基于GIS的区域空间资源综合管理系统设计

【摘要】PENG Fang1,Li Lijuan1,CHEN Jinghai2 (1.Institute of Computer Application of China Academy of Enginerring Physics Sichuan Mianyang,621900,China; 2.Power Department,China...

摘 要：区域空间资源综合管理系统是利用计算机手段、基于地理信息(gis)系统技术对一独立区域内的各种管网、基础设施等空间资源进行规划管理。在对系统整体设计分析的基础上，利用组件GIS技术设计开发通用框架,在此框架上，完成整个系统的研发。通过该系统实现区域内各种空间数据的共享，为相关部门提供方便实用的信息化平台，提高其工作效率。详细叙述了区域空间资源综合管理系统的通用框架、功能设计及特点。

关键词：地理信息系统(GIS)；区域空间资源综合管理系统；通用框架；组件GIS；空间数据

中图分类号：TP311文献标识码：B

文章编号：1004 373X(2009)02 161 03

Design of Area Spatial Resource Integration Management System Based on GIS

PENG Fang1,Li Lijuan1,CHEN Jinghai2

(1.Institute of Computer Application of China Academy of Enginerring Physics Sichuan Mianyang,621900,China;

2.Power Department,China Academy of Engineering Physics,Mianyang,621900,China)

Abstract：Area Spatial Resource Integration Management System manages all kinds of network of pipeline and capital construction in an independence area using computer and Geography Information System(GIS) technology and so on.Based on overall design and analysis to the system,a general framework using the module GIS technical is developed.On this frame,the research and development are completed on the overall system.The System realizes each kind of spatial data sharing in the region,and provids the convenience practical informationization platform for the correlation department,enhances its working efficiency.This paper expounds the general framework,functional design and features of the system.

Keywords：Geography Information System(GIS);area spatial resource integration management system;general framework;component GIS;spatial data

区域空间资源综合管理系统主要是利用GIS技术对一独立区域的空间资源进行综合管理，如对各类建筑物、构筑物、建设规划、通信、供排水、电力、燃气、电视电缆等空间资源的管理，实现区域内设施管理的科学化、高效化和现代化。这些数据不仅彼此相互关联，且要能与企业ERP、办公MIS等系统有机集成，实现空间设施数据在整个企业的共享。与传统的城市各类管线管理系统相比，区域空间资源综合管理具有领域广、综合性强等特点。

1 系统总体设计

区域空间资源综合管理系统，从结构上分为2个部分：一是以空间地理数据录入、编辑、为主的数据维护部分；二是以空间信息查询和日常业务办理为主的业务管理部分。由于空间数据录入、编辑的复杂性，专业空间数据录入、编辑的数据维护部分大都采用的是C/S体系结构。以空间信息查询和日常业务办理为主的业务管理部分主要是为了方便各相关职能部门以及领导可以方便的进行空间信息查询和日常业务办理，该部分基本采用B/S体系结构，具有使用方便、客户端不需要安装专业应用软件、维护成本低等特点。系统总体架构如图1所示。

2 基于组件GIS技术的通用框架设计

近年来，随着组件技术的成熟，组件GIS由于克服了传统GIS中结构封闭、复杂和价格昂贵等缺点，以其强大的空间数据管理能力、灵活的数据库系统连接方式等优势在近年来得到越来越广泛的应用。组件式GIS的基本思想是把GIS的各大功能模块划分为很多个控件，每个控件完成不同的功能。各个GIS控件之间，以及GIS控件与其他非GIS控件之间，可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS应用。控件如同一堆各式各样的积木，他们分别实现不同的功能(包括GIS和非GIS功能)，根据需要把实现各种功能的 “积木”搭建起来，就构成应用系统。但是一般组件式GIS的控件较多，结构复杂，也就是说，这些“积木”很小，在构造具体系统时比较麻烦，同时，缺乏与非GIS控件之间的结合。为此，在本项目中，基于GeoMedia自动化对象，开发了一套可重用基础地理信息控件库，不仅包括一般地理信息系统中通用的工具如地图操作控制等控件，还包括综合查询、测量工具等综合性控件，运用这些控件，可缩短开发时间，提高开发效率，同时也增强了系统的可维护性。

2.1 C/S结构基础控件库

该基础控件库中的对象分为通用基本地图对象和领域部件两大类，其所有操纵和控制都通过对象的接口进行。对象的接口分为3种，即属性（Property）、方法（Method）和事件(Event)，主要有：ConstDefine，FunctionDefine，MapViewDefine，LayerDefine、ObjectDefine五个单元，对象包括图层控制、地图控制对象、图例对象、几何模型对象，如TMapService、TGeometryObject、Tlayer等，其中TMapService负责图层的控制，包括地图放大、缩小、平移、漫游等；在GIS几何数据模型中,一般有4类空间实体对象：点对象、线对象、面对象、注记对象，TGeometryObject作为这四类地图特征的抽象父类，可以看成是所有空间地物的超类；TLayer负责图层的显示内容控制，其子类包括TRecordLayer，TColorLayer等，结构如图2所示。

2.2 B/S结构框架设计

一般规模的WebGIS系统即使所采用的平台不同在架构上都是大同小异。模块划分上都少不了：权限管理，图库管理，空间数据维护（一般包括查询，分析，编辑），地图出图几个模块。所以设计的框架包括：系统管理、查询统计、地图操作、空间分析及工具、日志管理、资源下载等功能模块。结构框如图3所示。

3 系统功能设计

3.1 专业空间数据维护系统（C/S结构）

区域空间资源综合管理系统根据不同的专业空间数据开发有相应的维护子系统，以满足各类管网资源管理的需求，并部署于不同的职能部门。

各子系统的通用功能主要包括以下几大类：

(1) 专业数据模型建立与专业数据录入。

每个子系统以各自的专业设备（如通信系统的交接箱、分线盒等）为设计单元，设备抽象为点、线、面特征并将其分类，根据各子系统中所管理的不同设备及关联关系，构造整个设施网络的地理拓扑和逻辑拓扑结构，并完成各自相应专业数据的增加、编辑修改等功能。在地图上以“所见即所得”的方式进行管线铺设等操作，以不同样式显示设备类型，实现图形数据和基本信息的一致性、完整性。

各子系统管理的专业数据对象主要是区域内各类管网资源的基本属性、业务能力、管理流程、辅助设施等等，抽象地说，包括区域内各类管网资源的静态配置信息、拓扑信息；区域内各类管网资源的爆管障碍信息；区域内各类管网资源保障信息。

（2）专业分析工具。

根据各子系统的不同需求及专业数据间的关联，完成各子系统的专业分析功能，强大的空间分析功能可以处理管网中紧急事故。系统提供爆管分析、路由追踪等分析功能，采用精确的网络分析可迅速显示各种突发性破坏事件所波及的区域和应控制的上游源头。例如：

在供气管理系统中当一燃气管道发生爆管时，分析应关闭的阀门或最端头的设备，对该设备进行亮化闪烁，分析并在地图上显示所有受影响的燃气管道，同时还可进一步查询这些管道的属性并可生成报表打印。

在消防系统中，可根据报警电话号码，快速查询到报警位置，在电子地图上亮化突出显示报警点的空间位置，显示周围环境并查询对应信息等，并将与起火地点相关的消防信息，如空间位置、建筑道路分布、一定范围危险品的存放、消防设施信息等，以直观的可视化方式呈现在使用者面前，并根据火灾地点辅助确定消防中队和支援中队，以保证决策的准确性、高效性。

（3） 专业数据查询。

该系统提供多种方式的专业数据查询功能，各子系统根据专业数据的相应关联，查找相关的所有专业数据信息，并可进行定位显示，实现了各类专业数据的图表双向查询。可以实现跨专业的资源信息查询，通过管线资源可以查询到它们的承载服务，如光缆上传送的所有电路、通道、用户信息等。

（4） 综合查询统计

综合查询统计

提供统一界面完成对各种地上、地下设施的综合查询，用户可根据需要生成不同的查询条件，获取查询设备的属性特性如型号、规格、数量等，并可对查询结果生成报表打印及地图定位显示。同时提供了用户可订制的查询与统计功能。支持导航树、空间定位以及区域定义等多种方式的资源查询与统计手段。

区域信息统计

统计用户指定区域内设备的信息及管网公里数、管段数、阀井总数、泵站总数、检查井总数等，并可对统计信息进行打印输出。

（5）系统工具。

显示控制工具，分为窗口控制、图层控制、图例显示控制等。

窗口控制 包括漫游、放大、缩小、刷新、整图显示；

漫游 包括手动漫游和自动漫游；

放大 可以按固定比例放大或按区域放大；

缩小 可以按固定比例缩小或按区域缩小；

刷新 重新绘制当前图形窗口；

整图显示 自动将当前图形以最合适的比例全图显示；

图层控制 分层显示（打开或关闭某层）及图层颜色控制；

图例显示控制 显示当前各图层的图例；

系统管理工具 包括用户权限、口令的设置；图纸打印，打印设置通用工具等。

3.2 空间数据查询分析系统（B/S结构）

WebGIS是Internet技术应用于地理信息系统（GIS）开发的产物。GIS通过WWW功能得以扩展，Internet用户可以浏览WebGIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析。WebGIS不仅开拓了地理信息资源利用的新领域，而且为GIS信息的高度社会化共享提供了可能。WebGIS作为数字地球的主要技术依托和载体，已经成为IT领域十分重要的研究方向。该系统选择美国Intergraph公司的GeoMedia WebMap作为WebGIS的基础平台。

该系统在B/S框架上增加了各类专业空间信息的查询与分析功能，系统主要功能包括：各类专业空间信息查询（基础和通信、电力、燃气、供水、排水、供热等等专业数据查询分析）及框架中的查询统计、日志管理、资源下载、地图操作、空间分析及工具、系统管理等功能模块。

4 系统特点

系统采用完全开放的空间数据库结构，利用了先进的数据库技术、数据驱动图形技术、动态显示缓存技术、OLE/COM技术，设计建立的区域空间资源综合管理系统具有下列特点：

（1）全面性。

该系统比较全面地涵盖了区域空间资源管理领域，功能全面，包括了“通信设备管理子系统”、“供电设备管理子系统”、“供气设备管理子系统”、“供水设备管理子系统”、“供热设备管理子系统”、“物业管理子系统”、 “消防设备管理子系统”、“建设规划管理子系统”、“基于Web的空间分析与查询子系统”等多个应用子系统。利用该系统可建成完整而准确的基础地形库，包括地面建筑物、植被、道路、分区等信息；建立比较完整的水、电、气、热、通信等地下管线及相关设备的专业设备数据库，全面的功能和完整的数据，为企业生产的顺利进行提供保障。

（2） 高安全性。

系统从数据库安全机制、数据访问控制、安全审计等多个层面进行数据安全防护，确保了系统安全性。除传统的按角色授权外，可按系统、区域、图层等进行授权，极大地提高了系统的安全性。

（3） 高灵活性。

系统采用组件GIS以及面向对象等先进软件设计开发技术，组态灵活，易于扩展与维护。

（4） 高效率。

通过动态显示缓存DDC技术，使系统可以快速访问存放在数据库中的空间、属性和规则信息，有效提高图形查询、显示效率。

（5） 高可重用性。

系统以组件GIS技术为基础，采用面向框架（平台）的开发思路，在详细分析了应用领域和功能特点的基础上，设计并开发一系列具有一定通用性的组件，并建立了系统基础开发框架。通过该框架的建立，不仅大大提高了系统的开发质量与效率，同时，该基础开发框架还可应用到其他GIS系统开发中。

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作者简介 彭 芳 女，1969年出生，中国工程物理研究院计算机应用研究所工程师。主要从事计算机应用领域的工作。

李丽娟 女，1976年出生，中国工程物理研究院计算机应用研究所高级工程师。主要研方向为软件工程。

陈京海 男，1975年出生，中国工程物理研究院动力部工程师。主要从事动力领域业务分析工作。