J I A N G S U U N I V E R S I T Y本 科 毕 业 论 文地下管线管理信息系统设计与实现Design and Implementation for the Underground Pipeline Information System学院名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2006 年 05 月地下管线管理信息系统设计与实现专业班级： 学生姓名： 指导教师： 职称： 摘要 随着现代城市的发展，地下管线已成为人民生活和经济活动的命脉，也成为城市赖以生存和发展的物质基础。本文对国内外地理信息系统技术和管线信息系统的特点进行了综述，分析了系统的开发模式和实现技术，确定了二次开发的控件和算法，并设计实现了城市地下管线信息系统。本文的主要工作包括：(1)分析了地下管线信息系统的特点以及与地理信息系统的关系，在比较分析三种开发模式和两种流行的GIS开发平台的基础上，结合ComGIS的特点和原理，基于MapObjects进行二次开发形成了一套拓展的GIS控件。(2)分析了管线数据的特点，设计了城市地下管网信息系统数据编码和管线数据组织的模型；阐述了地理信息系统中网络分析的概念及常规网络分析的解决方案，论述了事故分析、最短路径分析、缓冲区分析和纵横断面分析流程的方法，采用深度优先遍历方法实现Dijkstra算法。(3)分析和提出了地下管线的信息编码和属性数据库的设计方案，对管线信息的空间分析手段作了深入的探讨；在此基础上，运用MapObjects作为二次开发控件，以ComGIS为基础对地下管线信息系统项目进行了详尽的方案设计，实现数据输入、属性查询、空间分析、图形输出、系统维护等多方面功能。系统在一定程度上解决了目前大多数系统的数据格式单一、数据互操作性不强，或在数据格式转化中常常出现数据丢失、错误改变等问题，实现了比较完备的管线空间数据与属性数据编辑及维护功能。(4) 采用C/S模式，设计和实现了城市地下管网信息系统，并对系统实现中的几个关键问题，给出了解决方法。关键词：地下管线，地理信息系统，数据库，三维可视化， C/S模式 Design and Implementation forthe Underground Pipeline Information SystemAbstract 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 录第一章 绪论11.1 课题研究的背景与意义11.2 地下管线信息系统的现状21.3 本文研究内容31.4 论文的结构4第二章相关理论与技术基础52.1 地理信息系统52.1.1 地理信息系统的概念52.1.2 地理信息系统的结构52.2 地下管线系统62.2.1 地下管线的概念62.2.2 地下管线信息系统与GIS的关系82.2.3 地下管线系统的特点82.3 GIS开发模式92.3.1 三种开发模式92.3.2 三种模式的比较102.4 组件式GIS102.4.1 组件式GIS的特点102.4.2 组件式GIS的实现技术122.4.3 两种比较流行的组件式GIS控件132.4.4 MapObjects的特点15第三章地下管线信息系统分析173.1 地下管线数据组织173.1.1 数据分层、分幅管理173.1.2 属性数据编码173.1.3 地下管线信息系统的数据结构183.2 地下管线空间分析213.2.1 事故分析213.2.2 最短路径分析233.2.3 缓冲区分析253.2.4 纵横断面分析273.3 数据检查283.4 管线三维图形的生成293.4.1 三维可视化软件VRML293.4.2 地下管线三维数据的提取29第四章地下管线信息系统的设计314.1 需求分析314.2 系统设计334.2.1 系统设计的基本原则334.2.2 系统的结构设计344.2.3 功能模块的设计354.2.4 数据库设计36第五章地下管线信息系统的实现385.1 C/S模式地下管线信息系统的网络编程395.2 图形编辑操作425.3 查询统计445.4 空间分析455.5 数据检查465.6 三维显示475.7打印输出475.8 安全性控制及系统维护49第六章总结与展望52致 谢53参 考 文 献54第一章 绪论1.1 课题研究的背景与意义城市地下各类管线是一个城市重要的基础设施，担负着信息传输、能源输送等工作，也是城市赖以生存和发展的物质基础1,2。但由于多方面的原因，镇江市现有地下各类专业管线的资料残缺不全，且有关资料精度不高或与现状不符，造成在建设施工中时常发生挖断或挖坏地下管线，造成停气、停水、停暖、通信中断、污水四溢等严重事故，并且因为缺乏相应的事故分析能力，对事故响应时间不够及时。另一方面，现有的地下专业管线的资料都以图纸、图表等形式记录保存，采用人工方式管理，效率低下。随着时代和科学技术的发展，城市的现代化步伐日趋加快，城市建设、管理、发展的矛盾日益突出。采用高新技术和方法来高效管理地下各类专业管线，满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为镇江市信息管理当务之急。城市地下管线信息系统在这种背景下应建设和应用的需要而研制开发。系统的研究开发应充分利用现今蓬勃发展的地理信息系统技术，实现各类专业管线、管孔、井盖等的信息输入、管理、查询、横纵剖面及各类专题图的绘制、地形和各专业管线的1:500、1:1000图幅和自定义图幅输出等等功能，以满足地下各类管线的规划、勘探、维护、施工和管理的需要，为规划、设计、施工等部门提供准确可靠的地下管线的分布、走向、埋深等状态信息及各专业属性信息，并为将来系统进一步扩充和发展奠定基础。地下管线管理信息系统在规划、石化企业、自来水公司、消防、煤气、天然气等部门有着广阔的应用35。出于节约用地、节约能源、安全环保的考虑，往往把重要的管线埋设在地下，甚至埋得很深。由于管线处在地下暗处，看不见摸不着，对管线的走向、相互间距、埋设深度无法直接了解。由于对地下管线情况了解不清，在城市建设施工中随时有可能发生刨断电缆、挖断水管，造成大面积的停水停电，通讯中断也时有发生，给国家造成巨大的经济损失。建立地下管线地理信息系统可以使地下管线变暗为明，利用过去的资料和先进的仪器搞清楚地下管线的确切位置、埋深、走向、埋设方式、方圆