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摘要：本文主要根据一些GIS的方法原理，并结合系统设计的方法，简单介绍了一下城市地下管线信息系统的建立，管理等方面的内容，主要介绍了系统建立所需的硬件，软件，管理方法，数据及其更新，系统所需的基本功能等等
关键字：管线，mapinfo,mapbasic,地理信息系统（GIS）,管线数据，数字化
中图分类号：U279文献标识码： A
城市地下各类管线是一个城市重要的基础设施，也是城市赖以生存和发展的物质基础。但遗憾的是，由于多方面的原因，我国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。为改变现状，为施工单位提供准确可靠的地下管线的分布、走向、埋深及相关专业信息已成为有关市政部门和专业管线单位高度重视并迫切需要解决的重要问题。
1.现状
我国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当务之急业管线，满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为当务之急。
2.GIS在地下管线中的应用
GIS系统应用的基础是带拓扑关系的地形实体要素和管线实体要素由于存在拓扑关系，因此可进行空间查询和空间分析、叠置分析等。因此GIS系统更适用于地形图、综合管线图的应用和管理。并且将地下管网信息与城市基础地理信息融合在一起，建立各种应用模型，如城市给水管网可靠性分析模型。城市污水管网流量设计模型、可行性管径优化设计模型、电力输配电模型等，实现信息共享，为城市的规划、建设和管理服务，是城市地下管网信息管理的目标和发展趋势．
3.管线系统开发的一般流程
根据软件开发的经验来说，开发地下管线流程一般可分为以下几点：
(1) 系统分析，包括功能分析和性能分析；
(2) 系统设计，包括总体结构设计、数据组织和分层、数据库设计、功能模块设计、接口设计、网络设计等；
(3) 系统实施，包括设计方案评价、项目组织管理、项目实施计划、程序设计、样板区试验、系统安装和调试、文档编制等内容；
(4) 系统评价，即包括按有关软件测试文件，对系统进行功能和性能两方面的测试；
(5) 系统维护，一方面是编写维护规程，配备维护人员，对系统的功能和性能进行日常管理，保证系统正常运行，另一方面也指保持系统信息的现势性和系统的先进性。
4.设计的方法
建立一个良好的GIS应用所应遵循的规律是GIS开发设计方法所要研究的问题。目前，最为常用的GIS设计方法主要有结构化系统分析方法、原型法和面向对象的分析与设计。
结构化系统分析方法是采用自上向下，划分功能模块，逐步求精的一种系统分析方法。我们所开发的系统采用原型法的方法，其基本思路是所首先在未完全弄清楚需求之前，通过一个原型化的设计环境，能迅速地建立起原型系统，也就是先完成的一个外壳的文本，把许多用户界面如屏幕格式和报告等尽快做好，以获得用户的批准。然后，在原型化环境上能方便地对原型系统进行大量的修改、扩充和完善，即进一步做数据基础等细化深入工作。原型法的工作流程如下：
与结构化方法相比较，原型法的优点为：(1)开发周期短，费用相对较少；(2)提倡用工具进行系统开发，不但能快速形成原型系统，而且灵活性和可维护性都比较好；(3)提供原型系统给用户，使得用户的参与更实际、更富建设性。其缺点为：(1)用户已经看到了系统的外形但不理解为什么最终的系统还要花很长的时间，甚至认为原型系统建立如此之快，进而会对系统提出更多新的要求，使得系统的开发时间和开发费用无法控制。(2)由以上可知，原型法的工程管理和费用预算都比较困难，需要有足够的经验，细致的分析才能保证按期按质的完成。面向对象的分析与设计方法认为世界是由各种”对象”组成,复杂的对象可由相对比较简单的对象以某种方式组成。该方法因更符合人们对客观事物的认识过程，正越来越为软件开发者所采用。
4.管线系统设计
4.1 设计的详细步骤
4.1.1一个系统的设计初期首先要考虑到以下几点：
1 通用性
数据预处理作为一各独立的模块，数据的分层和属性的定义遵循建设部和国家科委各项相应的规范,使软件系统具有通用性。
2 现势性
系统投入运行以后，要及时把管网的改造和新建的信息输入计算机，以实现GIS系统数据的动态更新，这需要相应管理机制和措施相配套。
3 可操作性
系统的操作使用要尽量简单，用户界面友好，采用(1)直观自然的操作(2)符合公认标准的快捷键(3)整洁美观的屏幕(4)风格一致的屏幕设计(5)较高的容错性(6)完整的容错性(7)用户拥有控制权(8)预测用户行为并对用户进行指导
4 可扩展性
在系统结构设计时，要考虑系统的可扩展性，以满足系统进一步的发展和建立城市地理信息系统的需要
5 安全性
系统要有使用权限控制，对数据要有加密措施。
4.1.2确定系统功能和结构
现在开发一个地下管网系统可以考虑具备以下的一些功能：
地形图建库及管理：在已编辑好的每幅底图的基础上，对其建库并进行分幅，合幅，剪裁，接边等处理，实现不同的地域，不同信息的分离，抽取与汇聚输出。
管网信息输入：管网空间信息可采用键盘，鼠标，数字化仪直接输 入，也可以利用扫描仪扫描矢量化后，通过转换程序转换成管网空间格式数据；管网属性信息通过ODBC可与任何一种商用数据库进行连接。
信息查询：提供由图元检索属性及属性的条件检索功能。
条件检索：提供对管点，管段及管线专业属性和条件检索功能，检索条件可由用户与系统交互式设定。
区域检索：提供对任意区域管网信息的检索输出（其结果可为成果表或管线成果图表）。
断面分析：系统可产生任意管线的纵断面图，也可产生任意切面的横断面图。
事故处理：爆管发生后迅速查找需关阀门及受影响用户，输出抢修单及闸闸门卡片。
立体查询：给定矩形范围和任意旋转方位，可直觀显示该范围内管网的立体空间分布，并可直接查询管网各图元的专业属性信息。
资源分配：通过在管网中指定若干资源汇集点并指定其资源存有量，系统可以模拟从这些汇集点向外流动，分配给各个管段的过程，从而向和户清晰显示资源（如水，煤气）在整个管网中的流动和消耗状况，可用于管网效率评估和改扩建方案的选择。
空间分析：提供空间迭加
信息输出：可以提供文字，表格，图形，图像等多种输出手段。
统计分析：按管线，网段，网线属性分类统计，以表格，直方图，饼图等方式输出。
4.1.3 数据的获取、存储、处理
◆ 数据收集和生产
综合管线信息系统以城市的道路为载体，以地下的各类管线（热力、自来水、雨水、污水、煤气管线）为重点管理对象。数据是本系统的核心，数据的状况对系统目标的影响很大。市建设局需要根据现有数据的状况对地下的各类管线进行了全面普查探测。地形数据由测绘部门提供，基本图幅比例为1：1000。
◆ 数据组织和规范化
为了便于管理和应用开发, 整个信息系统被划分成一些子系统, 与此相应, 数据库也被划分为若干子库: 地形数据库、各类管线数据库等。具体按如下方式进行组织:即“纵向分层，横向分块”，纵向分层指按数据的性质分类, 性质相同或相近的归并到一起, 形成一个数据层。横向分块指按数据空间分布将数据划分为规则的或不规则的块。
数据分层还需考虑如下的原则：
(1)分层时要考虑数据更新的问题, 因为更新一般以层为单位进行处理, 所以应考虑将变更频繁的数据分离出来。
(2)分层时要考虑数据量的大小、各层数据的数据量最好比较均衡。
(3)要尽量减少冗余数据。
对于管线信息系统，数据在横向上按地形图的分幅单位处理即可。地形和管线的属性数据描述按国家建设部和中国城市规划设计院有关规范，汇同用户的习惯和使用需求确定。
结语
城市地下管线综合，对于城市规划、城市建设与管理都是很重要的。综合的目的是为了合理地利用城市用地、综合确定城市工程管线在城市地上、地下空间位置、避免工程管线之间及其与相关建筑物、构筑物之间相互矛盾和干扰，为各工程管线工程设计和规划管理提供依据。尤其在一个新规划区、城市管线工程种类繁多，各有一定技术要求，一般分别由专业单位设计或施工。如何使这些管线工程在空间安排上、在建造时间上很好地配合而不发生矛盾，这不是某个专业单位所能解决的，需要城市规划部门予以综合解决。
参 考 文 献
１、地理信息系统概论，黄杏元，汤勤 1989，高等教育出版社
２、mapbasic操作手册
3、城市规划中的工程规划，王炳坤，天津大学出版社
关键字：管线，mapinfo,mapbasic,地理信息系统（GIS）,管线数据，数字化
中图分类号：U279文献标识码： A
城市地下各类管线是一个城市重要的基础设施，也是城市赖以生存和发展的物质基础。但遗憾的是，由于多方面的原因，我国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。为改变现状，为施工单位提供准确可靠的地下管线的分布、走向、埋深及相关专业信息已成为有关市政部门和专业管线单位高度重视并迫切需要解决的重要问题。
1.现状
我国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当务之急业管线，满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为当务之急。
2.GIS在地下管线中的应用
GIS系统应用的基础是带拓扑关系的地形实体要素和管线实体要素由于存在拓扑关系，因此可进行空间查询和空间分析、叠置分析等。因此GIS系统更适用于地形图、综合管线图的应用和管理。并且将地下管网信息与城市基础地理信息融合在一起，建立各种应用模型，如城市给水管网可靠性分析模型。城市污水管网流量设计模型、可行性管径优化设计模型、电力输配电模型等，实现信息共享，为城市的规划、建设和管理服务，是城市地下管网信息管理的目标和发展趋势．
3.管线系统开发的一般流程
根据软件开发的经验来说，开发地下管线流程一般可分为以下几点：
(1) 系统分析，包括功能分析和性能分析；
(2) 系统设计，包括总体结构设计、数据组织和分层、数据库设计、功能模块设计、接口设计、网络设计等；
(3) 系统实施，包括设计方案评价、项目组织管理、项目实施计划、程序设计、样板区试验、系统安装和调试、文档编制等内容；
(4) 系统评价，即包括按有关软件测试文件，对系统进行功能和性能两方面的测试；
(5) 系统维护，一方面是编写维护规程，配备维护人员，对系统的功能和性能进行日常管理，保证系统正常运行，另一方面也指保持系统信息的现势性和系统的先进性。
4.设计的方法
建立一个良好的GIS应用所应遵循的规律是GIS开发设计方法所要研究的问题。目前，最为常用的GIS设计方法主要有结构化系统分析方法、原型法和面向对象的分析与设计。
结构化系统分析方法是采用自上向下，划分功能模块，逐步求精的一种系统分析方法。我们所开发的系统采用原型法的方法，其基本思路是所首先在未完全弄清楚需求之前，通过一个原型化的设计环境，能迅速地建立起原型系统，也就是先完成的一个外壳的文本，把许多用户界面如屏幕格式和报告等尽快做好，以获得用户的批准。然后，在原型化环境上能方便地对原型系统进行大量的修改、扩充和完善，即进一步做数据基础等细化深入工作。原型法的工作流程如下：
与结构化方法相比较，原型法的优点为：(1)开发周期短，费用相对较少；(2)提倡用工具进行系统开发，不但能快速形成原型系统，而且灵活性和可维护性都比较好；(3)提供原型系统给用户，使得用户的参与更实际、更富建设性。其缺点为：(1)用户已经看到了系统的外形但不理解为什么最终的系统还要花很长的时间，甚至认为原型系统建立如此之快，进而会对系统提出更多新的要求，使得系统的开发时间和开发费用无法控制。(2)由以上可知，原型法的工程管理和费用预算都比较困难，需要有足够的经验，细致的分析才能保证按期按质的完成。面向对象的分析与设计方法认为世界是由各种”对象”组成,复杂的对象可由相对比较简单的对象以某种方式组成。该方法因更符合人们对客观事物的认识过程，正越来越为软件开发者所采用。
4.管线系统设计
4.1 设计的详细步骤
4.1.1一个系统的设计初期首先要考虑到以下几点：
1 通用性
数据预处理作为一各独立的模块，数据的分层和属性的定义遵循建设部和国家科委各项相应的规范,使软件系统具有通用性。
2 现势性
系统投入运行以后，要及时把管网的改造和新建的信息输入计算机，以实现GIS系统数据的动态更新，这需要相应管理机制和措施相配套。
3 可操作性
系统的操作使用要尽量简单，用户界面友好，采用(1)直观自然的操作(2)符合公认标准的快捷键(3)整洁美观的屏幕(4)风格一致的屏幕设计(5)较高的容错性(6)完整的容错性(7)用户拥有控制权(8)预测用户行为并对用户进行指导
4 可扩展性
在系统结构设计时，要考虑系统的可扩展性，以满足系统进一步的发展和建立城市地理信息系统的需要
5 安全性
系统要有使用权限控制，对数据要有加密措施。
4.1.2确定系统功能和结构
现在开发一个地下管网系统可以考虑具备以下的一些功能：
地形图建库及管理：在已编辑好的每幅底图的基础上，对其建库并进行分幅，合幅，剪裁，接边等处理，实现不同的地域，不同信息的分离，抽取与汇聚输出。
管网信息输入：管网空间信息可采用键盘，鼠标，数字化仪直接输 入，也可以利用扫描仪扫描矢量化后，通过转换程序转换成管网空间格式数据；管网属性信息通过ODBC可与任何一种商用数据库进行连接。
信息查询：提供由图元检索属性及属性的条件检索功能。
条件检索：提供对管点，管段及管线专业属性和条件检索功能，检索条件可由用户与系统交互式设定。
区域检索：提供对任意区域管网信息的检索输出（其结果可为成果表或管线成果图表）。
断面分析：系统可产生任意管线的纵断面图，也可产生任意切面的横断面图。
事故处理：爆管发生后迅速查找需关阀门及受影响用户，输出抢修单及闸闸门卡片。
立体查询：给定矩形范围和任意旋转方位，可直觀显示该范围内管网的立体空间分布，并可直接查询管网各图元的专业属性信息。
资源分配：通过在管网中指定若干资源汇集点并指定其资源存有量，系统可以模拟从这些汇集点向外流动，分配给各个管段的过程，从而向和户清晰显示资源（如水，煤气）在整个管网中的流动和消耗状况，可用于管网效率评估和改扩建方案的选择。
空间分析：提供空间迭加
信息输出：可以提供文字，表格，图形，图像等多种输出手段。
统计分析：按管线，网段，网线属性分类统计，以表格，直方图，饼图等方式输出。
4.1.3 数据的获取、存储、处理
◆ 数据收集和生产
综合管线信息系统以城市的道路为载体，以地下的各类管线（热力、自来水、雨水、污水、煤气管线）为重点管理对象。数据是本系统的核心，数据的状况对系统目标的影响很大。市建设局需要根据现有数据的状况对地下的各类管线进行了全面普查探测。地形数据由测绘部门提供，基本图幅比例为1：1000。
◆ 数据组织和规范化
为了便于管理和应用开发, 整个信息系统被划分成一些子系统, 与此相应, 数据库也被划分为若干子库: 地形数据库、各类管线数据库等。具体按如下方式进行组织:即“纵向分层，横向分块”，纵向分层指按数据的性质分类, 性质相同或相近的归并到一起, 形成一个数据层。横向分块指按数据空间分布将数据划分为规则的或不规则的块。
数据分层还需考虑如下的原则：
(1)分层时要考虑数据更新的问题, 因为更新一般以层为单位进行处理, 所以应考虑将变更频繁的数据分离出来。
(2)分层时要考虑数据量的大小、各层数据的数据量最好比较均衡。
(3)要尽量减少冗余数据。
对于管线信息系统，数据在横向上按地形图的分幅单位处理即可。地形和管线的属性数据描述按国家建设部和中国城市规划设计院有关规范，汇同用户的习惯和使用需求确定。
结语
城市地下管线综合，对于城市规划、城市建设与管理都是很重要的。综合的目的是为了合理地利用城市用地、综合确定城市工程管线在城市地上、地下空间位置、避免工程管线之间及其与相关建筑物、构筑物之间相互矛盾和干扰，为各工程管线工程设计和规划管理提供依据。尤其在一个新规划区、城市管线工程种类繁多，各有一定技术要求，一般分别由专业单位设计或施工。如何使这些管线工程在空间安排上、在建造时间上很好地配合而不发生矛盾，这不是某个专业单位所能解决的，需要城市规划部门予以综合解决。
参 考 文 献
１、地理信息系统概论，黄杏元，汤勤 1989，高等教育出版社
２、mapbasic操作手册
3、城市规划中的工程规划，王炳坤，天津大学出版社