连接，系统相关数据存储模型均基于GeoDatabase模型，针对行业数据进行适当扩展。Geodatabase模型中的数据集（Dataset），要素类（Featureclass），关系类（Relationship）、栅格目录（CatalogRaster）、地表（Terrain）、属性表（Table）作为基本模型，几何网络（GeometryNetwork）、规则（Rule）、子类（Subtype）、域（Domain）作为数据库扩展的模型支撑。

4.2数据库建设

（1）管线信息数据库。地下管线数据包括各类管点、管线及附属设施的空间位置和几何形状、属性信息等，组织数据时按照国家或地方标准对统一组织，每一类管线如给水管线分别对应两个表结构，即给水管线点、给水管线。

（2）基础地形数据库。建立基础地形数据库，利用现有地形数据资源如控制点、境界与行政区划、工矿设施、居民地、交通设施、管线附属设施、水系、植被、地质地貌等，分别建立子库，每个子库包含点、线、面、注记等数据层，根据1：500或1：1000全要素现势地形数据库，检查完整性、编码正确性、图层规范性的基础上，对数据进行拼接、删除伪节点、重复实体、高程注记打散等预处理后，整理合并为矢量基础地形数据。

（3）索引数据。索引数据包括地名点数据、道路中心线、图幅数据。其中基础索引点采用ArcGIS中ArcToolbox工具中的要素转点（Featuretopoint）功能转出地名索引点，转出后按文本标准内容补充属性字段名称；基础索引线即道路中心线或地形中提供了道路中心线则要直接转换，或无提供道路中心线需要人工矢量化，注意遇到桥梁、隧道、车渡等处不能断开以保证道路连续性；基础索引面可采用拓扑成区或配准矢量化构面。

（4）系统配置元数据。系统配置元数据主要记录的是管线和地形数据的图层及字段、符号等配置信息。

5系统体系架构

地下管网信息管理体系结构采用标准的三层体系结构，即数据层、逻辑层和表现层三个不同的应用层次，如图1所示。

（1）数据层：用来储、管理系统中的管线数据和地形数据。

（2）逻辑层：使用ArcGISServer标准企业版和ArcEngine负责数据库系统业务逻辑的实现，并通过Internet服务技术对外地图服务。

（3）应用层：地下管网信息管理系统建设，该系统能够满足内部办公、规划及社会公众的需要。

6系统功能介绍

系统在查询统计、决策分析、图形输出、管线数据入库、管线编辑等功能方面具有明显优势：

（1）视图显示。为方便控制系统中地图的显示范围，系统提供放大、缩小、前一视图、后一视图、漫游等工具方便对系统地图视野的控制。

（2）查询功能。为方便查询管线信息，系统提供了查询功能，查询可通过两种方式查询，通过管线图形信息查询属性信息，通过属性信息查询出管线并定位到管线位置，即一种方式是根据图上管线图形查询管线的具体起始点号、终止点号、埋深、材质、管径、高程等重要信息；一种可根据设置管线属性信息如管线材质、管线管径等在系统中定位到该属性的管线的具体位置。

（3）统计功能。管线数据入库后，为保证入库后的管线数据的工作量和外业测绘成果统计一致，系统提供了管线统计功能，通过统计功能可按权属单位、所在道路、管径等属性统计给水、排水、燃气、电力、热力等某类或某个数据管线的长度、管点数量，统计结果可以图形或导出EXCEL方式进行查看。

（4）定位功能。通过输入索引数据如地名、道路、图幅数据快速找到要查看的管线的位置，也可通过输入坐标值对管线位置进行定位。

（5）辅助工具。通过标尺丈量工具可进行距离、角度、面积等的量测，通过标注可将管线属性信息标注到地图上，如果批量管线可通过管线扯旗标注功能将不同管线的各属性信息标注到地图上；单根管线或管点可用单管点、单管线属性标注完成属性信息的标注。

（6）决策分析。通过横断面、纵断面分析图为规划施工设计提供数据参考；通过水平、垂直净距、覆土深度分析功能来查看管线铺设是否符合国家规范；同时通过爆管、火灾抢险功能为人们的生产、生活服务，尽可能地减少损失。

（7）图形输出。为方便设计人员、管线权属单位查看数据，系统提供图形输出功能，可将横、纵面图或者管线平面图打印输出，为设计人员提供数据参考。

（8）管线编辑。为保证数据的安全性，进行编辑前需要注册需要编辑的管线数据，然后才能执行管线编辑功能，若是少量的管线数据，可利用管线编辑功能完成对管点、管线数据的属性信息修改，如修改管线、管点属性信息，删除管点、管线等，编辑完后提交到数据库中完成管线的编辑。

（9）系统设置。系统提供系统设置功能，提供对管线、地形图层、字段、符号、标准规范的相关设置功能，如根据国家规范设置给水管线蓝色、电力管线红色等，同时设置阀门、污水篦子、路灯等管点符号；根据规范配置管线字段信息，如起始点号、终止点号、起点埋深、终点埋深、高程、管径、材质等，管点字段信息如物探点号、X坐标、Y坐标、特征、附属物，设置不同管类间的水平净距值、垂直净距值、覆土深度值供分析使用。

（10）管线入库。外业数据提交的成果一般是mdb数据库，这种数据只有管线属性记录信息，并无管线图形信息，为使管线既具有管线的属性信息，又有图形信息，需要通过管线入库功能将外业提供给的数据库转为GIS格式数据，方便软件系统对管线数据的查询、管理、分析功能。

7结语

地下管线一直是城市的“血管”和“神经”，地下管网信息管理系统信息化水平和人们的生活息息相关，随着计算机技术、智慧云技术，物联网技术、大数据技术的发展，地下管网信息管理系统的建设必将朝向智慧化、智能化、精细化方向发展，更好地为社会生产、生活提供便捷服务。

参考文献

[1]兰小机，刘德儿，魏瑞娟.基于ArcObjects与C#.NET的GIS应用开发[M].北京：冶金工业出版社，2011.

[2]郑建功.“智慧管网”建设的实现与技术探讨[J].城市勘测，2019（5）：63-66.

[3]陈俊任，闫炜亮.基于ArcGISEngine的地下管线管理信息系统的设计与实现[J].测绘技术装备，2019，21（4）：30-33.

作者：宋爱琪 任学申 姜楠 单位：山东正元地球物理信息技术有限公司