文/安理

給水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

文/安理

文章通過用戶需求分析，選擇合理的開發(fā)平臺和開發(fā)工具，并對系統(tǒng)進行設(shè)計與實現(xiàn)。

給水管網(wǎng) 地理信息系統(tǒng) Mapinfo 7.0 MapBasic

給水管網(wǎng)的建設(shè)作為城市基礎(chǔ)建設(shè)的重要一部分，越來越受到供水企業(yè)以及政府相關(guān)部門高度重視。如何應(yīng)對社會快速發(fā)展的要求，給居民日常生活帶來最大的便利，這些都是供水企業(yè)不得不面對的嚴峻考驗。一方面，以往大多數(shù)地下管網(wǎng)圖紙都是手工繪制的，無法在一張圖上簡單明了的識別整個地下管網(wǎng)的現(xiàn)狀，也不可能實現(xiàn)數(shù)據(jù)更新；另一方面，手工繪制的管線圖以紙質(zhì)的形式存放，給工作人員的查詢和保存帶了不便，很多時候施工人員僅憑自己的記憶去進行開挖，對人力物力都造成了極大的浪費，給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響；還有在建設(shè)施工中對地下管線的存在及走向不清楚而造成事故的情況時有發(fā)生，這些問題與城市建設(shè)管理發(fā)展中的矛盾日益突出，難以適應(yīng)供水企業(yè)的快速發(fā)展。因此，加大信息化建設(shè)，借助日益完善地理信息系統(tǒng)技術(shù)來實現(xiàn)對地下給水管線便捷高效的管理，提高給水企業(yè)服務(wù)質(zhì)量，而達到地下給水管線建設(shè)與城市的高速發(fā)展齊頭并進，已成為各供水企業(yè)決策層的共識。

1 系統(tǒng)需求分析

結(jié)合目前供水企業(yè)的現(xiàn)狀，給水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)需要把外業(yè)測量的給水管管線相關(guān)數(shù)據(jù)進行存儲，然后在系統(tǒng)上進行查詢、輸出和智能分析等相關(guān)操作，為相關(guān)技術(shù)人員提供便利，為領(lǐng)導(dǎo)的決策提供有效保障。通過深入探討和研究，總結(jié)了供水企業(yè)對系統(tǒng)的整體需求，大致可分為六個主要的功能模塊，分別是：

（1）數(shù)據(jù)庫管理功能模塊，主要指管線信息以及管線附屬設(shè)施的信息錄入、修改、刪除和完善并確認后存入圖形數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫中；

（2）查詢功能模塊，包括空間查詢和屬性查詢，可以進行基本查詢和限定條件查詢等,查詢結(jié)果能夠以數(shù)據(jù)表格或圖形的形式反饋，為相關(guān)人員帶來便利和有力支持；

（3）統(tǒng)計歸納分析功能模塊，包括基本統(tǒng)計和限定條件統(tǒng)計，并以數(shù)據(jù)表格或圖形的形式反饋；

（4）基本圖形功能模塊，主要指地形圖和給水管網(wǎng)相關(guān)附屬設(shè)施的顯示；

（5）空間分析功能模塊，包括爆管分析功能和橫縱斷面分析功能；

（6）圖形報表的輸出功能模塊，是將用戶的查詢的結(jié)果以可視化的形式展現(xiàn)給用戶。

2 相關(guān)技術(shù)背景

2.1 MapInfo平臺

ArcInfo，MapInfo，MapGIS 作為目前較為主流的地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)軟件平臺，各有各的優(yōu)勢及存在的不足，只有綜合用戶的需求，才能選出最合適的。綜合來看，Arc Info 雖然功能強大，模塊更豐富，但作為行業(yè)里的佼佼者，自然價格不菲，需要的資金投入和開發(fā)成本太高，完全超過用戶的功能需求，性價比不高，而mapgis與Mapinfo相比，前者更注重于空間分析，后者則注重于制圖，綜合考慮，本系統(tǒng)選用 Mapinfo 作為主要的開發(fā)工具和支持平臺進行研究區(qū)域的供水管網(wǎng)信息系統(tǒng)的開發(fā)，不但可以滿足客服需求，又節(jié)約了開發(fā)成本。

2.2 MapBasic

MapBasic是建立在MapInfo平臺上，致力于為滿足用戶不同應(yīng)用程序需求而使用的編程語言。由于對MapInfo實行二次開發(fā)，進一步豐富了它的作用，能夠依據(jù)編程語言對相關(guān)指令予以重復(fù)，同時能夠?qū)apInfo與其他應(yīng)用軟件集成。

2.3 Erwin

ERwin的全稱是ERwin Data Modeler，是CA公司的數(shù)據(jù)建模工具,支持當(dāng)前各類流行的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。ERwin具有很強的靈活性，能夠創(chuàng)造多層次的模型結(jié)構(gòu)，諸如邏輯、物理乃至更高級別。

3 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計的基本方法

該給水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)采用面向?qū)ο笤O(shè)計方法。面向?qū)ο蟛煌诿嫦蜻^程中的按照步驟進行逐一編程設(shè)計，而是將整體細化成獨立的抽象個體，這些個體可能是某個功能或某個結(jié)果。

3.2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

C/S結(jié)構(gòu)，實際上就是廣為人知的客戶機和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。給水管網(wǎng)是民生基礎(chǔ)建設(shè)，給水管網(wǎng)信息屬于國家規(guī)定的必須高度保密的信息種類之一，C/S結(jié)構(gòu)一般建立在專用網(wǎng)絡(luò)上，局域網(wǎng)使用GIS系統(tǒng)，可以做到對信息安全的高度控制。還有，B/S結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)訪問速度上的要求也更高，而C/S結(jié)構(gòu)則很少考慮。因而采用C/S結(jié)構(gòu)是更好的選擇。

系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)包括：數(shù)據(jù)庫層、數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)平臺層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、數(shù)據(jù)表現(xiàn)層。

4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

4.1 管線空間信息數(shù)據(jù)庫設(shè)計

建立以閥門井、三通、四通、消防栓和彎頭為節(jié)點，通過給水管網(wǎng)來連接的城市給水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)模型可以為管網(wǎng)的設(shè)計、施工和改造等提供有效的支持。給水管網(wǎng)包括干管和支管、以及給水管線附屬設(shè)施，包括三通、四通、彎頭、閥門井和消防栓等。

結(jié)合供水企業(yè)的實際情況，系統(tǒng)中將空間數(shù)據(jù)類型抽象為點狀地物、線狀地物、面狀地物、地物標(biāo)注以及由簡單地物組成的復(fù)雜地物。

點狀地物：管點（包括閥門井、檢查井、消防栓、彎頭、直線點）

線狀地物：干管、支管、道路、廢管等

面狀地物：江河、綠化帶、加壓站、廠區(qū)等

地物標(biāo)注：建筑名稱注記、道路名稱注記等

4.2 屬性數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

對空間數(shù)據(jù)進行收集以后，對其屬性的數(shù)據(jù)予以輸入，數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)更加豐富多樣，因為GIS的數(shù)據(jù)庫不僅包括空間數(shù)據(jù)庫，還有屬性數(shù)據(jù)庫，只有兩者形成良好的銜接，彼此之間數(shù)據(jù)進行調(diào)用才有實現(xiàn)的可能，也只有如此才能夠不斷完善GIS的功能。

本系統(tǒng)所涉及的屬性數(shù)據(jù)主要包括各種給水管線及相關(guān)附屬物的數(shù)據(jù)，如管線包括一般地下管線、地上管線和廢棄管線等。管材包括球墨鑄鐵管、鋼管、玻璃管等。管線屬性包括管徑、管長、埋深、埋深坡度、高程等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)庫分為系統(tǒng)數(shù)據(jù)字典表、信息概況表、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)表等三大類。

5 結(jié)束語

系統(tǒng)目前基本滿足了該供水企業(yè)對管線的管理需求，不僅可以為企業(yè)節(jié)約了人力和財力成本，而且為企業(yè)的長遠發(fā)展提供了技術(shù)保證。該給水管網(wǎng)GIS系統(tǒng)的建立，為企業(yè)信息一體化打好基礎(chǔ)，未來可以與企業(yè)的SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）、水費計算和收繳系統(tǒng)、企業(yè)辦公系統(tǒng)等相結(jié)合，在系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)企業(yè)所有部門的辦公需求，為企業(yè)員工帶來最大的便利，為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者的決策提供最有利的支持。

作者單位南充康源水務(wù)（集團）責(zé)任有限公司 四川省南充市 637000