吉安市城市供水管理信息系统设计研究

摘要：本文根据吉安市的特点，从数据收集整理，数据库建设入手，重点解决爆管分析和断面显示的问题，最终完善整个系统，以利于当地经济社会发展。

关键词：供水管网；数据库；爆管分析；断面显示；广度优先

中图分类号：TV674文献标识码：A

城市供水管网是一个城市非常重要的基础设施,担负着几乎所有的供水输送工作，随着城市的迅速扩张,城市基础设施建设、科学化管理、与和谐发展的矛盾日益突出。

数据库设计和建设

管网资料的科学管理与信息资源的再挖掘是实现供水系统优化设计与优化运行的基础,不仅能够提高效率、增加管网运行、维护、管理的科学性,还能够提高计算及运行的安全性和可靠性,为各种层次上的优化管理和最佳决策提供强有力的保证,将产生巨大的经济效益与社会效益。

我市现有地下供水管线的资料不全,有关资料精度不高或与现状不符,设备资料采用人工方式管理,管理起来极不方便。许多埋在地下的管道信息依靠工作人员的记忆,随着人员的退离或变更，造成管线资料不同程度的缺失。在施工中时常发生破坏其它地下管线,造成突发停水停暖、自来水四溢等严重影响生活生产的事故。在这里关键在于处理好逻辑网络与几何网络的关系，如下表所示：

表1管线数据信息收集分类处理

作业标段标号 79655117   平面坐标（m） 高程（m） 埋深（m）

管线点号 连接点号 管类代码 X Y Z H

QY01 QY102 SS 30009.541 5001.845 65.31 0.75

QY02   SS 30089.758 5079.658 74.59 0.75

逻辑网络：包含了网络的连通性．点QY102与管线（QY01，QY02）连接

QY102

在以上数据收集处理后，为对应GIS的二次开发应用系统，采用 Geodatabase标准关系数据库技术来表现管网信息，并通过数据库管理系统（DBMS）来管理[1]。支持各种DBMS结构和多用户访问，且大小可调整。它定义了在ArcGIS中可以被使用的数据类型，以及针对各类对象的显示、访问、存储、管理和处理。Geodatabase能应用复杂的规则和关系存取、处理各种类型的地理信息数据[2]。

二、系统设计

（一）爆管分析

如何快速准确的明确爆管位置以及利用现有的通信手段通知管理部门和受爆管影响导致用水供应存在问题的用户是个难点。一些学者首先对管网图进行简化及转换，其目的是为了寻求合适算法和以避免无限制循环，只取管网中部分结点，采用深度为2的树，即只有根结点和叶子结点的树，构造完之后，设计算法进行结点的遍历[2]。此方法虽然计算效率高，数学模型简单，但深度为2的树与现实复杂的树状管网形态相去甚远。广度优先算法能更为接近于现实状况，但同样遇到无限循环的问题。为此，利用有向图原理，对部分节点进行打断。广度优先搜索算法会从第一个顶点开始尝试访问所有可能在第一个顶点附近的顶点。其核心思路，这种搜索是逐层进行的，先检查与第一个顶点相邻的层，然后逐步向下检查远离初始顶点的层。第1步：找到一个与当前顶点相邻的未访问过的一个顶点，标记为已访问的，并把它添加到队列中；第2步：若找不到一个未访问过的相邻顶点，则从队列中移除一个顶点，并它作为当前顶点，接着重新开始；第3步：如果队列为空，那么就无法返还到第2步的操作，此时结束，终止运行。其中关键程序有如下：while (PFeatureLayer != null)

{if (PFeatureLayer.Visible != false&(PFeatureLayer.Name.IndexOf("供水管线") >= 0))

{ int count = PFeatureLayer.FeatureClass.FeatureCount(PSF);

if (count > 0

{ pipeLineFClass = PFeatureLayer.FeatureClass; break; }

}

PFeatureLayer = PEnumLayer.Next() as IFeatureLayer; }

（二）断面分析

对于横断面分析，在系统操作过程中，用户只能大致的在图上点取两个点构成一条线段，这条线段实际上很难与图层上道路中心线相交。关键是如何以用户所作的“垂线段”，自动获得道路中心线的垂直线段。在获得垂直线段后，参照所画“垂线”，分别在道路中心线左右两侧，获取等长线段。解决这个问题首先要添加数据包括调取所要分析的管线图层和道路中心线层，并在道路中心线左右两侧分别单击左键点取两个点(a,b)，在单击后两点坐标自动获取，构成线段ab与道路中心线相交(交点为c)，此时c点坐标即可以得到。如果两条平行线构成道路“面”，则在ArcToolboxData Management Tools里找到Features，再利用polygon to line将面转化成线性要素。

而对于纵断面分析，首先单击左键确定某一条管线，该管线包括管径、材料、生产厂家、埋设深度、铺设年代或所属管理片区，程序从数据结构表中查询与目标相匹配管线，接着提取出管线的起止埋深、坡度、管线在水平方向的长度、所在道路名称和高程等字段，从而生成剖面图。在查找管线时，系统访问空间数据库，获取管线图层中与目标管线编号字段一致的管线，并在用户操作界面上闪烁。程序只需读一次数据库便可生成纵断面图，提高了断面图生成的效率。

三、系统其他功能

一个完整的系统还需要有系统管理功能，主要满足不同用户使用权限；图层操作，包括初始化背景层及读取图层信息，并通过循环读取图层中各要素信息；通过用户操作来改变地图的位置和显示范围；属性查询；量算功能，包括距离量算和面积量算两个方面内容；工具栏添加，设置一些经常用到的工具，提高效率。

 参考文献：

[1] Zeiler, Michael，Modeling Our World: The ESRI Guide to Geodatabase Concepts，ESRI PR，2010，56.

[2] 李斌，基于MapObjects的管网关阀搜索算法的设计与实现[C].第六届ArcGIS暨ERDAS中国用户大全论文集（2004），北京：地震出版社，2004： 823-825.