地下管線管理信息系統(tǒng)設計與實現(xiàn)
Design and Implementation for the Underground Pipeline Information System

摘要 隨著現(xiàn)代城市的發(fā)展，地下管線已成為人民生活和經濟活動的命脈，也成為城市賴以生存和發(fā)展的物質基礎。本文對國內外地理信息系統(tǒng)技術和管線信息系統(tǒng)的特點進行了綜述，分析了系統(tǒng)的開發(fā)模式和實現(xiàn)技術，確定了二次開發(fā)的控件和算法，并設計實現(xiàn)了城市地下管線信息系統(tǒng)。本文的主要工作包括：
(1)分析了地下管線信息系統(tǒng)的特點以及與地理信息系統(tǒng)的關系，在比較分析三種開發(fā)模式和兩種流行的GIS開發(fā)平臺的基礎上，結合ComGIS的特點和原理，基于MapObjects進行二次開發(fā)形成了一套拓展的GIS控件。
(2)分析了管線數(shù)據(jù)的特點，設計了城市地下管網信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)編碼和管線數(shù)據(jù)組織的模型；闡述了地理信息系統(tǒng)中網絡分析的概念及常規(guī)網絡分析的解決方案，論述了事故分析、最短路徑分析、緩沖區(qū)分析和縱橫斷面分析流程的方法，采用深度優(yōu)先遍歷方法實現(xiàn)Dijkstra算法。
(3)分析和提出了地下管線的信息編碼和屬性數(shù)據(jù)庫的設計方案，對管線信息的空間分析手段作了深入的探討；在此基礎上，運用MapObjects作為二次開發(fā)控件，以ComGIS為基礎對地下管線信息系統(tǒng)項目進行了詳盡的方案設計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、屬性查詢、空間分析、圖形輸出、系統(tǒng)維護等多方面功能。系統(tǒng)在一定程度上解決了目前大多數(shù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式單一、數(shù)據(jù)互操作性不強，或在數(shù)據(jù)格式轉化中常常出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、錯誤改變等問題，實現(xiàn)了比較完備的管線空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)編輯及維護功能。
(4) 采用C/S模式，設計和實現(xiàn)了城市地下管網信息系統(tǒng)，并對系統(tǒng)實現(xiàn)中的幾個關鍵問題，給出了解決方法。
關鍵詞：地下管線，地理信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫，三維可視化， C/S模式 

 
Design and Implementation for
the Underground Pipeline Information System
Abstract  Along with the urban development, underground pipeline has become the live vein of the people and the economic activities, also become the material base of urban survival and development. This paper gives a review on the development of GIS and an analysis on the characteristics of currently popular GIS platform, analysis of the system development pattern and the implement technology, also, determines controls and algorithms for quadratic development. Main content introduced in this paper includes:
After analyzing the special demand of Pipeline Information System (PIS), based on the comparative conclusions among three different development modes of GIS, and two popular GIS platforms, with the characteristic of the COMGIS taken into account, a comprehensive solution based on MapObjects to construct the PIS is proposed.
Based on the characteristic of the pipeline data, a plan on the encoding and a data organization model are proposed. Especially, the concept of the geometrical network and the relative network topology analysis are discussed. The accident analysis model, the algorithm to find the shortest path, the buffering analysis, the flow to implement the transect analysis are also introduced. The ‘Dijkstra algorithm’ is implemented on basis of Depth-First Traversal.
The analysis is given on the design of the information encoding and the spatial database. The main method used within the spatial analysis of PIS is introduced. The comprehensive solution of the constructed PIS is introduced in detail. The implemented functions include data input, data query, spatial analysis, map output, system maintain and so on. To a certain extent, the constructed PIS makes progress in ‘Data Integration’ and ‘System Interoperation’.
The PIS is constructed with the C/S framework on basis of MapObjects, and produced solutions to several key questions in system realization.
Keywords  underground pipeline, geography information system, database, C/S mode
 
目  錄
第一章   緒論 1
1.1 課題研究的背景與意義 1
1.2 地下管線信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀 2
1.3 本文研究內容 3
1.4 論文的結構 4
第二章　相關理論與技術基礎 5
2.1 地理信息系統(tǒng) 5
2.1.1 地理信息系統(tǒng)的概念 5
2.1.2 地理信息系統(tǒng)的結構 5
2.2 地下管線系統(tǒng) 6
2.2.1 地下管線的概念 6
2.2.2 地下管線信息系統(tǒng)與GIS的關系 8
2.2.3 地下管線系統(tǒng)的特點 8
2.3 GIS開發(fā)模式 9
2.3.1 三種開發(fā)模式 9
2.3.2 三種模式的比較 10
2.4 組件式GIS 10
2.4.1 組件式GIS的特點 10
2.4.2 組件式GIS的實現(xiàn)技術 12
2.4.3 兩種比較流行的組件式GIS控件 13
2.4.4 MapObjects的特點 15
第三章　地下管線信息系統(tǒng)分析 17
3.1 地下管線數(shù)據(jù)組織 17
3.1.1 數(shù)據(jù)分層、分幅管理 17
3.1.2 屬性數(shù)據(jù)編碼 17
3.1.3 地下管線信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構 18
3.2 地下管線空間分析 21
3.2.1 事故分析 21
3.2.2 最短路徑分析 23
3.2.3 緩沖區(qū)分析 25
3.2.4 縱橫斷面分析 27
3.3 數(shù)據(jù)檢查 28
3.4 管線三維圖形的生成 29
3.4.1 三維可視化軟件VRML 29
3.4.2 地下管線三維數(shù)據(jù)的提取 29
第四章　地下管線信息系統(tǒng)的設計 31
4.1 需求分析 31
4.2 系統(tǒng)設計 33
4.2.1 系統(tǒng)設計的基本原則 33
4.2.2 系統(tǒng)的結構設計 34
4.2.3 功能模塊的設計 35
4.2.4 數(shù)據(jù)庫設計 36
第五章　地下管線信息系統(tǒng)的實現(xiàn) 38
5.1 C/S模式地下管線信息系統(tǒng)的網絡編程 39
5.2 圖形編輯操作 42
5.3 查詢統(tǒng)計 44
5.4 空間分析 45
5.5 數(shù)據(jù)檢查 46
5.6 三維顯示 47
5.7打印輸出 47
5.8 安全性控制及系統(tǒng)維護 49
第六章　總結與展望 52
致  謝 53
參 考 文 獻 54