排水管网水力模型与地理信息系统(GIS)集成技术研究

摘要

目前我国城市建设发展迅速，使城市水体保护与可持续利用越来越受到重视，相应的雨水排除和处理设施也越来越完善，排水管网及其附属设施的信息量越来越大。但是，在我国绝大多数城市中仍采用较落后的人工管理方法来管理城市排水管网，其弊端显而易见。为充分管理和合理应用越来越多的排水管网信息，建立一个完整、准确的排水管网GIS系统模型，提高排水管网管理的效率、质量和水平，是现代城市发展的要求。 本文以排水管网水力模型与地理信息系统的集成技术为研究内容，以暴雨管理模型(SWMM)作为管网微观模型方面的研究对象，以ArcGIS作为研究的平台，用二次开发方法对SWMM和ArcGIS进行了系统集成。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。其次，分析了排水管网属性数据和图形数据的特点，研究了排水管网属性数据和图形数据的来源、获取和转换的方式，介绍了系统数据库的组织模式和结构，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。然后，研究了ArcGIS与SWMM各自的数据接口和两者之间数据传递与转换的方式，并将两者紧密地结合在一起。最后，分析了绘制排水管网横、纵剖面图所需的数据和算法，并结合ArcGIS强大的数据存储和空间分析功能，开发了基于ArcGIS技术动态生成、显示横纵剖面图的功能。 系统应用于北京市石景山区老山地区排水系统模拟中，充分证明该系统能用于排水管网的日常管理和系统的风险评估。并将自行开发的系统与世界比较成熟的软件(DHI公司的MikeUrban)进行比较，从系统界面、基本操作、开发成本等方面详细论述两个系统的优缺点。突出了自行开发系统操作简单，开发成本相对较低等特点。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.1.1现代城市突显出的排水新特点

1.1.2动态模拟的意义

1.2国内外研究现状

1.2.1 GIS技术研究现状

1.2.2 ArcGIS Engine技术

1.2.3 GIS平台与排水管网水力模型结合的发展及应用

1.3课题的来源和内容

1.3.1本课题的来源

1.3.2主要研究内容

1.4系统开发的软、硬件环境

第2章 系统总体设计

2.1系统整体框架

2.2总体结构

2.3功能设计

2.4排水管网水力模型的选择

2.4.1模型的分类

2.4.2排水管网水力计算模型的发展

2.4.3 SWMM

2.5本章小结

第3章 地理空间数据库和地图的建立

3.1 GIS平台地理空间数据库的设计

3.1.1数据库设计的原则

3.1.2地理空间数据库(Geodatabase)

3.1.3数据库表设计方案

3.2地图设计

3.2.1 CAD图形整理

3.2.2导入图形数据

3.2.3拓扑关系检查

3.3地图与数据库的双向更新

3.3.1图形数据更改引起的双向更新

3.3.2属性数据更改引起的双向更新

3.4本章小结

第4章 排水管网水力模型与ArcGIS平台的集成

4.1管网水力模型与GIS集成的优势

4.1.1建立管网模型方面

4.1.2管网模型的更新方面

4.1.3基于地图的模型输出结果的可视化表达

4.2排水管网水力模型与ArcGIS平台集成的发展历程

4.2.1数据交互阶段

4.2.2数据接口阶段

4.2.3数据集成阶段

4.3 ArcGIS平台与排水管网水力模型的集成的方式

4.4 SWMM模型与ArcGIS平台的集成框架

4.4.1 SWMM模型的数据接口

4.4.2.ArcObjects开发集成平台的结构

4.5本章小结

第5章 应用实例

5.1参与项目介绍

5.2自行开发系统主要功能简介

5.2.1系统界面

5.2.2系统主要功能

5.3奥运中心区雨水排除系统

5.3.1项目基本思路

5.3.2雨水管道模型概述

5.3.3软件主界面

5.3.4基本操作

5.3.5结果表达

5.3.6价格比较

5.4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