维普资讯 http://www.cqvip.com 第３０卷第１期 ２０Ｏ７年３月 东华理工 学院学报 ＶｏＬ ３０ Ｎ０．１ Ｍａｒ．２００ｒ７ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＥＡＳＴ ＣＨＩＮＡ ＩＮＳ ⅡＴＵＴＥ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 基于ＡｒｃＧＩＳ的城市供水管息系统设计与实现 吴芳 田为春 ， 刘 荣 ， 毛建华２，（１．东华理工学院地球科学与测绘工程学院，江西抚州 ３４４０Ｏ０；２．江西师范大学科研处，江西南昌３３００２７） 摘要：随着城市的发展，各种城市的生活服务信息资源尤其是供水管线资料落后、管理方式低下，极大的影响了工作效率。 简单介绍了使用ＡｒｃＧＩＳ进行二次开发的相关知识，着重介绍了基于Ｃ／Ｓ模式的城市供水管息系统的详细设计，并给出 了部分应用实例。 关键词：ＡｒｃＳＤＥ；ＡｒｃＥｎｇｉｎｅ；数据库；ＡｒｃＧＩＳ；ｃ／Ｓ；供水管网 中图分类号：Ｐ２０９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—２２５１（２ＯＯ７）０１—０３７—０５ 供水管息系统通过对供水管网系统的数字 化、网络化、可视化，提高系统的运行管理水平和工 作效率（陈述彭等，２０００；雷伟刚，２００２）。目前国外 有许多优秀的供水管息系统平台和软件，如美 国的Ｉｎｔｅｒｇｒａｐｈ公司的ＡＭ／ＦＭ软件实现了在管 息系统中的应用；德国Ｓｉｅｍｅｎｓ公司的设施管理平台 ＳＩＣＡＤ—ＵＴ也广泛的用于电力、煤气、自来水等市政 ２０Ｏ６；姜永发等，２００４），具体的划分如下： （１）基础地形图数据库。基础地形图是系统的 基础数据，是整个系统数据的空间位置参照。包括 区界线、区名标号、铁路、道路、道路中线、道路名标 号、街巷名标号、水体边界线、水体名标号、建筑物外 廊、建筑物名标号、门牌号、房屋结构标号、篱笆、围 墙、图根点、天文点、水准点、三角点、导线点等。 （２）供水管网图数据库。供水管网图层是整个 实施的管理、规划以及分析，但是该平台是基于命令 的，且在很多操作和命令上和常用的ＧＩＳ软件不一 致，因此对使用者的要求比较高。随着ＧＩＳ系统在 复杂性、集成性、并发性等方面的要求不断增加，系 统所需的空间数据量急剧增长，同时用户对空间数 据并发访问的需求也越来越突出（石吉宝等，２０００）。 面向当前地理信息技术与软件发展趋势，结合应用 需求，笔者设计了基于ＡｒｃＧＩＳ的供水管息系统， 该系统采用ＡｒｃＧＩＳ平台，主要功能包括供水管网设 管息系统的核心数据图层。它们不仅要体现各 种管网要素的空间位置信息，而且要可以查询到某 一个空间对象的对应属性信息。供水管网图层包括 普通给水管线、中水给水管线等管线设施和消防栓、 阀门、排水阀、排气阀等管线附属设施。所有图层只 分为两种类型即点层和线层，以Ｐ和Ｌ表示。并按照 一定的规律进行命名，以普通给水管线和阀门为例， 表１即为供水管网数据分层示例表。 表１供水管网数据分层示例表 Ｔａｂ．１ Ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｎｅｔｗｏｒｋ ｄａｔａ ｓｔｒａｔｉｆｙ ｓａｍｐｌｅ 施的管理、运营、供水调度、评估预测、事故抢修等。 １ 系统设计 １．１ 空间数据库逻辑结构设计 图层名称 主要内容 实体类型 层 名 空间数据涉及到地理基础数据和供水管网空间 数据。经过综合分析，系统将空间数据按照数据类 型分为四大类型数据库，每一大类型数据库按照数 据内容和数据特点组织成不同的图层（陈捷等， 收稿日期：２００７－０１—１７ 结合用户需求以及系统应用要求设计要素屙ｌ生 表，以普通给水管线为例，表２为普通给水管线属性 表。 基金项目：国家自然科学基金（４ｏ４ｏｌｏ５ｏ）；江西数字国土重点实验室基金 （ＤＬＬＩ２００５０７） （３）综合管网图数据库。综合管网图数据在整 作者简介：田为春（１９８４一），男，江苏淮安人，硕士研究生，研究方向为ＧＩＳ 理论研究及应用。 个供水专业地理信息系统中起参考作用，主要包括： 煤气管网数据、排水管网数据、污水管网数据、电力 维普资讯 http://www.cqvip.com 东华理工学院学报 ２００７芷 管网数据、电信管网数据等。 表２普通给水管线属性表 Ｔａｂ．２ ＧＳ—ＦＮＯＲＴＮＬＮ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｔａｂｌｅ 属性项名称 英文名称数据类型宽度 备 注 （４）栅格图数据库。栅格图数据主要包括：现有 的１：５００的供水管网现状扫描图、１：２ＯＯＯ的供水管 网现状扫描图等。 １．２空间数据库物理结构设计 系统中数据库的管理方式为集中式管理，且采 用Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ体系。因此，所有的数据都存储在服 务器中，用户通过网络向ＳＤＥ服务器发出各种数据 请求，由ＳＤＥ再对众多用户进行协调，在实现了不同 用户不同权限的身份确认后，再对向后台数据进行 查询、修改等操作。 数据包括空间数据和非空间数据，因此空间数 据和非空间数据的一体化集成管理是数据库设计时 应考虑的问题。当前ＧＩＳ空间数据管理技术和大型 通用关系数据库系统分别对空间数据和非空间数据 的集成管理提出了多种解决方案。本系统采用ＥＳＲＩ 公司的ＡｒｃＳＤＥ作为空间数据引擎，采用Ｏｒａｃｌｅ １０ 作为关系数据库的管理系统，ＡｒｃＳＤＥ与Ｏｒａｃｌｅ的结 合紧密，Ｏｒａｃｌｅ自身也提供了空间数据管理的功能， 因此可以解决空间数据和非空间数据的集成设计需 要。 空间数据在ＳＤＥ中按ＧｅｏＤａｔａＢａｓｅ（地图数据 库） ＦｅａｔｕｒｅＤａｔａＳｅｔ（要素集） ＦｅａｔｕｒｅＣｌａｓｓ（要素 类）三层结构组织。 整个空间数据库的服务可以理解为一个的 ＧｅｏＤａｔａＢａｓｅ。每一个ＧＥＯＤ ｍＢＡＳＥ为地理信息 定义了一个广义的模型。通过对这个广义的地理数 据库的定义和操作，为不同用户的数据模型提供一 套完整的平台。在每一个ＧｅｏＤａｔａＢａｓｅ中可以包含 ＦｅａｔｕｒｅＤａｔａＳｅｔ（ＲａｓｔｅｒＤａｔａＢａｓｅ）和ＦｅａｔｕｍＣｌａｓｓ（Ｒａｓ— ｔｅｒ）两种操作序列与数据结构，ＦｅａｔｕｒｅＤａｔａＳｅｔ的子 集，也可以在ＦｅａｔｕｍＤａｔａＳｅｔ的外边，作为一个 的要素（图１）。 由于涉及到的数据面广，数据量大，操作功能密 集、细致、参与应用的用户类型较多，角色复杂，所以 按照统一的地理坐标实体要素进行分层叠加，采用 面向对象与交互式技术管理空间的每一个实体 （Ｆｅａｔｕｒｅ）。 １．３系统功能设计 系统主要功能由十二个模块组成，包括数据管 理、视图操作、查询检索、数据维护、分类统计、图档 管理、调度管理、用水管理、事故管理、辅助设计、打 印输出及系统维护（图２）。 （１）数据管理。主要包括调图功能和版本管理 功能。①调图操作。当系统加载图层后，就可以通 过调图操作来定位操作区域。系统设计调图方法包 括及“按地名调图”、“按区域调图”及“按图号调 图”。②版本管理。主要设计实现多用户并发维护 操作，解决版本的冲突、合并版本及回存数据库。 （２）视图操作。除了ＧＩＳ基本的操作外主要包 括图层设置和辅助功能。①图层设置。图层的实质 是空间数据库的表的视图，图层设置包括地图图层 设置、标注设置及符号设置。②辅助功能。包括绑 点量算、距离量算、面积量算。 （３）查询检索。主要包括点选查询、区域查询、 条件查询、属性查询、图号检索、查询报表。 （４）分类统计。主要包括：属性统计、按管线口 径统计长度、按设备口径统计、按设备安装年代统计 等功能。用户选择统计参数，系统使用对应的ＳＱＬ 查询语句从数据库中查询到用户所需要的数据，并 返回给用户。 （５）辅助设计。主要包括：缓冲区分析、横断面 分析、纵断面分析、三维图形处理。 （６）事故管理。主要是爆管分析功能。通过爆 管分析功能可以快速、准确的分析出所要关闭的阀 维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期 田为春等：基于ＡｒｃＧＩＳ的城市供水管息系统设计与实现 图１数据存储组织结构图 Ｆｉｇ．１ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｄａｔａ Ｍｅｍｏ￣Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ 供水管网地理信息系统 数 视 查 数 分 图 调 用 事 辅 打 系 据 图 询 据 类 档 度 水 故 助 Ｅ口 统 管 操 检 维 统 管 管 管 管 设 输 维 理 作 索 护 计 理 理 理 理 计 出 护 模 模 模 模 模 模 模 模 模 模 模 模 块 块 块 块 块 块 块 块 块 块 块 块 图２供水管息系统功能图 Ｆｉｇ．２ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ 门和受影响区域，能方便的打印关阀图、阀门卡片图 ＡｒｃＧＩＳ Ｓｅ￣ｅｒ的所有核心组件。使用ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎｇｉｎｅ 及关阀申请报表。 可以创建界面版本（ｓｔａｎｄ—ａｌｏｎｅ）的应用程序，或 ２系统实现与应用举例 者对现有的应用程序进行扩展，为ＧＩＳ和非ＧＩｓ用 户提供专门的空间解决方案。ＡｒｃＳＤＥ是一个用于 ２．１ 系统开发技术路线 访问存储于关系数据库管理系统（ＲＤＢＭＳ）中的海量 系统采用Ｄｅｌｐｈｉ开发语言结合ＡｒｃＥｎｇｉｎｅ进行 多用户地理数据库的服务器软件产品，是ＧＩＳ软件 二次开发，使用ＡｒｃＳＤＥ作为数据库引擎，数据库则 与关系数据库之间的通道，它允许用户在多种数据 采用大型关系数据库Ｏｒａｃｌｅｌ０。 管理系统中管理地图数据，并使所有的ＧＩＳ应用软 ＡｒｃＧＩＳ Ｅｎｇｉｎｅ是一个嵌入式ＧＩＳ组件库。它包 件都能够使用这些数据，ＡｒｃＳＤＥ的引入使得ＧＩＳ中 括构建ＡｒｃＧＩＳ产品的ＡｒｃＶｉｅｗ，ＡｒｃＥｄｉｔｏｒ，ＡｒｃＩｎｆｏ和 可轻松实现多用户操作、工作流和长事务处理（党安 荣等，２００３）。 维普资讯 http://www.cqvip.com 东华理工学院学报 ２００７正 根据需求分析，将系统分离为表示逻辑层、业务 逻辑层、后台数据库层三个不同的层次，各司其职 （赵万锋等，２００４）。表示逻辑负责用户界面及信息 的输入、输出，业务逻辑负责事务处理，后台数据库 整个系统风格与传统的Ｗｉｎｄｏｗｓ风格一致，界 面友好，各个工具栏分布合理。即使没有相关ＧＩＳ 基础知识，只需稍加培训就可以熟练的使用基本功 能。系统界面如图４。 现以爆管分析为例对系统的应用予以介绍。爆 负责业务逻辑中的数据持久保存。三个层次通过网 络分布环境下的标准协议ＴＣＰ／ＩＰ连接，分别对应系 管分析是该管网地理信息系统的重要功能之一，客 统中的应用层、服务层和数据层。 ＡｒｃＥｎｇｉｎｅ客户端 ＡｒｃＳＤＥ客户端 蔓用层 ‘ 艮务层 ＴＣＰ／ＩＰ 暇务层 数据层 ｒ ｝ ７ ＡｒｃＳＤＥ应用服务器 Ｏｒａｃｌｅｌ０数据库 图３供水管息系统总体结构图 Ｆｉｇ．３ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ 图４供水管息系统界面图 Ｆｉｇ．４ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ 户的需求为：如果出现水管爆漏，只要在管线上指定 爆漏点，系统就能用不同的颜色显示出受影响的管 段和地区，给出关阀方案。系统投入使用后，多次用 来进行爆管分析，在数据准确的条件下，系统可以分 析出正确的关阀方案，提高了工作效率。爆管分析 结果见图５。 ３结论 该供水管息系统使用简单、方便，在管线的 普查管理、设计规划、事故处理和调度管理等方面为 用户提供准确、快捷的决策依据，极大的提高了工作 效率，与以往的纸质地图作业相比，节约了大量的人 力资源成本。但是，Ｃ／Ｓ的架构又使得系统对硬件 和网络的要求比较高，为了保证系统运行的速度，对 同一时间使用人数也做出了；此外，数据库的管 理和维护也存在一定的不便之处，有待进一步改进。 图５爆管分析结果图 Ｆｉｇ．５ Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｂｕｒｓｔ ｐｉｐｅ ａｎａｌｙｓｉｓ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第１期 田为春等：基于ＡｒｃＧＩＳ的城市供水管息系统设计与实现 ４１ 理信息系统开发建设［Ｊ］．给水排水，３０（５）：１０５－１０８． 参考文献 雷伟刚．２００２．城市管线信息系统的几个问题［Ｊ］．测绘学报（增刊）， 陈捷，赵春字，彭晓东．２ＯＯ６．基于ＡＭ／ＦＭ／ＧＩＳ的电信管线管理系统 １９１．１９３． 的设计与实现［Ｊ３．测绘科学，３１（２）：７４－７６． 石吉宝，贾力辉．２００６．基于ＡｒｃＥｎｇｉｎｅ的城市供水管息系统的设 陈述彭等．２０００．地理信息系统导论［Ｍ］．北京：科学出版社． 计与实现［Ｊ］．四川测绘，２９（２），１６８－１７１． 党安荣等．２００３．ＡｒｃＧＩＳＳ＆Ｄｅｓｋｔｏｐ地理信息系统应用指南［Ｍ］．北京： 赵万锋，刘南，刘仁义等．２００４．基于ＡｒｃＯｂｊｅｃｔｓ的系统开发技术剖析 清华大学出版社． ［Ｊ］．计算机应用研究，（３）：３０．１３２． 姜永发，阊国年，张书亮等．２００４．基于ＡＭ／ＦＭ的南京市排水管网地 Ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｒｂａｎ Ｗａｔｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡｒｃＧＩＳ ＴＩＡＮ Ｗｅｉ—ｃｈｕｎ ，ＬＩＵ Ｒｏｎｇ ，ＭＡＯ Ｊｉａｎ．ｈｕａ ，ＷＵ Ｆａｎｇ （１．Ｆａｃｕｌｔｙ ｏｆ Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｓｕｒｖｅｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｚｈｏｕ，ＪＸ ３４４０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｎａｎｃｈａｎｇ，ＪＸ ３３００２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｉｔｙ，ｔｈｅ ｄａｔａ ｏｆ ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅ． １ｉｎｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅ ｍｏｄｅ ｆａｌｌ ｂｅｈｉｎｄ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｇｒｅａｔｌｙ ｅｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｈｔｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｏｆ Ｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔａｋｅ ＡｒｃＧＩＳ ａｓ ｐｌａｔｆｏｒｍ，ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｈｔｅ Ｕｒｂａｎ Ｗａｔｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｃ／Ｓ，ａｌｓｏ ｓｈｏｗ ｓｏｍｅ ｉｎｓｔａｎｃｅｓ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ＡｒｃＳＤＥ；ＡｒｃＥｎｇｉｎｅ；ＤａｔａＢａｓｅ；ＡｒｃＧＩＳ；Ｃ／Ｓ；Ｗａｔｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｐｉｐｅｌｉｎｅ
