基于GIS城市排水管网系统可视化技术与应用研究

摘要

城市排水管网系统是重要的城市基础设施,其作用是及时收集与输送城市污水和城市降雨、融雪产生的径流,它具有保护环境和城市减灾的双重功能。随着我国城市化进程加快,城市排水管网系统的建设也得到了快速发展,随之产生的海量、复杂的管网数据信息需要管理,以往落后的人工管理方法已不能适应当前排水管网信息管理的需要。随着计算机技术、网络技术和通信技术等信息技术的飞速发展,给城市排水管网信息化、现代化管理带来了新的机遇。因此、建立一个满足城市排水管网规划、设计、建设和管理需要的城市排水管网GIS可视化信息管理系统对于实现城市排水管网信息化管理具有重要意义。
　　 本文根据排水管网系统规划设计和管理的需要,以排水管网系统可视化技术为研究内容,研究并建立了基于地理信息系统(GIS)的排水管网可视化系统,系统具有对排水管网查询编辑、双向更新、横纵剖面图显示、三维图显示、专题图制作等功能,而且还预留了与水力计算模型和SCADA系统的接口。
　　 首先,研究了城市排水管网信息管理系统的框架、结构和系统应具备的功能,以及系统的二次开发平台和方式。其次,研究了可视化系统数据库系统的设计原则和组织架构,分析了排水管网图形数据和属性数据的特点,研究了排水管网图形数据和属性数据的来源、获取和转换的方式,介绍了系统数据库的组织模式和结构。设计了排水管网数据编码,说明了设计原则和方法。并在图形数据和属性数据之间建立了连接和双向更新机制。介绍了城市排水管网GIS可视化系统的各个主要模块的功能和用法,以及预留的与水力模型和SCADA的接口。最后介绍了北川新县城排水管网可视化系统实例。
　　 该系统是十一五科技支撑项目“城市市政管网信息管理系统及可视化动态管理系统研究”重要组成部分,该可视化信息管理系统已经在北川新县城排水管网系统管理中得到成功应用,实践证明该系统能用于排水管网的规划设计和运行管理,为排水管网的信息化、科学化管理提供了一种新的方法。同时也丰富了数字城市内容,为城市的可持续发展打下了坚实的基础,意义深远。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.1.1 城市排水管网管理的现状和存在的问题

1.1.2 基于GIS排水管网可视化研究意义

1.1.3 GIS在排水管网系统中应用研究现状

1.2 课题的来源和内容

1.2.1 本课题的来源

1.2.2 主要研究内容

第2章 可视化系统开发方式和总体架构

2.1 开发平台和方式

2.1.1 GIS平台的选择

2.1.2 二次开发方式

2.2 系统设计原则

2.3 系统功能需求和总体架构

2.4 本章小结

第3章 数据库系统

3.1 数据库系统设计

3.1.1 数据库设计原则

3.1.2 排水管网组织设计

3.1.3 排水管网字段设计

3.2 数据分析

3.2.1 数据的来源

3.2.2 数据的处理

3.2.3 数据之间的转换

3.2.4 数据的拓扑检查

3.3 排水管网数据编码

3.3.1 管网图形的抽象化

3.3.2 编码原则

3.3.3 编码方法

3.4 图形数据和属性数据的双向更新

3.4.1 图形数据到属性数据的更新

3.4.2 属性数据到图形数据的更新

3.5 本章小结

第4章 排水管网可视化系统功能实现

4.1 双向查询模块

4.2 编辑模块

4.3 横纵剖面图模块

4.3.1 横剖面图绘制算法

4.3.2 纵剖面图绘制算法

4.4 三维图显示模块

4.5 专题图制作模块

4.6 本章小结

第5章 与其他系统的数据交互接口

5.1 水力计算模块接口

5.1.1 水力计算模型的选择

5.1.2 SWMM模块

5.1.3 水力计算模块接口设计

5.2 SCADA接口

5.2.1 排水在线监测系统介绍

5.2.2 SCADA系统接口介绍

5.3 本章小结

第6章 应用实例—北川县城排水管线GIS可视化信息管理系统

6.1 应用城市概况

6.2 项目基础数据

6.3 数据处理和拓扑检查

6.3.1 数据转换

6.3.2 数据拓扑检查

6.4 系统主要功能简介

6.4.3 系统界面

6.4.4 系统功能介绍

6.5 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢