太原理工大學(xué)GIS工程實(shí)踐生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)報(bào)告(共17頁(yè))

1、 成績(jī)(chngj)： GIS工程實(shí)踐生產(chǎn)(shngchn)實(shí)習(xí) 實(shí)習(xí)(shx)報(bào)告地下管線管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)專 業(yè)： 地理信息系統(tǒng) 班 級(jí)： 地信1201 姓 名： 指導(dǎo)教師： 隋剛 蘇巧梅 二一五年一月實(shí)習(xí)(shx)目的： GIS工程實(shí)踐生產(chǎn)實(shí)習(xí)(shx)是配合“GIS設(shè)計(jì)(shj)與實(shí)現(xiàn)”課程教學(xué)而開設(shè)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，目的是讓學(xué)生深入理解GIS設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)課程中講述的內(nèi)容，熟悉GIS工程的基本內(nèi)容和實(shí)施GIS應(yīng)用工程的一般過(guò)程；提高學(xué)生應(yīng)用GIS工具分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。實(shí)習(xí)題目描述 地下管線管理信息系統(tǒng)是一個(gè)為城市地下管線規(guī)劃、建設(shè)、管理、決策服務(wù)的，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為載體，GIS軟件為

2、平臺(tái)的應(yīng)用型技術(shù)系統(tǒng)。它以數(shù)字地圖為基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)、以空間信息數(shù)據(jù)和屬性信息數(shù)據(jù)為資源，利用GIS的數(shù)據(jù)庫(kù)管理、查詢、統(tǒng)計(jì)和分析，從而為城市規(guī)劃、管理提供技術(shù)決策支持。 管線是城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的重要基礎(chǔ)資料。隨著城市功能的調(diào)整和城市建設(shè)的發(fā)展，城市地形地貌、用地、規(guī)劃布局不斷發(fā)生變化，新建、改建、擴(kuò)建項(xiàng)目不斷增加，如何對(duì)城市管線特別是地下管線進(jìn)行精確、高效的管理將顯得非常重要。盡快全面、系統(tǒng)地管理好管線信息，為合理地開發(fā)利用地下空間，如地下工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理等提供堅(jiān)實(shí)的信息基礎(chǔ)。 在規(guī)劃管理上，往往只注重用地規(guī)模、性質(zhì)、總平面布置、路網(wǎng)和建筑密度、間距等規(guī)劃指標(biāo)的控制，而對(duì)基礎(chǔ)

3、設(shè)施和地下工程管線綜合規(guī)劃深度不夠，未能真正起到對(duì)地下管線建設(shè)的指導(dǎo)與控制作用，使得一些管線的敷設(shè)總是落后于建設(shè)的發(fā)展。而傳統(tǒng)的手工辦案方式已越來(lái)越跟不上信息時(shí)代的城市規(guī)劃管理要求，建立城市管線管理信息系統(tǒng)已成為規(guī)劃管理領(lǐng)域信息化建設(shè)的重要組成部分。 地下管線種類繁多、分布廣、管線敷設(shè)時(shí)間跨度大，并且伴隨著城市規(guī)劃建設(shè)的發(fā)展而日益增多，同時(shí)還不斷處于更新之中。作為城市規(guī)劃建設(shè)的一種寶貴資源，應(yīng)充分加以全面和及時(shí)地開發(fā)利用。因此加速建設(shè)管線信息系統(tǒng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)管線數(shù)據(jù)即時(shí)可視化，進(jìn)行動(dòng)態(tài)綜合規(guī)劃管理，是城市規(guī)劃中實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化運(yùn)行管理的重要組成部分。 地下管線信息系統(tǒng)一方面依賴各種比例尺的地形圖，特別

4、是以地形圖為基礎(chǔ)的專題管線圖來(lái)管理其空間地理位置信息；另一方面非空間信息（如管線材質(zhì)、規(guī)格、管線高程，底程、埋設(shè)年代等）則一般是通過(guò)各種不同規(guī)格的表格數(shù)據(jù)形式來(lái)管理。這種相對(duì)獨(dú)立且分散的基于文檔的管理方法，其弊病是顯而易見的：首先表現(xiàn)在于表格文檔和地圖文檔的非同步更新，造成內(nèi)容(nirng)上的不一致和混亂；其次，紙質(zhì)文檔有不易查詢、保存攜帶、復(fù)制和不便于保密等缺點(diǎn)?；谠蠫IS二次開發(fā)平臺(tái)開發(fā)的地下管線管理系統(tǒng)，大多數(shù)只具有原平臺(tái)提供(tgng)的常用空間分析功能，而缺少針對(duì)管線數(shù)據(jù)管理所需要的網(wǎng)絡(luò)分析功能，或者只提供了很簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)分析功能。管線就是由管線點(diǎn)按一定(ydng)連接關(guān)系構(gòu)成的

5、線，代表實(shí)際管線的走向。 在建立地下管線地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)后，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分析和各種專業(yè)算法，可動(dòng)態(tài)模擬出管道內(nèi)各種參數(shù)，如溫度、壓力、密度、流量，做出這些物料的流動(dòng)狀態(tài)波動(dòng)曲線圖，據(jù)此判斷管線上各裝置的運(yùn)行情況，發(fā)出停、開、升、降等各種指令，何時(shí)需開足馬力，何時(shí)需關(guān)閉閥門，合理調(diào)控，以維持管線網(wǎng)的最佳運(yùn)行狀態(tài)。3.實(shí)習(xí)要求： 1）通過(guò)對(duì)某一GIS行業(yè)應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定基本需求； 2）根據(jù)需求分析的結(jié)果設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行行業(yè)應(yīng)用模型分析，描述相應(yīng)功能實(shí)現(xiàn)的方法； 3）按著規(guī)定的格式書寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。4. 實(shí)習(xí)報(bào)告內(nèi)容4.1 需求(xqi)分析 地下管線信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管線數(shù)據(jù)進(jìn)行

6、圖形化的管理，具備向管線專業(yè)權(quán)屬單位的專業(yè)管線信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享的能力，專業(yè)權(quán)屬單位可通過(guò)此系統(tǒng)瀏覽管線信息，當(dāng)專業(yè)權(quán)屬單位需要(xyo)使用此信息時(shí)，付費(fèi)后可通過(guò)此系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)下載。經(jīng)過(guò)具體的需求分析后，總結(jié)為如下幾點(diǎn)：（1）能把管線信息數(shù)據(jù)及查詢結(jié)果數(shù)據(jù)在地圖上的適當(dāng)?shù)奈恢靡赃m當(dāng)?shù)姆绞斤@示出來(lái)，具體編輯功能(gngnng)類似AutoCAD，具體要求如下：可選擇任意范圍內(nèi)管線圖；地圖放大后可顯示線路中間的分隔線；單擊地圖上的任一點(diǎn)，可分類顯示該點(diǎn)的信息，單擊分類表可顯示詳細(xì)信息。地圖上標(biāo)注的數(shù)據(jù)可根據(jù)地圖的縮放隱藏或顯示；數(shù)據(jù)在地圖上的位置可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；可修改地圖上的表示數(shù)據(jù)的符號(hào)

7、,能自行設(shè)置和修改數(shù)據(jù)在地圖上的顯示符號(hào)；可修改地圖上顯示屬性數(shù)據(jù)。準(zhǔn)確、全面的反映地下管線空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，如矢量圖的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)、物探點(diǎn)號(hào)、測(cè)量點(diǎn)號(hào)、性質(zhì)、位置、材質(zhì)、附件名稱（閥門、消火栓等）、管徑、建設(shè)年代、管線的埋設(shè)方式等。3）將城市所有的地下管線以動(dòng)態(tài)方式管理起來(lái)，使數(shù)據(jù)始終反映最新的現(xiàn)狀，管線數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新，可為城市規(guī)劃、消防、電信、供電等部門提供大量的信息，同時(shí)為政府決策提供可靠的依據(jù)。4）能實(shí)現(xiàn)地下管線數(shù)據(jù)合理性與準(zhǔn)確性檢查，如地下排水管道后一節(jié)點(diǎn)的地面高程不能比前一節(jié)點(diǎn)的地面高程高20cm,各管點(diǎn)的物探點(diǎn)號(hào)不能出現(xiàn)重號(hào)情況，將擬建建議工程與已建管線疊加，避免地下管線相互沖突

8、。5）可準(zhǔn)確地查詢出管線的性質(zhì)、位置、材質(zhì)、附件名稱（如閥門、消火栓、管徑等）等，提供準(zhǔn)確可靠的數(shù)據(jù)。6）可輸出各種形式的綜合圖、專業(yè)圖，對(duì)圖形進(jìn)行任意比例尺的縮放；可輸出不同規(guī)格的圖紙，將多幅圖拼接輸出，方便外業(yè)施工和管理。7）可對(duì)管線進(jìn)行(jnxng)縱、橫剖面處理，為管線設(shè)計(jì)部門非常方便地提供各種數(shù)據(jù)；可進(jìn)行事故分析，如當(dāng)煤氣管道發(fā)生爆列時(shí)，可進(jìn)行判斷最近的哪一個(gè)閥門應(yīng)該關(guān)閉；可進(jìn)行交叉分析、垂直凈距分析、三維分析、最短路徑分析、緩沖區(qū)分析等8）地下管網(wǎng)綜合查詢：可按屬性數(shù)據(jù)庫(kù)中的字段名作任意查詢，可統(tǒng)計(jì)任意區(qū)域內(nèi)的閥門、消火栓等管線附件的個(gè)數(shù)，通過(guò)給定某一具體位置查找到其周邊某一距離內(nèi)

9、的管線分布情況。這樣，可在地下管線發(fā)生事故時(shí)，提出應(yīng)急方案，劃定危險(xiǎn)區(qū)域。該功能(gngnng)可為公安消防部門結(jié)合地形圖的位置，提供最佳事故處理路線，制定最佳解決方案。9）數(shù)據(jù)共享：系統(tǒng)應(yīng)該滿足開放性要求，作為城市規(guī)劃管理級(jí)應(yīng)用的綜合性地下管線系統(tǒng)，應(yīng)具備向管線專業(yè)權(quán)屬單位的專業(yè)管線信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)共享的能力(nngl)。當(dāng)管線專業(yè)權(quán)屬單位需要此信息時(shí)，必須付費(fèi)進(jìn)行購(gòu)買，通過(guò)此獲得合理回報(bào)。10）安全性：安全等級(jí)分為超級(jí)用戶和普通用戶。超級(jí)用戶擁有全部權(quán)限，普通用戶規(guī)定其對(duì)部分(如編輯、查詢、分析、圖幅下載、管線統(tǒng)計(jì)、輸出內(nèi)任意選項(xiàng)的組合)功能的訪問(wèn)權(quán)限。系統(tǒng)記錄用戶每次登錄的情況，系統(tǒng)記錄

10、跟蹤用戶的使用情況，記錄用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行寫操作時(shí)訪問(wèn)的表名稱和操作內(nèi)容，非授權(quán)用戶不得進(jìn)入本系統(tǒng)。11）管線專業(yè)權(quán)屬單位原來(lái)存儲(chǔ)大量的管線數(shù)據(jù)，其格式有很大的不同有AutoCAD的Dxf格式，南方公司的CASS數(shù)據(jù)格式，為防止形成信息孤島，系統(tǒng)需要提供各種數(shù)據(jù)格式接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)入與轉(zhuǎn)出。 根據(jù)對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的需求分析和客戶業(yè)務(wù)流程建立系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模型如圖，其中“A”表示使用角色，也就是系統(tǒng)功能的使用者，“ ”表示系統(tǒng)需求中的實(shí)際需求用例，也就是系統(tǒng)使用者需求的功能或者系統(tǒng)必須提供的功能，“ ”表示了使用者和系統(tǒng)功能之間的關(guān)系，箭頭表示使用者和功能之間的啟動(dòng)方向，也就是說(shuō)明動(dòng)作的開始和結(jié)束。A1：外

11、業(yè)管理人員(rnyun)，A2：系統(tǒng)管理人員，A3：系統(tǒng)維護(hù)人員，A4：內(nèi)業(yè)管理人員數(shù)據(jù)導(dǎo)入 測(cè)量調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 圖形編輯A1信息查詢A4權(quán)限管理空間分析A2資料輸出系統(tǒng)維護(hù)A34.2 系統(tǒng)(xtng)功能1、管線(gunxin)數(shù)據(jù)的建立可以來(lái)源于管線探測(cè)成果數(shù)據(jù)，也可以直接繪制成圖。探測(cè)成果按普查規(guī)程規(guī)定提交，計(jì)算機(jī)監(jiān)理將外業(yè)普查管線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)要求的中間格式數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)邏輯錯(cuò)誤檢查，轉(zhuǎn)成dwg格式文件，構(gòu)成管線空間圖形數(shù)據(jù)。2、管線圖形及其屬性保存 管線圖形可以單獨(dú)分層分幅保存，也可以集成保存在一幅圖中。管線屬性記錄存儲(chǔ)在圖形的擴(kuò)展對(duì)象數(shù)據(jù)中或存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。3、數(shù)據(jù)更新 圖形更新：

12、系統(tǒng)提供各類管線繪制功能，新增加的管線可以方便地存入系統(tǒng)。 屬性更新：定義管線類型并附加屬性。4、查詢 圖形查詢：建立管線圖形庫(kù)以文件方式存儲(chǔ)，可以方便地查詢管線圖形。 屬性查詢：查詢各類管線、井類屬性。 疊加查詢：疊加查詢地形圖、規(guī)劃圖、紅線圖等，以對(duì)照分析現(xiàn)狀(xinzhung)各類圖形、管線與規(guī)劃管線之間的關(guān)系及其空間位置關(guān)系。 查詢管線(gunxin)斷面信息：自動(dòng)提取并繪制管線斷面。統(tǒng)計(jì)(tngj) 自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各類管線屬性信息，生成相應(yīng)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。功能模塊設(shè)計(jì)：根據(jù)地下管線管理信息系統(tǒng)的需求，按照結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)思路，此地下管線信息系統(tǒng)分為編輯模塊、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)模塊、管線分析模塊、數(shù)

13、據(jù)檢查模塊、管線設(shè)計(jì)模塊、圖形數(shù)據(jù)輸出及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊。地下管線信息系統(tǒng)由六大功能模塊組成即圖形編輯數(shù)據(jù)檢查數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)管線分析圖形輸出其中圖形編輯涵蓋了漫游、縮放；生成點(diǎn)、線、面和多邊形；旋轉(zhuǎn)、平移、復(fù)制、刪除；管點(diǎn)、線打斷、合并；節(jié)點(diǎn)編輯、屬性修改數(shù)據(jù)檢查涵蓋屬性數(shù)據(jù)一致性、完整性檢查；管點(diǎn)重號(hào)檢查；管線交叉檢查；自流管線埋深檢查；數(shù)據(jù)查詢與統(tǒng)計(jì)涵蓋任意區(qū)域查詢；管線、點(diǎn)條件查詢；圖幅、綜合統(tǒng)計(jì)管線分析涵蓋事故分析；緩沖區(qū)分析；最短路徑分析；縱、橫斷面分析圖形輸出涵蓋帶狀圖；綜合管線圖；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換涵蓋數(shù)據(jù)導(dǎo)出各種GIS格式數(shù)據(jù)導(dǎo)入管線管理系統(tǒng)：給水管線 地下管線信息系統(tǒng)是以城市地形圖為基礎(chǔ)，

14、以各類管線數(shù)據(jù)為核心，進(jìn)行各種圖形數(shù)據(jù)的建立、查詢、疊加分析，提供了全面的規(guī)劃管線管理信息化建設(shè)解決方案。 數(shù)據(jù)處理排水管線管線圖雨水管線管線圖庫(kù)。通訊管線電力管線4.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)(shj) 在系統(tǒng)建設(shè)中，數(shù)據(jù)庫(kù)也是我們整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，我們考慮將所有的管線信息包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)、圖像、文檔都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)量比較大，數(shù)據(jù)類型比較復(fù)雜，訪問(wèn)(fngwn)頻率高，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)要求非常高。同時(shí)考慮數(shù)據(jù)庫(kù)管理的靈活性，如果把整個(gè)一個(gè)地區(qū)或一個(gè)城市的點(diǎn)或面層管線圖作為一個(gè)圖層存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，這樣雖然減少了控制的復(fù)雜度，但增加了多用戶并行操作的等待及鎖定開銷。因此，在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)為了保存數(shù)

15、據(jù)及管理的方便，把每個(gè)點(diǎn)層或線層分幅為250m*250m的分幅圖，每個(gè)分幅圖生成三個(gè)文件，在數(shù)據(jù)庫(kù)中這種空間數(shù)庫(kù)就是用shape文件形式保存。按性質(zhì)劃分，數(shù)據(jù)庫(kù)可以分成兩個(gè)，一個(gè)空間(kngjin)數(shù)據(jù)庫(kù)，一個(gè)為屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，前者有地形圖形空間數(shù)據(jù)（x,y坐標(biāo)等），和供水管網(wǎng)各組成成分（如水表、閥門等）的空間數(shù)據(jù)（x,y坐標(biāo)等）組成，后者有圖形屬性數(shù)據(jù)（如房屋層數(shù)等）和供水管網(wǎng)個(gè)組成部分（如水表和閥門等）的屬性數(shù)據(jù)（測(cè)點(diǎn)號(hào)、口徑等）組成。按類型劃分，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)包括地形圖數(shù)據(jù)、管端數(shù)據(jù)、管網(wǎng)閥門數(shù)據(jù)、管網(wǎng)水源數(shù)據(jù)、管網(wǎng)用戶數(shù)據(jù)、排氣閥門數(shù)據(jù)、排泥閥數(shù)據(jù)、消火栓數(shù)據(jù)、水表井?dāng)?shù)據(jù)、管網(wǎng)節(jié)點(diǎn)（如三通

16、、四通、堵頭）數(shù)據(jù)和其他（雜類管點(diǎn)）數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)庫(kù) 空間數(shù)據(jù)主要有地理地圖數(shù)據(jù)，點(diǎn)文件（.WT）、線文件（.WL）、網(wǎng)文件（.WN）組成，其中地理地圖數(shù)據(jù)包括一些最基本的信息，如道路、建筑物等；閥門、消防栓、測(cè)壓點(diǎn)等的空間數(shù)據(jù)形成點(diǎn)文件；管段和管線的空間數(shù)據(jù)分別形成線文件和網(wǎng)文件，如下所示：閥門地理底圖庫(kù) 消防栓空間數(shù)據(jù)測(cè)壓點(diǎn)點(diǎn)文件（.WT）.管段線文件（.WL）網(wǎng)文件（.WN）管線屬性(shxng)數(shù)據(jù)庫(kù) 根據(jù)目前供水管理工作的實(shí)際情況，本系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括管線、管段、閥門、節(jié)點(diǎn)(ji din)、排氣閥、排污口（排泥閥）、消防栓、水表、水表井、用戶、水源、水池、其他管點(diǎn)、測(cè)壓點(diǎn)等數(shù)據(jù)類

17、型，其屬性數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)如下。管線(gunxin)數(shù)據(jù)庫(kù)：節(jié)點(diǎn)(ji din)數(shù)據(jù)庫(kù)如下：水表(shubio)數(shù)據(jù)庫(kù)如下：接下來(lái)例舉兩個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，分別(fnbi)如下：閥門(f mn)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)字段名稱字段類型字段長(zhǎng)度小數(shù)位編號(hào)數(shù)值型200名稱字符型12型號(hào)數(shù)值型120規(guī)格數(shù)值型123生產(chǎn)廠家字符型30生產(chǎn)日期日期型10坐標(biāo)浮點(diǎn)型113高程浮點(diǎn)型82開啟方式字符型10方向字符型10埋設(shè)時(shí)間日期型10所在地點(diǎn)字符型24全開轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)值型81螺桿直徑數(shù)值型123螺桿材料12簡(jiǎn)圖管網(wǎng)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(sh j ji u)字段名稱字段類型字段長(zhǎng)度小數(shù)位編號(hào)數(shù)值型200測(cè)點(diǎn)參數(shù)字符型12測(cè)點(diǎn)所在地字符型24連接簡(jiǎn)

18、圖測(cè)點(diǎn)建立時(shí)間日期型10測(cè)點(diǎn)接出管管徑數(shù)值型12測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值型12當(dāng)然還有用戶(yngh)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、消防栓、閥門、排泥閥、水源、水池?cái)?shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，就不再一一例舉了。4.4地下管線的空間分析：在城市地下管網(wǎng)信息系統(tǒng)中，各種綜合分析功能如事故分析、管線最短路徑分析、緩沖區(qū)分析和縱、橫斷面分析等的實(shí)現(xiàn)，是系統(tǒng)的算法技術(shù)核心所在。在程序設(shè)計(jì)中算法設(shè)計(jì)是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的前提與效率的保證。本文在系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，基于計(jì)算機(jī)算法結(jié)構(gòu)技術(shù)，利用圖的遍歷、Dijkstra等算法，設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)了管線信息系統(tǒng)中的事故分析、最短路徑等空間分析算法。事故(shg)分析：在城市地下管網(wǎng)中，如給水、燃?xì)?、電?dinl)、電信

19、、工業(yè)管道等管線，當(dāng)一段管線某處發(fā)生事故，如某一段管線斷裂，常需要定位事故發(fā)生地點(diǎn)，定位能夠抑制事故繼續(xù)擴(kuò)大或制止事故的管線設(shè)施(如給水管網(wǎng)的閥門管點(diǎn))，并顯示(xinsh)這些設(shè)施圖，以供決策和采取相應(yīng)措施。以下以給水管網(wǎng)為例，利用圖的遍歷算法，設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)城市地下管線信息系統(tǒng)中事故分析的深度優(yōu)先遍歷算法40,41。深度優(yōu)先遍歷是一種廣義的先序遍歷，起始頂點(diǎn)被作為參數(shù)并且成為被訪問(wèn)的第1個(gè)結(jié)點(diǎn)。在沿路徑移動(dòng)一直到“死胡同”或“設(shè)定的終止條件”過(guò)程中，將鄰接頂點(diǎn)放到堆棧中，這樣如果還有未被訪問(wèn)的頂點(diǎn)便返回并搜索其它路徑。被訪問(wèn)過(guò)的頂點(diǎn)組成了從起始頂點(diǎn)出發(fā)可以到達(dá)的所有頂點(diǎn)的集合。最短路徑分析：線

20、性矢量圖形節(jié)點(diǎn)劃分為“端點(diǎn)”和“交叉點(diǎn)”，端點(diǎn)指的是在一條或者是兩條線段上的點(diǎn)，交叉點(diǎn)指的是在三條或者是三條線段之上的點(diǎn)。通過(guò)這種劃分我們可將相鄰節(jié)點(diǎn)距離的采集分為端點(diǎn)到交叉點(diǎn)，交叉點(diǎn)到交叉點(diǎn)兩個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于端點(diǎn)到交叉點(diǎn)之間是一維的搜索，在端點(diǎn)較多的情況下可大大加速相鄰節(jié)點(diǎn)距離采集的速度。因原線性矢量圖形存儲(chǔ)的線段本身的不連續(xù)性，比如一條連續(xù)線段在數(shù)據(jù)庫(kù)中可能是分成多條線段來(lái)進(jìn)行存儲(chǔ)的，故在確定線性矢量圖形的端點(diǎn)和交叉點(diǎn)之前，應(yīng)首先對(duì)原矢量圖形的線段進(jìn)行合并，這樣就可大大提高計(jì)算速度和減少了存儲(chǔ)空間。采集相鄰節(jié)點(diǎn)的距離分兩個(gè)步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：從端點(diǎn)到交叉點(diǎn)以及從交叉點(diǎn)到交叉點(diǎn)。通過(guò)上面的定義可知

21、從端點(diǎn)到交叉點(diǎn)之間有且只有一條線段，采用一維搜索的方法搜索次數(shù)不超過(guò)合成線段的總數(shù)，而且一旦滿足條件即可進(jìn)行下一次的搜索，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)容易。而交叉點(diǎn)到交叉點(diǎn)之間可能有多條的連接線段，采用先前介紹的深度優(yōu)先遍歷整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)得到所有的相鄰線段,圖形中每個(gè)節(jié)點(diǎn)路徑用沿己知最佳路徑從起始節(jié)點(diǎn)到本節(jié)點(diǎn)的距離來(lái)標(biāo)注，對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)體內(nèi)dLengthWeight變量,并且用一個(gè)全局結(jié)構(gòu)體來(lái)記錄當(dāng)前所能找到的從起點(diǎn)至終點(diǎn)的最優(yōu)路徑及其最短路徑值BestValue，其實(shí)這個(gè)算法的思想就是Dijkstra算法的變體。Dijkstra算法是解最短路徑問(wèn)題(wnt)的一個(gè)貪心算法，其基本思想是，在一個(gè)給定帶權(quán)向量圖G=(V

22、，E)中，設(shè)置一個(gè)頂點(diǎn)集合S并不斷地作貪心選擇來(lái)擴(kuò)充這個(gè)集合，一個(gè)頂點(diǎn)屬于集合S當(dāng)且僅當(dāng)從源節(jié)點(diǎn)到該頂點(diǎn)的最短路徑長(zhǎng)度已知，初始時(shí)，S中僅含有(hn yu)源節(jié)點(diǎn)，設(shè)u是G的某一個(gè)頂點(diǎn)，我們把從源到u且中間只經(jīng)過(guò)S中頂點(diǎn)的路徑稱為從源節(jié)點(diǎn)到u的特殊路徑，并用數(shù)組dist來(lái)記錄當(dāng)前每個(gè)頂點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的最短特殊路徑長(zhǎng)度。Dijkstra算法每次從V-S中取出具有最短特殊路徑長(zhǎng)度的頂點(diǎn)u，將u添加到S中，同時(shí)對(duì)數(shù)組dist作必要的修改。一旦S包含了所有V中頂點(diǎn)，dist就記錄(jl)了從源節(jié)點(diǎn)到所有其他頂點(diǎn)之間的最短路徑。開始，一條路徑也不知道，故所有的節(jié)點(diǎn)都標(biāo)注為無(wú)窮大，當(dāng)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所在線段地理長(zhǎng)度或此

23、節(jié)點(diǎn)nLengthWeight值大于BestValue值時(shí)，此節(jié)點(diǎn)的鄰接節(jié)點(diǎn)不必入棧，同時(shí),此節(jié)點(diǎn)出棧，否則更新BestValue，繼續(xù)搜索鄰節(jié)點(diǎn)。隨著算法的進(jìn)行和不斷找到的路徑，標(biāo)注隨之改變，使之反映出較好的路徑。在算法的進(jìn)行過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)標(biāo)注代表了從源節(jié)點(diǎn)到終節(jié)點(diǎn)的最短可能路徑時(shí)，就使它成為永久性的，不再進(jìn)行修改。在程序模塊的初始化過(guò)程中，不相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)問(wèn)的距離初始化為-1，相當(dāng)于無(wú)窮大。考慮到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不連通的情況，在程序中也增加了閥值控制避免進(jìn)入死循環(huán)。緩沖區(qū)分析：緩沖區(qū)分析是地理信息系統(tǒng)重要的空間分析功能之一。線狀目標(biāo)緩沖區(qū)的生成是點(diǎn)、線、面三種基本空間矢量要素緩沖區(qū)生成的關(guān)鍵和

24、基礎(chǔ)。線狀目標(biāo)緩沖區(qū)總的生成分兩個(gè)階段，即單個(gè)線狀目標(biāo)緩沖區(qū)多邊形的獨(dú)立生成過(guò)程和多個(gè)線狀目標(biāo)緩沖區(qū)多邊形間的重疊合并過(guò)程。首先介紹任意線狀目標(biāo)等距緩沖區(qū)自動(dòng)生成的算法，再介紹不同線狀目標(biāo)緩沖區(qū)多邊形間的重疊合并算法。獨(dú)立線狀目標(biāo)緩沖區(qū)的自動(dòng)生成：在基于矢量數(shù)據(jù)格式的地理信息系統(tǒng)中，任何線狀目標(biāo)的空間形態(tài)主要是通過(guò)“折線”的方式來(lái)表示的，因此，所謂的線狀目標(biāo)緩沖區(qū)的生成實(shí)際上等價(jià)于“折線”緩沖區(qū)的生成問(wèn)題。通過(guò)分析折線的形態(tài)特征會(huì)發(fā)現(xiàn)任何形狀的折線都是由折線端點(diǎn)、折線上的線段和線段間的拐點(diǎn)三個(gè)基本要素所構(gòu)成。顯然，要設(shè)計(jì)折線緩沖區(qū)的生成算法，必需從構(gòu)成折線的三要素著眼。下面分別介紹折線端點(diǎn)、折

25、線上的線段和線段間的拐點(diǎn)的緩沖區(qū)生成算法，然后再將它們組合在一起形成任意折線等距緩沖區(qū)的自動(dòng)生成算法。不同(b tn)線狀目標(biāo)緩沖區(qū)的重疊合并：由不同線狀目標(biāo)生成的緩沖區(qū)多邊形有時(shí)會(huì)出現(xiàn)重疊現(xiàn)象如圖3.6(a)，實(shí)際應(yīng)用中，這種情況的最后緩沖區(qū)應(yīng)該(ynggi)是合并后的緩沖區(qū)。縱橫斷面分析(fnx)在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要了解某處的管線鋪設(shè)情況，最直觀也最常用的方法就是查詢某處管線埋設(shè)的剖面情況。為此，可以對(duì)該處進(jìn)行剖切，顯示該處所有管線的剖面相對(duì)位置，便于施工人員了解情況。按工程對(duì)管線斷面信息的需求和繪制管線斷面的需要。4.5數(shù)據(jù)檢查1排水倒流檢查對(duì)于相連通的排水管線段，求出管線層上相對(duì)的管

26、點(diǎn)，求出管底(內(nèi)底)高程，判斷沿水流方向前一節(jié)點(diǎn)不能比后一節(jié)點(diǎn)高20cm。2管線交叉檢查由于信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)性質(zhì)的不同，導(dǎo)致要以全三維方式建立地下管線空間數(shù)據(jù)的拓?fù)潢P(guān)系，兩者之間的拓?fù)溆?jì)算方法和拓?fù)錂z查方法有些不同之處。如通用地理信息系統(tǒng)中在對(duì)兩根相交管線進(jìn)行拓?fù)溥\(yùn)算時(shí)，對(duì)所交叉的兩根線段不能通過(guò)屬性判斷是否要進(jìn)行打斷。由于地下管線的性質(zhì)，對(duì)圖形進(jìn)行線拓?fù)溥\(yùn)算時(shí)，首先對(duì)在圖層上相交叉的兩線段進(jìn)行屬性判斷，就會(huì)有以下三種情況：（1）兩線段的管線性質(zhì)不同，例一根是煤氣管道一根是自來(lái)水管道，它們根本就不可能相交。（2）兩線段的管線性質(zhì)相同且交點(diǎn)在同一高程上，則需對(duì)線段進(jìn)行打斷。（3）同性質(zhì)兩線段不在

27、同一平面上，但有一個(gè)“三通或四通點(diǎn)狀地物在同一X、Y坐標(biāo)上，必須對(duì)線段進(jìn)行打斷。在具體求圖層內(nèi)交點(diǎn)的方法是順序遍歷圖層內(nèi)的每一管線，依次與其他管線段求交點(diǎn)，直線求交完畢，則刪除。一旦有交點(diǎn)，用插值法求各管線交點(diǎn)處管頂高程，管底高程，判斷兩管線是否有交叉。3管線(gunxin)點(diǎn)重號(hào)檢查 管線信息經(jīng)過(guò)編碼后，通過(guò)屬性(shxng)表的關(guān)鍵字段管線段號(hào)和圖上點(diǎn)號(hào)來(lái)要唯一的標(biāo)識(shí)管線和管點(diǎn)實(shí)體，MapObjects控件內(nèi)建了用標(biāo)準(zhǔn)SQL表達(dá)式進(jìn)行特征選擇和查詢的功能，我們利用這個(gè)功能順序遍歷(bin l)整個(gè)圖層所有紀(jì)錄，取出管線段號(hào)(或圖上點(diǎn)號(hào))的值然后進(jìn)行查詢，判斷其查詢結(jié)果是否多于兩個(gè)，如果出現(xiàn)

28、了重號(hào)情況，更改其中一個(gè)為圖層上管線段號(hào)(或圖上點(diǎn)號(hào))的最大值遞增1。4.6 地下管線信息系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)整個(gè)地下管線信息系統(tǒng)采用C/S模式，包括服務(wù)器端和客戶端。服務(wù)器端負(fù)責(zé)管理客戶的訪問(wèn)，界面圖如圖一；客戶端主要提供內(nèi)業(yè)人員對(duì)管線數(shù)據(jù)的管理功能，界面圖如圖二，以下各小節(jié)介紹具體的各功能模塊的實(shí)現(xiàn)。服務(wù)器界面客戶端主界面(jimin)圖總結(jié)(zngji)： 本文在廣泛參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)(yugun)地理信息系統(tǒng)的文獻(xiàn)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的有關(guān)地理信息系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)、方法的比較和分析，針對(duì)地下管線信息系統(tǒng)開發(fā)中的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，提出了自己的算法，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了城市地下管線信息系統(tǒng)。本文具體工作及其特色主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)分析了地下管線信息的性質(zhì)和特點(diǎn)，探討了ComGIS的特點(diǎn)和原理，以MapObjects為二次開發(fā)平臺(tái)，形成了一套拓展的GIS控件。 (2)根據(jù)管線數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了城市地下管