校園地下管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)

1、校園地下管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)摘要： 本文結(jié)合清華大學(xué)地下管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)詳細(xì)闡述了校園校園地下管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)建設(shè)的意義、工作原則、總體結(jié)構(gòu)及主要功能等。關(guān)鍵詞：地下管網(wǎng)GIS 技術(shù) 管線數(shù)據(jù)1、 前言校園地下管線是校園基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是學(xué)校規(guī)劃管理和校園建設(shè)的重要基礎(chǔ)信息。地下管線就像人體內(nèi)的“神經(jīng)”和“血管”，是校園賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，被稱為校園的“生命線”。校園地下管線的管理也是學(xué)校基礎(chǔ)建設(shè)管理工作中最重要的一環(huán)。對(duì)維護(hù)校園“生命線”的正常運(yùn)行，保證教職工和學(xué)生的正常生活、學(xué)習(xí)和學(xué)校發(fā)展都具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。校園地下管線信息系統(tǒng)是 GIS技術(shù)在大學(xué)校園地理空間的綜合

2、應(yīng)用，是將反映校園現(xiàn)狀、規(guī)劃、 變遷的各類管線數(shù)據(jù)以及描述這些空間特性數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行輸入、存貯、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、輸出的一門綜合性空間信息系統(tǒng)，它是在GIS技術(shù)高度發(fā)展的前提下產(chǎn)生的。校園地下管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)在校園規(guī)劃、建設(shè)和管理中有著極其重要的意義。清華大學(xué)(Tsinghua University )于 2000年就對(duì)校園內(nèi)的地下管網(wǎng)進(jìn)行全面的普查工作，但由于沒(méi)有建立地下管線信息管理系統(tǒng)，進(jìn)行管線動(dòng)態(tài)管理，資料缺乏現(xiàn)實(shí)性，許多新增或改造的管線沒(méi)有得到及時(shí)的更新。因此， 學(xué)校于 2006年進(jìn)行了地下管線的補(bǔ)測(cè)工作。鑒于對(duì)地下管網(wǎng)管理的需要，學(xué)校于2006 年進(jìn)行了校園地下管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)的

3、建設(shè)。2、 系統(tǒng)建設(shè)的意義和目標(biāo)(一)、系統(tǒng)建設(shè)的意義1、必要性(1) 是校園建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展的需要，也是完善校園功能、合理開(kāi)發(fā)利用地下空間以及實(shí)現(xiàn)地下管線安全防范和保障維護(hù)的需要。(2) 是學(xué)校高效管理的需要。(3) 是應(yīng)對(duì)緊急事故的需要。2、社會(huì)效益(1) 提高學(xué)校地下管線信息系統(tǒng)現(xiàn)代化管理水平。(2) 保障校園地下管線管理高效高質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)。(3) 為校園規(guī)劃、建設(shè)和管理提供依據(jù)。(4) 為校園的優(yōu)化設(shè)計(jì)和科學(xué)決策服務(wù)。(5) 成果可以實(shí)現(xiàn)共享。3、經(jīng)濟(jì)利益(1) 減輕減少校園管線災(zāi)害事故發(fā)生的經(jīng)濟(jì)損失。(2) 為學(xué)校管理部門提供輔助決策。(3) 為“數(shù)字校園”建設(shè)準(zhǔn)備一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。(二

4、)系統(tǒng)建設(shè)的目標(biāo)根據(jù)學(xué)校本身的的特點(diǎn)和校園信息化、數(shù)字化發(fā)展的趨勢(shì)，清華大學(xué)地下管網(wǎng)信息管理系統(tǒng)建設(shè)的總體目標(biāo)為：以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，對(duì)地下管線數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)存儲(chǔ)與管理，實(shí)現(xiàn)快速采集、檢查、建庫(kù)、查詢、檢索、及時(shí)更新、統(tǒng)計(jì)、空間分析以及資源共享等，實(shí)現(xiàn)將大規(guī)模的、動(dòng)態(tài)變化的基礎(chǔ)資料轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的、可操作的、可共享的信息資源，為管線工程實(shí)施提供現(xiàn)勢(shì)性的高精度的地下管線數(shù)據(jù)，以為學(xué)校發(fā)展提供決策支持信息為目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體目標(biāo)，結(jié)合學(xué)校實(shí)際情況，將總體目標(biāo)分解如下：1、 建立規(guī)范化的數(shù)據(jù)分層、分類編碼體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn) 化2、 通過(guò)ArcGIS實(shí)現(xiàn)所有地形、管線在ORACLE關(guān)系數(shù)據(jù)

5、庫(kù)中的管理，建立海量數(shù)據(jù)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)3、 開(kāi)發(fā)能同時(shí)管理海量的地形、管線的地下管線信息系統(tǒng)4、 為清華大學(xué)其他部門提供數(shù)據(jù)支持三、系統(tǒng)建設(shè)的工作原則1、實(shí)用性系統(tǒng)功能的實(shí)用性與使用人員操作窗口界面功能的排他性。使用者能以最簡(jiǎn)捷的操作步驟實(shí)現(xiàn)自己的目的，操作人員在工作操作中，工作窗口界面除現(xiàn)時(shí)的操作按鍵外，無(wú)其他的執(zhí)行按鍵出現(xiàn)，操作界面簡(jiǎn)潔、清晰、明了，最大限度地避免因操作者的誤操作造成不必要的工作失誤和時(shí)間浪費(fèi)，從而提高操作者的工作效率。2、穩(wěn)定性地理信息數(shù)據(jù)信息繁雜、量大、涉及面廣，同時(shí)又具有保密性。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效是我們?cè)O(shè)計(jì)本系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)。3、規(guī)范性系統(tǒng)嚴(yán)格遵循國(guó)家、行業(yè)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)

6、，實(shí)現(xiàn)管線信息錄入及其編碼標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。4、完備性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：系統(tǒng)功能的完備和數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完備。應(yīng)能滿足日常工作條件下所需的各種系統(tǒng)功能和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。5、開(kāi)放性與可擴(kuò)充性系統(tǒng)應(yīng)具備良好的功能模塊化設(shè)計(jì)，開(kāi)放式平臺(tái)函數(shù)庫(kù)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的系統(tǒng)信息編碼、 系統(tǒng)功能和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，可方便地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充，并可在其基礎(chǔ)上發(fā)展其他相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)。四、系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)（一）系統(tǒng)的基礎(chǔ)平臺(tái)1、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是整個(gè)系統(tǒng)安全可靠的保證。結(jié)合清華大學(xué)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，選擇 Microsoft Windows 2000 Server作為系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。 Microsoft Win

7、dows 2000 Server 是一個(gè)功能強(qiáng)大、多用途的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。它的易用性、靈活性以及擴(kuò)展的Internet/Intranet和通訊服務(wù)能最大程度地滿足各種規(guī) 模的政府計(jì)算環(huán)境的需要。2、數(shù)據(jù)庫(kù)選型采用Oracle 9i （或以上）企業(yè)版作為系統(tǒng)的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，Oracle 9i是業(yè)界公認(rèn)的最高效、最穩(wěn)定的大型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)之一，能管理大量的空間和非空間信息數(shù)據(jù)，此外有非常強(qiáng)大的應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力。3、 GIS 平臺(tái)Esri ArcGIS 系列軟件一直在領(lǐng)導(dǎo)GIS 行業(yè)的潮流，經(jīng)過(guò)全球GIS 行業(yè)的錘煉，具有較強(qiáng)的安全性和穩(wěn)定性，它強(qiáng)大的數(shù)據(jù)編輯、制圖、元數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)輸出、網(wǎng)上數(shù)據(jù)發(fā)

8、布等功能使其逐步處于全球GIS行業(yè)的領(lǐng)軍地位。綜合考慮清華大學(xué)地下管線信息系統(tǒng)的延伸性和擴(kuò)展性、海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、高效并發(fā)訪問(wèn)、系統(tǒng)的開(kāi)放性和安全性等因素，選擇ArcGIS 作為本系統(tǒng)的GIS平臺(tái)，采用C/S 與 B/S 相結(jié)合的系統(tǒng)。重要的管網(wǎng)數(shù)據(jù)查詢、分析、更新部門采用 C/S 結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)數(shù)據(jù)的更新、分析。其他的一般數(shù)據(jù)瀏覽部門，對(duì)于已經(jīng)公開(kāi)發(fā)布信息的訪問(wèn)，采用B/S 模式。（二）系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的三層體系結(jié)構(gòu)：1、數(shù)據(jù)層：采用Oracle9i 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類管線數(shù)據(jù)的高效存儲(chǔ)和管理。2、 邏輯層： 采用 ArcGis 產(chǎn)品系列中ArcGisEngine 組件接口

9、和ArcIMS 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，通過(guò)ArcSDE 空間數(shù)據(jù)引擎，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)，如空間數(shù)據(jù)的存取、表現(xiàn)和操作等。3、表現(xiàn)層：管線信息系統(tǒng)及網(wǎng)上發(fā)布系統(tǒng)，滿足規(guī)劃部門日常管理要求。 三層體系結(jié)構(gòu)如下圖所示：數(shù)據(jù)層由存貯空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)等各類管網(wǎng)數(shù)據(jù)的關(guān)系數(shù)據(jù) 庫(kù)Oracle9i構(gòu)成，用戶對(duì)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)請(qǐng)求，通過(guò)表現(xiàn)層的應(yīng)用軟件提供的用戶界 面輸入，并經(jīng)業(yè)務(wù)邏輯層中的各種應(yīng)用服務(wù)器轉(zhuǎn)換為對(duì)數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)服務(wù)器的請(qǐng) 求，數(shù)據(jù)層的服務(wù)器處理完請(qǐng)求后，將結(jié)果通過(guò)業(yè)務(wù)邏輯層，返回給表現(xiàn)層，由 表現(xiàn)層顯示和輸出用戶所需的結(jié)果。四、系統(tǒng)的主要功能4. 1數(shù)據(jù)入庫(kù)功能系統(tǒng)提供了管線數(shù)據(jù)與地形

10、數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入功能1、管線數(shù)據(jù)入庫(kù)及更新功能將查錯(cuò)后的外業(yè)物探庫(kù)數(shù)據(jù)生成管線并錄入到Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中2、地形數(shù)據(jù)入庫(kù)及更新功能將Auto CAD、清華山維、南方CASS,以及矢量化格式的地形圖經(jīng)過(guò)接邊、轉(zhuǎn)化等加工處理后錄入到 Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中。4 2 管線數(shù)據(jù)管理功能1、管線編輯功能提供多種方式的管線編輯功能，操作要方便，流程要嚴(yán)謹(jǐn)，提供編輯的撤消功能。具體功能如下：增加管點(diǎn)、繪制管線、兩點(diǎn)連線、管線屬性編輯等。2、管線歷史庫(kù)瀏覽再現(xiàn)功能能將存儲(chǔ)在管線歷史庫(kù)中的管線數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽再現(xiàn)、查詢過(guò)濾等，并能將歷史管線從管線歷史庫(kù)回復(fù)到管線現(xiàn)勢(shì)庫(kù)中。3、數(shù)據(jù)備份功能系統(tǒng)能夠?qū)Υ鎯?chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)

11、行安全備份，以保證數(shù)據(jù)的安全。4、數(shù)據(jù)恢復(fù)功能當(dāng)數(shù)據(jù)遭到破壞時(shí)，啟用安全恢復(fù)功能能把備份的數(shù)據(jù)恢復(fù)到數(shù)據(jù)庫(kù)，使損失降到最低。5 3 地圖管理功能1、多樣化地圖定位功能2、標(biāo)準(zhǔn)化的管線及地形分層管理功能3、方便快捷的視圖操作4、符合標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)庫(kù)制作系統(tǒng)應(yīng)用規(guī)范化的符號(hào)庫(kù)，并可根據(jù)用戶實(shí)際需求定制符號(hào)5、鷹眼導(dǎo)航功能梵前也 用腿牝懂 I1JII4& RlC-t 4? &J3犧叩舌fim ffiUHUXO *f 01 UMftili 審常Hl”叫MjbflMn 小- Z L£ :£占 嵋 7 A河 M 蛆 耍 MHiMa： fti . |修：/廿| 二 二人|事工

12、產(chǎn)摘承產(chǎn)我露便黑黑m"黑罌胃駕舞器瑟rra.'.77 JBcg H / j 鼠 JHH 001- / jaaQB.JQH&H&s&ra1制"im忙flMBJisu&iiii0擊石也用 iiI; iai；g 3muihm為 妾鑿 電 幻濡知才修唐何：I I提供圖形導(dǎo)航作用，鷹眼圖顯示整個(gè)校園的概圖，用醒目方框標(biāo)識(shí)用戶 正在查看的地圖范圍，及在整個(gè)校園中的方位。通過(guò)在鷹眼區(qū)域中點(diǎn)擊或拖 動(dòng)，可以使主窗體快速定位到用戶感興趣的區(qū)域。4. 4信息查詢功能1、基本查詢功能由圖形到屬性的查詢方式，使查詢到的圖形處于選中狀態(tài)，高亮顯示，并能 對(duì)查詢

13、到到的多個(gè)圖形能能依次瀏覽閃爍定位， 顯示其屬性信息和圖形信息，亦 可分別進(jìn)行多種報(bào)表的顯示和輸出2、一步查詢功能由屬性到圖形的查詢方式，使查詢到的管線處于選中狀態(tài)，高亮顯示，并能 對(duì)查詢到到的多類、多條管線依次瀏覽閃爍定位，顯示其屬性信息和圖形信息， 亦可分別進(jìn)行多種報(bào)表的顯示和輸出。3、條件查詢功能由屬性到圖形的查詢方式，條件查詢方式也稱SQL查詢方式，通過(guò)確定查詢條件查詢地圖中符合條件的管線，使查詢到的管線處于選中狀態(tài)，高 亮顯示，并能對(duì)查詢到到的多類、多條管線依次瀏覽閃爍定位，顯示其屬性 信息和圖形信息，亦可分別進(jìn)行多種報(bào)表的顯示和輸出。4. 5數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能1、管線長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)能快速統(tǒng)

14、計(jì)當(dāng)前地圖中的某一類或某幾類管線所有管線的總長(zhǎng)度， 能根據(jù)管線的某個(gè)屬性值進(jìn)行分類和匯總。并能對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果能進(jìn)行圖形和報(bào) 表的顯示。行米富拚低跖天修氣看程工*量簟 口 電話餐喉 口 閉環(huán)電翼胃峨IHiRCVS 口 廣事統(tǒng) 口 中樂(lè)天健膏前二交產(chǎn)值 =$Em， iIJL月即 3壬煙四%I-%工青工 3-Fir.gili 女Lf.田 福琬備品宣"捉口止：|一白|修匕一印而|壬4向晶|豆甌如直寫(xiě)14 五小序j也切 Htafi i：忌a MW*，上也困二|M 由 Al鼠&I叫:±EHdM 困,I -AtttfflairMZ-T;加儀汕心；喻成制砥湖 也修1曲EM13 皿1J通

15、/工由砧下監(jiān) 電癖 ？i%/E”RL. , , 醞行? Irgw懸懸懸懸.督瞥營(yíng)、田唐民埼、0.4*5 、目地總 中，rp循修0：J«TW f田蝦 、田組刁 、電才田“夙忒 田. j 格 田.與忒、田工業(yè) 、田屯口*的5 EJ刮墻齪 -E-JWftRSSS田囿曾次殳中翔力田雷1?次更F由 田汨曾於曼F的 艮國(guó)曾就更檔由曲總睦:裴由的涮1嘍 后把1»魅 JUi? 當(dāng)打口 伊關(guān)出ft 魏 林富工 -甲 Hfl坦古色 ，出中 田醇首線長(zhǎng)度分烝簟計(jì) 耕閣顯示2、管點(diǎn)數(shù)量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)能快速統(tǒng)計(jì)當(dāng)前地圖中的某一類或某幾類管點(diǎn)的數(shù)量，能根據(jù)管點(diǎn) 的某個(gè)屬性值進(jìn)行分類和匯總。并能對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果能進(jìn)

16、行圖形和報(bào)表的顯示。 3、分類統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)能按管線或管點(diǎn)屬性值的分類進(jìn)行快速統(tǒng)計(jì)。并能對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果能進(jìn)行圖形和報(bào)表的顯示4、范圍統(tǒng)計(jì)對(duì)于用戶畫(huà)定的范圍，系統(tǒng)能快速統(tǒng)計(jì)出位于其中的所有管線的總長(zhǎng)度 和管點(diǎn)的數(shù)量，能根據(jù)各管線和管點(diǎn)的某個(gè)屬性值進(jìn)行分類和匯總。并能對(duì) 統(tǒng)計(jì)結(jié)果能進(jìn)行圖形和報(bào)表的顯示。5、條件統(tǒng)計(jì)功能通過(guò)確定統(tǒng)計(jì)條件統(tǒng)計(jì)地圖中符合條件的管線或管點(diǎn)，能根據(jù)各管線和 管點(diǎn)的某個(gè)屬性值進(jìn)行分類和匯總。 并能對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果能進(jìn)行圖形和報(bào)表的顯4. 6分析決策功能1、橫剖面和縱剖面分析橫剖面 對(duì)當(dāng)前地圖中的任意管線做橫斷剖切，系統(tǒng)自動(dòng)生成該管線 該處的橫切剖面圖，直觀地反映出各管線間的相互位置及在地下埋

17、深的情 況?？v剖面對(duì)當(dāng)前地圖中任意管線或連續(xù)管線作縱斷面剖切，系統(tǒng)自動(dòng)生成該管線或連續(xù)管線的縱切剖面圖，直觀地反映出該管段在地下相對(duì)于地 面的走向及埋深情況。2、垂直凈距和水平凈距分析對(duì)在地圖平面上相交的管線分析其在地下空間上是否相交， 并根據(jù)計(jì)算出的 垂直凈距和管線類型判斷是否符合管線埋設(shè)規(guī)程；分析某條管線在其某個(gè)水平凈 距范圍內(nèi)是否存在其他管線，若存在則判斷是否符合該管線埋設(shè)規(guī)程。3、爆管事故分析對(duì)于給水、燃?xì)獾葔毫芫€，當(dāng)發(fā)生漏水或漏氣事故時(shí)，通過(guò)確定漏點(diǎn), 查詢影響到的閥門，確定關(guān)閥方案。4、火災(zāi)搶險(xiǎn)分析當(dāng)某地發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，系統(tǒng)能快速搜索到距離起火點(diǎn)任意范圍內(nèi)的所 有消防栓，確定搶險(xiǎn)

18、方案。N麗I卓快同UFT©力望鼻聯(lián)蛻二五匚牙里|TFQ-中 U4tr ；MUDtq. 古制:量甲甑七3 tHMJI Uft制*，feEttS L FQJG 和1司廿印*中明知+則必力圖題* is包千福&幣|叫當(dāng)MWM*，'上上總寸Y A如披/一,汨 川正，| 1麗，鼻| MlfEZBEZZILIZZOSWitb3裾需1,前切盯行廿由100TBpIJM4息蛀陽(yáng)海？1XW1 VIlTiBWffEKi幢ii兩Ai.tt明呻T的癰直XI1瞰fitTBlTtE-跌ii患螃mte ufl.心19ft 12,mrn?林婕VW VIM 71，力即ok樹(shù)1科的m啊苒胤iftjog用 ：.曲+”占114tun , »«II95、覆土深度分析計(jì)算某管線上某個(gè)點(diǎn)的覆土深度，并分析該深度是否符合管線埋設(shè)規(guī)程6、空間三維分析以空間立體坐標(biāo)，三維模擬顯示選中范圍內(nèi)的所有管線、 建筑物、綠地、道路等。并能對(duì)三維管線進(jìn)行信息查詢及進(jìn)行垂直凈距分析。在三維分析圖上能直觀的反映出管線中穿管的情況。7、道路擴(kuò)建分析當(dāng)對(duì)校園中某條道路進(jìn)行擴(kuò)建時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)確定因擴(kuò)建道路而影響到的管線、需要拆遷的建筑物、毀壞的綠地以及影響的控制點(diǎn)等信