智慧管网系统.docx

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智慧管网系统

附件1：

XXXX基地核心区

地下管线信息系统项目

建设方案

二〇一五年十一月

一、项目概述

XX镇被称为XX第一镇，位于XX东部。

307国道、银青高速公路、磁马公路、大古铁路横穿而过，成为XX与东部地区沟通的重要经济通道。

近年来，随着XX城市建设规模的不断扩大与建设步伐的加速，城市规划、建设、管理工作日益繁重，涉及数据量越来越大，现有的管理方法已经不能适应新形势发展和变化的要求。

这就需要建立业务流程、应用系统、信息资源整合与服务、网络设施及其安全体系一体化的信息载体，建设集效能、质量、服务保障为一体的数字化、网络化、集成化的数字城市信息管理体系。

同时，地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是现代化城市高质量、高效率运转的重要保证，被称为城市的“生命线”。

近期管委会组织开展的对XX核心区范围内约885平方公里地下管线进行探测普查及管线带状图修补测。

城市地下管线现状资料是城市规划、设计施工和管理的重要基础资料；是规划和市政部门审批管线的重要依据；是管线单位进行日常维护和改造的基础资料。

但如此重要的资料，却跟不上形势发展需要。

主要表现在：

一是没有集中统一的保管单位。

地下管线竣工资料按时归档措施乏力，管线档案管理没有法规保障。

城市主要道路管线资料除各管线单位存档外，居民小区、企事业单位管线资料只存放在各管线单位，还没有形成一个统一的保管单位；二是管线资料严重缺失。

各管线单位档案管理水平高低不一，普遍存在档案资料意识不强，保管措施不力，管线资料缺失严重现象。

在城市道路建设改造过程中，一些管线单位甚至无法准确说出自家管线的走向、位置，给道路建设的序时推进造成不少麻烦；三是管线资料质量不高。

现有管线竣工资料都未经正规测绘单位严格按三维坐标进行竣工测绘，可信度差。

新建的地下管线资料即使绘制了主要道路地下管线平面位置，也没有对管径、长度、埋深及管线中的控制阀门等设施加以标注。

因此，这种资料对于管线管理及各管线单位无指导意义，一旦道路拓宽，原来的参照物发生变化，管线平面位置便无法确认。

由于没有准确的现状资料可供分析，造成设计施工困难，管线审批工作盲目性大。

XX管委会规划建设土地局作为XX城市规划管理部门，领导对信息化工作十分重视，提出了建立XX基地区地下管线信息系统的建设目标，它的建立将促进政府部门、企业及社会团体的综合管线数据资源的管理，实现自然、社会、经济、人文、环境等多种基础信息的集成，推动经济社会信息化发展。

二、建设目标

XX基地核心区地下管线信息系统是在全面普查XX基地核心区管线空间分布和属性情况并建立XX基地核心区地下管线数据库的基础上，结合XX基地核心区地下管线数据情况、XX基地核心区现状及客户需求建立XX基地核心区地下管线信息系统。

该系统将调用XX基地核心区管线数据库，从而实现XX基地核心区地下管线普查数据的监理、入库、集中管理、管线的三维展示等；为城市管线的规划审批、施工及运行管理提供完整的综合管线基础数据，为城市发展预测及政府各部门决策提供可靠的依据，为城市建设、防灾、抢险、环境保护以及社会公众提供信息服务。

三、建设内容

本期项目的建设内容包括：

地下管线数据监理成图系统、地下管线数据入库管理系统、地下管线综合应用系统、运维管理系统，共4个子系统。

1.管线数据监理成图系统。

本系统采用C/S架构，主要对地下综合管线数据进行监理、检查操作。

包括数据载入、监理规则定义、数据监理、辅助纠错、管线成图、查询、统计、工具条等模块。

2.地下管线数据入库管理系统。

系统是为XX管委会规划建设土地局管线数据入库、更新、管理而定制的数据库管理系统，使用该系统可以方便的对管线信息进行浏览、编辑、输出、更新以及备份与恢复等数据管理操作，主要功能包括：

管线数据导入、入库数据检查、数据入现势库、管线数据接边、CAD图形导入、属性编辑、查看入库日志、数据备份、数据恢复等模块。

3.地下管线综合应用系统。

管线综合应用系统采用C/S架构，包括系统调图、地图操作、查询统计、管线分析、管线应急功能。

三维环境下的管线查询、分析、应用功能。

系统主要实现管线数据的综合应用。

4.运维管理系统。

运维管理子系统为地下管线信息系统的其他几个子系统提供整体的运行维护支持，本系统由机构管理、业务管理、地图管理、查询统计管理、系统工具五个部分组成。

四、总体设计

4.1系统架构

XX基地核心区地下管线信息系统架构体系中包括运行支撑层、数据层、应用服务层和用户层。

按照设计原则中的“统一规划、分步实施”的基本原则。

图1XX基地核心区地下管线信息系统总体架构

1.专业应用层是专业管线管理单位依据本专业的应用需求而建立的专业管线信息系统和专业管线数据库。

包括自来水管理信息系统、电力管理信息系统、燃气管理信息系统、电信管理信息系统等各专业管线信息系统。

2.基础应用层是依据城市综合管线应用需求建立地下管线数据建立成图系统、地下管线数据入库管理系统、地下管线综合应用系统（二、三维）、数据与应用维护系统等基础性应用系统。

地下管线信息系统应用专业管线系统的专业管线数据、综合管线数据库或数据服务，并为规划管理、市政管理等应用提供综合管线数据服务。

3.综合应用层是建立在综合管线数据服务基础之上的各级城市应用。

包括规划管理应用、规划设计应用、档案管理应用、市政管理应用、城市应急等应用。

4.2技术路线

XX基地核心区地下管线信息系统二维GIS部分将采用ArcSDE＋Oracle的数据管理方式，数据库平台为Oracle11g，开发语言选择MicrosoftVisual2010（C#.net），GIS平台主要采用ArcGISServer10.0。

系统运行采用C/S模式。

XX基地核心区地下管线信息系统三维GIS部分将采用3DGIS平台+大数据文件管理方式，开发语言选择MicrosoftVisual2010（C#.net），系统运行采用单机C/S模式。

五、系统功能设计

XX基地核心区地下管线信息系统是在全面普查XX基地核心区管线空间分布和属性情况并建立XX基地核心区地下管线数据库的基础上，结合XX基地核心区地下管线数据情况、XX基地核心区现状及客户需求建立XX基地核心区地下管线信息系统。

该系统将调用XX基地核心区管线数据库，从而实现对全市各类管线数据的管理、分析、查询、输出等功能。

5.1地下管线数据监理成图系统

本系统采用C/S架构，主要对地下综合管线数据进行监理、检查操作。

包括数据载入、监理规则定义、数据监理、辅助纠错、管线成图、查询、统计、工具条等模块。

该系统的主要目的是对管线点线表入库数据在入库前进行数据检查和数据成图后的图面检查，确保进入系统数据的准确性，服务于管线普查数据入库和竣工测量成果入库。

特别是在日后的系统使用过程中，对内业数据检查提供便利的工具。

图2地下管线数据监理成图系统功能图

功能点说明：

1．数据载入

要求提供管线普查数据文件、竣工测量数据mdb文件，以便进行数据监理导入功能。

2．监理规则定义

主要是实现数据字典、管线数据错误检查规则等的配置。

要求实现根据XX基地核心区综合管线数据标准、监理规则配置相应的数据字典及检查规则，同时数据检查功能将根据这些配置完成相应检查功能。

我们在系统数据库设计了多个检查规则表，包括【不可为空错误】、【格式错误】、【计算字段错误】、【关系错误】、【标准值错误】、【编码规则错误】、【完整性错误】等错误的规则定义表，明确了不同类型的管线数据的监理规则，例如【格式错误】规则表中规定了某类型管线（点）表中某个字段的值的格式，在数据检查时将会就此检查。

3.数据监理

根据配置的规则检查数据是否存在错误，生成日志，以报表的方式分类显示所有的错误。

检查项目包括：

属性完整性检查、属性重叠性检查、接边检查、现势库比对等等。

（1）属性完整性检查

属性完整性检查包括属性结构（含数据表级、字段级）检查、管点类型编码错误检查、编号错误检查、空值错误检查、格式错误检查、标准值错误检查、计算错误检查、关联错误检查、引用完整性错误检查、单表逻辑检查等功能。

选择待监理检查的数据，系统即自动根据规则开始进行属性完整性检查，检查完成后，会将监理过程和结果写入日志文件中，同时可详细查看检查出的错误，并可在图上进行定位。

属性完整性检查主要针对单幅的普查管线或竣工管线数据内部进行检查。

（2）属性重叠性检查

检查是否有相同属性（主要字段相同）的数据，重叠性检查的对比数据可以是：

两个MDB文件代表的管线（管点）数据的比较、MDB文件和SDE数据的对比以及两个SDE图层数据的对比。

例如检查管线信息表中是否存在管点编号一致的管点数据，检查管段信息表中是否存在起点编号和终点编号均相同的管线，如果发现存在问题，则将结果写入日志文件，并可方便查询定位，以便于修改完善。

属性重叠性检查主要针对单幅的普查管线或竣工管线数据内部进行检查。

（3）接边检查

针对分幅提交的综合管线普查数据（竣工数据），检查相邻图幅的管线数据是否符合编号要求、坐标范围是否合理、跨图幅的管点管线数据的连通性是否合理等项目。

（4）重复点校验

对不同修测工程的数据通过设置容差来判断有无重复点的情况存在，如果存在，则可以选择查看详细信息，进行基本的更新操作，可以选择保存检验的日志信息。

4.辅助纠错

除了针对本次提交的普查或竣工管线数据进行检查之外，还要考虑本次提交的管线数据与现势库中已有的管线数据的比对检查，避免一份数据重复导入多次或是重复导入一些管点和管线。

具体检查时，将与现势库中的SDE数据相连，设定一定的采样检查比例，检查提交的数据范围内在现势库中是否有相同的管点数据（包括管点编号、管点类型、平面X/Y坐标、高程值等），避免重复导入。

5.管线成图

要求在监理过程中可生成管线、管点的矢量图形数据。

管线普查或竣工测量提交的管线中间文件一般采用的是MDB格式，是以属性表形式记录管点、管线的属性信息。

为了直观查看本次提交的数据、方便管线监理错误的定位，所以在监理过程中设置了选项，可以选择生成管点、管线图形。

由于管线图形生成过程耗时较长，所以一般建议在第一遍监理检查时，可以不选此选项（不选对监理过程不影响，但会大大提高监理速度），待发现某些图幅有监理错误后，则可再次执行监理过程，同时生成管点、管线图形。

生成的图形是以ArcGIS的GeoDatabaseMDB格式存放，可在查看生成图形功能界面中具体查看。

6.查询

要求所有监理结果应保存在txt和excel文件中，能够方便打开监理结果文件进行查询。

能够查看各类错误的详细内容，并快速定位到各条出现问题的记录；在生成图形的情况下，可实现错误记录在图上的快速定位，做到图文联动，便于修改错误。

7．统计

针对各类监理错误，进行错误数据量的统计，方便查找管线数据质量存在的主要问题。

8．工具条

系统提供了方便快捷的工具条，方便系统操作。

5.2地下管线数据入库管理系统

管线数据入库管理系统是为XX管委会规划建设土地局管线数据入库、更新、管理而定制的数据库管理系统，使用该系统可以方便的对管线信息进行浏览、编辑、输出、更新以及备份与恢复等数据管理操作。

主要包括：

管线数据导入、入库数据检查、数据入现势库、管线数据接边、CAD图形导入、属性编辑、查看入库日志、数据备份、数据恢复等功能。

图3地下管线数据入库管理系统功能图

功能点说明：

1.数据导入

要求提供管线普查数据文件、竣工测量数据文件的数据转换、入库功能。

要求按照入临时库——>数据检查——>入现势库的流程进行两级数据入库，中间增加数据检查过程。

2.入库数据检查

提供对入临时库的管线数据的检查功能，其中要求实现数据的重叠性检查，避免数据重复导入，检查结果将有提示信息，不合格的将退回修改、重新导入。

3.数据入现势库

选择经入库检查合格的临时库数据集，将数据导入到现势库中。

入现势库可以是按照增量方式入库；也可以是首先删除待入库的临时库记录所对应空间范围的管线现势库中的数据，这部分数据将转入历史库中；然后将临时库数据导入，实现数据的更新。

4.管线数据接边

在管线普查和竣工测量过程中，提交的管线数据一般来说是分幅保存的，在入到管线现势库后，为了完成管线的连通性分析、爆管分析等管线网络分析功能，就必须对管线数据进行接边。

管线数据接边主要是指针对管线的线要素在指定边界内进行接边处理，以达到管线数据连续无缝存储的目标。

管线数据接边功能包括管线的线要素的连接以及拓扑关系和属性信息的处理等、接边报告的输出等。

5.CAD图形导入

提供综合管线数据CAD图形文件的导入功能。

由于管线普查或竣工测量时，均需要提供CAD格式的管线综合图，这部分数据有时需要导入作为参考图形。

CAD图形导入功能可以读取管线CAD文件的图层、SDE临时库的Dataset数据集的分层，然后以拖动方式进行匹配，配置方案还可保存起来供下次导入CAD图形时直接使用。

CAD图形导入也有增量方式导入和非增量方式导入两种方式。

6．属性编辑

提供管线和管点相关属性数据的编辑功能。

选择管线或管线，在属性编辑窗口编辑修改属性信息，确认后保存。

7.查看入库日志

对整个入库过程将有日志记录下来，并可设置条件进行查询。

8．数据备份

将该次修测工程之前的现状数据进行图形和属性的备份。

5.3地下管线综合应用系统

管线综合应用系统采用C/S架构，包括系统调图、地图操作、查询统计、管线分析、管线应急功能。

系统主要实现管线数据的综合应用。

图4地下管线综合应用系统功能图

功能点说明：

1．系统调图

在系统中提供了七种调图模式可供选择：

按图幅调用、按道路调图、当前窗口调图（手动）、当前窗口调图（自动）、划定区域调图、选中面要素调图、全图层加载。

系统缺省为全图层加载模式。

2．地图操作

（1）图形浏览

包括地图窗口的放大显示、缩小显示，并可以进行任意方向漫游，改变窗口位置；另外还有无级缩放和局部放大功能。

（2）前一视图/后一视图

系统中将记忆用户操作后地图窗口的显示范围，并可按照前一次／后一次操作的显示范围显示地图。

（3）鹰眼图定位

系统弹出一个比图形窗口范围大的鹰眼窗口，窗口内显示的是相关的索引地图。

可以在鹰眼窗口点击需要切换的位置，可以实现在地图上快速移动，同时达到快速定位的目的。

（4）全图查看

按照全区范围显示地图，查看XX范围的地图。

（5）地名定位

在地图操作过程中，除了对图形进行浏览之外，还可提供各种方式的查找定位工具，将地图窗口的位置快速切换到需要查询的地图信息的位置，便于进行进一步的查询。

其中地名定位功能是通过输入地名，将地图窗口定位到需要查询的位置；道路定位功能是可以通过输入道路的名称，快速定位到该道路所在的位置。

（6）书签定位

用户可以将自己感兴趣的地图范围保存为书签，然后下次可以直接选择书签，快速定位到该书签对应的地理位置范围。

3．查询统计

（1）属性查询

在地图窗口直接点击管点或管线，可以查看该管点、管线对应的属性信息。

（2）属性的各种组合条件查询

在条件查询框中，可以输入多项属性查询条件，如管线类型、坐标、管径大小、埋藏年代等，然后进行组合查询。

（3）空间查询

空间查询功能主要是在地图窗口提供的GIS分析功能，包括缓冲区分析、空间关系分析等功能。

缓冲区分析是指对图上选中的点要素、线要素、面要素按照设置的距离值生成缓冲区，并进行分析。

空间关系分析是指按照图形要素间的空间关系，分析相关的空间对象。

分析方式包括相交、包含、穿越等。

（4）图属互查

实现图形数据和属性数据的相互查询，既可由图形查询到属性，也可由属性定位到图上要素。

（5）管线长度统计

按照管线类型、建设年限、报批年限、材质、管径大小、道路等统计在指定区域内的管线长度，并将结果分类显示。

（6）管点个数统计

按照权属单位、建设年限、报批年限、管点类型等统计在指定区域内的各类管点的个数，并分类。

（7）多媒体查询

用户可以在管线或设施上挂接照片，并通过点击管线或设施加以查看。

（8）空间统计

统计通过矩形或者多边形方式所选择范围内的管线长度、管点个数等信息。

（9）统计结果输出

以统计图表或Excel的形式输出统计结果。

3．管线分析

（1）横剖面分析

通过鼠标拖动形成剖面线，根据剖面线所截到的管线、道路线等要素，按照空间关系绘制出管线横剖面图。

在横剖面图上可以直观了解各管线在横断面上的分布位置，从而分析在同一断面内各管线在垂直位置上的相互关系以及与道路中心线、道路边线的关系。

生成的横断面图示例如下图所示。

（2）纵剖面分析

通过矩形范围选定单条管线，或是依次选择单条管线的各个管线段，确定后形成该管线的纵剖面图，可以从图上直观分析该管线在不同管段的纵断面上的位置关系。

（3）扯旗标注

包括管线标注、管点标注、各类分析结果标注等，并对标注位置、内容等能修改和删除。

（4）最小水平间距分析

在地图上选择框定区域内的多条管线，分析各管线之间在水平方向的最小间距是否符合国家管线标准规范的要求。

（5）垂直净距分析

在地图上选择框定区域内的多条管线，分析管线交叉点处各管线的埋深及管线之间的垂距是否达到国家管线标准规范的要求。

（6）覆土深度分析

按照规范库中的规范标准检测管段的埋深（覆土深度）是否符合规范要求。

（7）连通性分析

在图上找出与选中管线相通的所有同类管线。

4．管线应急

（1）爆管分析

爆管分析功能是指针对燃气、热力和自来水等管线，提供当某段管线出现爆管或故障时，给出合适的关阀方案。

该功能正确运行的条件是首先对这些管线数据（燃气或自来水管线等）建立拓扑网络，从而依据管线网络分析功能，在给定爆管点后快速生成整个管网中必关或包含可关阀门的方案，在图上直观显示影响范围图，同时在列表中依次列出可能影响的管线段和管点。

（2）缓冲区分析

对选定的管点或管线，以一定的半径作为缓冲，对缓冲区域内设备的类型及数量进行统计并以某种填充样式填充，最终把统计结果以表单的形式显示出来。

5.4地下管线三维应用系统

系统提供三维管线模型驱动工具，其能够加载二维GIS格式的管线数据、数据表格式的管线数据，并自动生成管线、管点、辅助设施的模型等，并叠加到三维场景中，实现三维管线数据、三维地表数据以及城市景观数据的一体化管理，提供全三维形式系统用户界面，实现三维观察、查询功能，实现三维的缩放、任意角度观察、单管追踪、管道漫游，用户可以在一个虚拟真实的全三维环境中，清晰明了观察各管线的具体走向和属性信息，查看管线与建筑、道路和其他管线的相对位置等。

1.三维视图操作模块

（1）地下管网浏览

系统可以在地下模式对三维管网进行浏览漫游。

利用综合管网的三维空间信息和相关的属性信息，包括位置、方向、角度、直径、接口点等信息为用户提供所需的三维视景环境数据环境信息。

在三维场景中，可实现视图任意缩放、平移、视点变换、角度旋转等操作。

图：

地下管线漫游浏览

（2）抬升管线

系统支持输入抬升地表的数值，将管线抬升至地表以上，方便查看管线属性。

（只是抬升视觉效果，管线的“埋深”等属性值不变）。

（3）地表透明度调整

系统支持调整地表透明度以显示管线，方便查看管线与建筑的位置关系。

（4）开挖地表

选定一个区域，能挖去地表，显示地下管线。

此模块为用户提供挖地工具，使用户直接对地形进行修改，同时还能在施工地点加载管线模型，模拟管线布设后的情况，制定合适的施工规划。

图5-68地形挖洞分析

2.管线分析操作模块

（1）横断面分析

选取横截面，显示管线位置，获取选定路径的断面分析数据及剖面信息，并形成可打印图片。

根据管网记录的地理信息以及地形图数据，自动生成管网的横断面图、纵剖面图。

也可根据管网相互的连接关系自动生成管网的三维立体图，用户可根据自己的需要选择观察任意位置和任意方向的管网参数属性信息。

横剖面分析：

通过鼠标拖动形成剖面线，绘制出管线横剖面图，在横剖面图上，可以分析各管线在垂直位置上的相互关系。

纵剖面分析：

通过矩形范围选定单条管线，形成纵剖面图，分析管线在纵剖面上的位置关系。

图：

断面图

（2）连通分析

分析设施之间的连通关系，检查哪些设施之间存在拓扑。

帮助用户查看管线与其他管线连接的情况。

系统将给出连接列表并在三维场景中展示。

（3）排水流向分析

根据自流管线前点和后点的高程值或方向字段，分析该管线的流向，帮助用户查看选定范围内的排水管的水流流向，系统根据管子两端的高度差，判断水流向并在三维场景中标明，用户可以方便的查看。

（4）爆管分析

依据管网的拓扑关系，自动在爆管点搜索需要关闭的阀门，显示阀门信息，显示阀门卡片和爆管点处的现场维修图。

（5）影响范围检测

主要帮助在开挖路面施工前，了解可能影响的其他地下管线，从而避免在维修某种管线时，挖断同一区域的其他管线。

3.管线查询统计模块

（1）属性查询

能对管线、接口等属性值进行点击查看。

（2）统计分析

能根据管线的材质、管线类型、管径范围等属性进行查询，点击可直接定位，并高亮闪烁显示。

4.二三维管线联动

支持在系统中显示二维管线数据和三维管线数据两个窗口。

实现二三维数据联动。

系统提供管线二、三维数据的综合管理功能，能实现二维管线数据的监理入库、竣工验收及修侧更新数据的实时更新,并提供管线三维模型的更新与维护管理功能。

5.区域埋深检测

提供任意区域范围内地下管线埋设深度是否符合相关规范的检测功能。

系统将根据用户自定义的规则库，判断出任意区域范围内的管线埋设不符合规则的管线。

6.管线量测功能模块

能测量管线的水平净距、垂直净距，分析结果可导出文档。

水平净距分析：

分析管线交叉点处各管线的埋深及管线之间的水平方向的最小距离是否符合国家管线标准规范的要求。

垂直净距分析：

分析管线交叉点处各管线的埋深及管线之间的垂距是否达到国家管线标准规范的要求。

7.三维管线编辑模块

系统能进行三维管线的创建，实现管网数据的管理。

在综合管线三维场景中能实现管线线段的自动创建功能，使管线直观的展示在真实的地形环境中。

对已入库的管网数据，系统提供了简便高效的编辑功能，实现管网以及相关设备专业空间数据和属性数据的输入编辑，从而直观地构造整个网络，建立与网络元素相关的属性数据库。

设施编辑功能实现对三维设施的创建、删除、形态编辑、风格编辑、属性编辑、拓扑编辑等，可实时的对三维设施数据进行编辑修改，实现三维设施数据的动态更新。

对已入库的管网数据，系统提供了简便高效的编辑功能，实现管网以及相关设备专业空间数据和属性数据的输入编辑，从而直观地构造整个网络，建立与网络元素相关的属性数据库。

⏹创建设施

可以创建一个新的设施到当前指定的图层中，可创建线状设施、点状设施等。

⏹删除设施

可以对场景中选定的设施进行删除，删除其二维数据与三维数据。

⏹风格编辑

可以对选定的设施类型的风格进行修改。

⏹设施形态编辑

可以对选定的设施的位置、旋转角度、缩放、管径形态等进行编辑。

分为点状设施编辑和线状设施编辑。

⏹设施属性编辑

可以编辑修改场景中现有设施的属性内容。

5.4运维管理系统

运维管理子系统为地下管线信息系统的其他几个子系统提供整体的运行维护支持，本系统由机构管理、业务管理、地图管理、查询统计管理、系统工具五部分组成。

图5运维管理系统功能图

功能点说明：

1．机构管理

包括部门定义、岗位定义、人员定义、功能权限定义（调图管理、数据监理、更新入库、数据浏览、数据输出打印等）、区域权限定义、图层权限定义（