基于Geodatabase城市综合地下管线管理系统的研究与实践

摘要

地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是城市规划、建设和管理的重要基础信息。城市地下管线就像人体内的“神经”和“血管”，日夜担负着传送信息输送能量的工作，是城市赖以生存和发展的物质基础，被称为城市的“生命线”。 掌握和摸清城市地下管线的现状，建立先进的地下管线管理系统，并严格执行地下管线动态更新制度和档案归档制度。这不仅是城市自身经济、社会发展的需要，也是城市规划、建设和管理的需要，更是抗震、防灾和应付突发性重大事故的需要。对维护城市“生命线”的正常运行，保证人民的正常生产、生活和社会发展都具有重大的现实意义和深远的历史意义。 本文以“厦门市地下管线探测及信息化建设”项目(福建省科技项目、《厦门市信息产业发展“十·五”专项计划》的重点项目)为背景，作者参与整个项目的建设并重点负责地下管线管理系统的建设与实施，通过对城市地下管线项目建设技术标准体系、数据建库技术、数据模型、基于Oracle 9i和ArcGIS系列平台的系统研发、系统架构设计等研究，并从技术和管理机制上对地下管线信息管理进行探索和实践，解决了地下管线管理系统(简称XMUPIS)中的部分关键问题和算法，建立了地下管线动态管理机制，确保数据的现势性、准确性，切实发挥地下管线空间分析及辅助决策等功能。主要内容和创新之处总结如下： 1.在深入研究国内外城市地下管线信息化建设现状的基础上，结合厦门市近年来开展地下管线探测工作的经验和系统应用需求，创新性地建立了城市地下管线工作的技术标准体系、地下管线信息管理模式和动态管理更新机制。为项目的建设、实施与应用提供技术依据，建立了集中管理下的信息资源共享与交换机制，建立了地下管线档案管理法规，为城市地下管线动态管理提供制度保障。同时也为国内其他城市的地下管线信息化建设提供了成功的范例。 2.为了保证数据建库的质量，建立《厦门市地下管线系统数据建库规范》体系，率先采用Geodatabase空间数据模型实现综合地下管线与基础地形图数据的统一建库，数据包括了综合地下管线、1∶500带状地形图，1∶1000全要素地形图等，有利于对地下管线数据进行深层次的网络分析，如：爆管分析、关阀分析、横纵截面分析和管线三维动态显示等，为系统具有专业分析、辅助决策支持功能奠定坚实的基础。 3.在系统数据库建设中，提出了具有一定标准性的地下管线数据库结构设计、分层设计、分类与编码方法，引入动态分段技术，建立“管网-管线-管段-管点”的地下管线Geodatabase数据模型。在基于Geodatabase数据模型的基础上对系统数据建库的内容、流程与实现进行深入研究，解决了城市地下管线管理系统研发中的若干关键问题，如：地下管线空间数据的获取与建库、地下管线三维展示、基于遗传算法的专业管线优化和分布式应用等。 4.应用领先的ArcGIS软件平台和Oracle 9i大型数据库系统，基于B/S、C/S相结合的模式，采用Geodatabase、ArcObjects和MapObjects相结合，提出包括综合应用、建库与入库、动态更新、内网发布和外网发布等5个专业子系统的可伸缩性系统架构。紧贴用户需求进行功能设计，各子系统间既相互独立又保持数据共享，分别为不同的应用需求提供相应的技术支撑。 5.根据地理信息系统软件工程的思路与方法，结合厦门市地下管线的特点，对其进行科学的系统分析与设计，并在系统开发过程中引入软件监理机制，建立具有一定稳定性、规范性、实用性、扩展性和可维护性的XMUPIS。该系统基于数字地形图数据、地下管线的矢量数据库，实现对管线及相关数据的管理、查询显示、统计报表、制图输出、剖面分析、空间分析、管线工程辅助设计、地图综合、三维管线图、辅助决策等功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.2地下管线概述

1.3地下管线管理系统概述

1.4国内外研究现状及进展

1.5论文的研究内容

1.6本章小结

第2章地下管线数据采集

2.1数据采集的要求及精度

2.2数据采集的方法

2.3地下管线数据探测

2.4地下管线数据处理

2.5本章小结

第3章地下管线管理系统架构研究

3.1地下管线管理对GIS的要求

3.2技术标准体系的建立

3.3系统管理模式及定位

3.4系统应用结构

3.5本章小结

第4章地下管线空间数据模型研究

4.1数据结构设计

4.2 Geodatabase的应用

4.3基于Geodatabase的数据存储模型

4.4系统数据建库

4.5本章小结

第5章系统关键问题及算法研究

5.1数据监理查错

5.2数据动态更新

5.3管线三维展示

5.4基于遗传算法的专业管线优化

5.5分布式应用研究

5.6本章小结

第6章系统功能分析与设计

6.1功能要求

6.2平台设计

6.3功能设计

6.4软件监理

6.5系统安全设计

6.6本章小结

第7章厦门市综合地下管线管理系统实现及应用

7.1系统概述

7.2城市地下管线综合应用子系统

7.3基于Arc IMS的公众服务子系统

7.4系统的辅助决策应用

7.5本章小结

第8章结论与展望

8.1论文总结

8.2未来工作展望

附录

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

攻读博士学位期间参加的科研

致谢