扬州GIS系统

一、项目背景扬州市处于我国经济最发达的江苏省，扬州市的数字城市建设工作在全国也处于领先地位。

随着城市化水平的逐年提高，城市的基础建设发展迅速，在城市区域内已初步形成大规模的、错综复杂的综合管网。

近年来，城市的建设与变迁日新月异，各种类型管道的变更速度也在加快，大量的管网资料需要处理，但是传统的手绘制图、靠维护员的记忆管理管网和人工统计、分析的手工管理方式效率低下，很难适应这种快速发展的海量数据管理要求。

由于没有科学地管理好地下管线数据，使得地下管线资料缺漏和出现偏差，对地下管线的分布情况不清，造成盲目施工。

任何一种管线发生故障都会带来重大损失，造成事故的原因固然很多，但最基本的一个原因是地下管线资料缺乏科学性、准确性以及管理模式的落后。

因此必须采用计算机软件技术、硬件技术以及网络技术来改变这种落后的管理状况，使得城市综合管线的管理步入规范化、自动化、科学化的轨道。

随着扬州市燃气管道用户和管网规模的不断扩大，手工的管理模式和管理手段已无法满足“合理规划，科学管理，安全用气，优质服务”的要求。

同时，对于突发事故的应变能力和处理效率也难以适应城市建设高速发展的需求。

集团总公司与各个分公司等下属的各级单位也需要一种更为方便，科学的方式来管理燃气地下管网，实现整个燃气系统的协调与统一。

为此，扬州市燃气集团总公司为了加快改造传统的燃气管网生产管理模式，保障全市的燃气生产和使用的安全，提高管理现代化水平，为企业节能，增效，科技进步提供新技术的手段，决定由天夏科技集团扬州分公司开发“扬州市燃气管网地理信息系统”。

通过将燃气管线等信息以地理位置为基础，与属性数据库相结合， GIS 可以随时提供图形的显示、查询及分析等功能；还可以利用 GIS 提供完善的网络分析模型，结合管网中的阀门、开关等设备的状态、压力等各种信息，实现爆管分析、流向分析、故障分析及提供抢修方案等，使得企业的工作规划、设备管理等实现自动化。

二、系统简介城市燃气输配系统由煤气、液化气和天然气等输送管道组成，是城市市政基础设施之一。

建设城市燃气GIS也是实现城市燃气规划、发展、服务、和管理科学化、规范化、自动化的必由之路。

由天夏科技集团扬州分公司开发的扬州燃气GIS系统，采用新一代GIS平台——XGIS开发，全插件式结构使得该系统的维护、升级都变的十分方便。

燃气GIS系统将管网系统以及用户的空间信息、属性数据、拓扑关系实现一体化管理。

它具备的功能包括：数据输入、存储、动态维护、检索、查询、统计分析；地形及管网的放大、缩小、漫游；管线横断面图、纵断面图的自动生成；管点相对位置的动态标注等。

同时，该系统利用GIS技术建立燃气设施管理、实现燃气管网设施资料管理的电子化和信息化，也为燃气的输配调度、图档管理、管网规划、管网抢修决策、日常运行管理、施工管理以及综合辅助决策等提供现代化处理手段。

三、建设目标扬州市燃气管网地理信息系统建设的总体目标是依托各类先进技术，如：计算机网络技术、空间信息技术等，实现城市燃气管网的数字化、网络化、空间可视化，创新燃气管网管理模式，及时发现处理各类事件管理、进一步提升管网管理水平。

系统建设本着“统一规划，分步实施”的原则分两期完成，各个时期的成果做到成熟一块应用一块，并在实际应用中不断总结经验，完善功能，做到尽善尽美。

具体每一个时期的目标划分如下：1、一期目标·编写“扬州市燃气管网普查作业规范”，指导外业探测作业，并规范外业数据采集结果。

·完成燃气管线地理信息数据库的设计和建库以及数据入库工作。

·建立和实现管线数据的采集，管理，更新机制并完成查询，统计等基本主要功能。

2、二期目标·实现集团范围内的信息共享与信息一致性，完成集团内部局域网的企业应用。

·完成集团与分公司的数据共享与功能集成。

·完成管网设计，分析等复杂功能。

·完成Internet上的信息发布。

四、核心技术1、GIS技术地理信息系统（简称GIS）是指在计算机软硬件支持下，对地理空间数据进行采集、存储、显示、管理和分析的技术系统，它以表示地球表层空间地理现象和事物的地理空间数据和信息为特定的运作对象，广泛服务于公安、规划、房产、电信等行业。

“扬州市城市燃气地理信息系统”中的众多特色功能涉及到GIS中的网络分析，包括爆管分析、连通分析、两点追踪分析、流向分析等。

运用GIS的分析手段可以很容易的对现实世界进行抽象，并得到预期的分析结果，便于公司在设计、施工工作的安排和开展。

2、插件技术插件是一种遵循一定规范的应用程序接口编写的应用程序。

插件通过提供扩展点（Extension Points）以便被其他插件扩展。

JPF（Java Plugin Framework）：一个开源的插件框架（规范库），使用它可确保扬州燃气GIS系统良好的模块化和扩展性，同时可显著降低维护成本。

扬州燃气GIS系统采用JPF框架，其启动示意图如下。

扬州燃气GIS系统的每一功能都是一个插件，都将向外提供丰富的扩展点。

这些扩展点也就是用户需要的开发接口，用户定制的功能按JPF要求放置在适当路径下，既能按上图被初始化和启动。

在插件的基础上扩展插件功能，可谓方便。

那么，如何通过插件技术与已有的系统集成呢？编写一个起桥梁作用的中间插件。

利用扬州燃气GIS系统中的插件提供的扩展点和已有的系统提供的接口，编写一个新的插件，按JPF要求放置，即能实现燃气GIS系统与已有系统的互操作。

3、数据共享技术扬州燃气GIS系统运行时所需的城市基础地形数据来自扬州市数据中心，为确保燃气系统准确运行，设计了“数据导入子系统”（见3.1功能需求），通过它与数据中心提供的登陆系统建立连接，进而享受数据中心的数据更新服务。

下图是扬州共享平台的主要载体：XPub的体系结构示意图。

XPub具有可视化的操作界面，内置数据转换引擎，可直接获取和输出多种主流GIS软件格式。

XPub Service作为伺服器不间断地监听共享单位数据源的变化，实时捕获数据源的变化信息，把变化的数据提交给XPub，进而传输给数据中心（XServer）。

4、行业实体库技术行业实体库的提出和应用是新一代GIS平台软件有别于传统GIS平台软件的重要特征，也是支持用户以“面向对象”方式使用GIS软件的具体体现。

行业实体库的创建以面向对象为前提，以行业应用为基础，从根本上解决了GIS软件与行业结合时的耗时费力问题。

同时，以实体为基本的操作单元，它的属性和动作内嵌其中，在界面中通过对图形的操作轻松实现“所见即所得”。

利用行业实体库技术可以方便地建立和管理燃气管线，引导空间数据库的建立并转入需要的数据。

五、系统设计：（一）系统总体架构设计本系统设计主要依据扬州市燃气管网日常工作的实际情况，以及燃气管理的有关规章制度制定的切实可行的技术方案。

在分析项目现状和需求的基础上，我们提出系统的总体框架需求图如下：系统采用层次结构体系。

整个系统建立在完善的标准规范体系和信息安全体系基础上，自下而上构筑了网络硬件层、数据层、服务层、应用层、用户界面层，各层都以其下层提供的服务为基础。

所有用户采用单点登录的模式，经过系统身份认证和授权后进入系统。

1、网络硬件层网络硬件层是系统运行的物质基础。

系统涉及的网络主要包括燃气内部网、互联网等。

系统涉及的硬件主要包括服务器与网络存储备份设备等。

2、数据层数据层是系统数据存储和管理的中心，由管线数据库、地形数据库、其它数据库等组成。

3、服务层服务层提供了GIS平台应用支撑软件。

这些支撑软件为系统的开发、部署、应用提供了各项应用支撑，简化了系统实施的过程。

GIS平台提供了对地理空间数据的管理、维护、操作、显示、分析和建模等一系列与空间位置相关的服务。

4、应用层应用层即管理平台。

该平台借助应用层提供的应用服务，建立业务所需的各个系统，实现燃气管网管理的数字化。

该层主要包括多个系统的建设。

各系统简介如下：5、用户界面层用户界面层主要包括总公司、分公司两级的系统操作人员等。

用户层提供良好的人机交互界面和在线帮助功能。

6、标准规范体系在系统建设过程中，充分参考各种国家技术规范和行业标准，在技术上和管理上提供标准化依据，标准规范体系是系统正常运行的重要保障。

7、信息安全体系在系统建设过程中，充分考虑各层次的安全措施和安全技术手段，通过软硬件技术和安全管理手段以保证系统在安全稳定的环境中运行。

可通过机房管理、内外网隔离、数据加密、权限控制等安全机制实现对数据和信息的合法化访问。

（二）系统网络总体设计按照应用系统功能设计，我们初步将网络结构设计成型，如图：（三）应用系统总体架构设计扬州市燃气管网地理信息系统采用B/S和C/S相结合的体系结构。

其中管网输入编辑子系统、管网维护管理子系统、事故处理子系统、用户管理子系统、管网WEB发布子系统、用户权限管理系统等6个系统采用B/S体系结构；地形图库管理子系统等1个系统采用C/S体系结构。

·DBMS采用微软的大型关系数据库管理系统MS SQL Server；·空间数据库引擎采用ESRI的ArcSDE；·B/S体系结构部分服务器端采用.NET架构，地图服务器采用ESRI公司的ArcIMS进行开发；·C/S体系结构部分采用ESRI的ArcGIS Engine为GIS开发工具，实现客户端对地图的操作；实现各项功能。

（四）数据库总体设计燃气管网地理信息系统涉及的数据包括空间数据、业务数据、系统运行支撑数据三大类。

空间数据主要以城市基础地形图、管线图、管网专题图等形式存在。

业务数据主要以文档、案卷和多媒体等形式存在，包括结构化数据和非结构化数据，结构化数据主要是指有一定结构，可以划分出固定的基本组成要素，以表格形式表达的数据，可用关系数据库的表、视图表示；而非结构化数据是指没有明显结构，无法划分出固定的基本组成元素的数据，主要是一些多媒体数据。

系统运行支撑数据是指系统运行过程中用到的辅助数据和配置数据。

根据数据的用途和内容，从逻辑上将燃气管网系统数据库划分为多个子库，不同的系统根据需要存取不同的数据库。

在物理存储上，根据性能需求，将不同性质的数据存储在不同的表空间中。