基于iObjects的城市管網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

鐘鳴，王力，王方雄

基于iObjects的城市管網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

鐘鳴，王力，王方雄

城市管網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)是智慧城市建設(shè)的重要組成部分?；赟uperMap iObjects探索了城市管網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)技術(shù)，給出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能及管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫的設(shè)計方案，開發(fā)實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)信息瀏覽、管網(wǎng)信息查詢，管網(wǎng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等服務(wù)功能，為城市管網(wǎng)的信息服務(wù)與管理提供了實(shí)用性軟件工具。

數(shù)城市管網(wǎng)；系統(tǒng)設(shè)計；SuperMap iObjects；GIS

0　引言

城市管網(wǎng)是城市運(yùn)行所涉及的排水、通信、燃?xì)獾裙芫W(wǎng)的總稱，是現(xiàn)代城市正常運(yùn)行的“生命線”［1］?？焖俪鞘谢^程中，地下管網(wǎng)的管理與維護(hù)面臨新的挑戰(zhàn)。城市管網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)（City Pipes Information Service System，CPISS）是智慧城市建設(shè)的重要組成部分，為了提高城市管網(wǎng)信息管理和服務(wù)水平，本文基于組件式GIS技術(shù)來探索CPISS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫建立及功能模塊開發(fā)的解決方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

1　系統(tǒng)設(shè)計

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

CPISS基于SuperMap iObjects［2］組件GIS開發(fā)包，采用層次化設(shè)計思想，總體設(shè)計為3層C/S結(jié)如圖1所示：

圖1　CPISS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

劃分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層與數(shù)據(jù)層。1）表現(xiàn)層是用戶與系統(tǒng)交互的圖形用戶界面，采用了流行的Ribbon風(fēng)格，基于SuperMap iObjects的控件定制開發(fā)，功能界面簡潔且美觀；2）業(yè)務(wù)邏輯層與表現(xiàn)層共同構(gòu)成了系統(tǒng)的客戶端，是系統(tǒng)的主要部分。基于SuperMap iObjects的組件設(shè)計開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了4大功能組件，如圖1所示，各功能組件相互獨(dú)立又彼此提供可調(diào)用API；3）數(shù)據(jù)層采用了空間數(shù)據(jù)庫引擎（SuperMap SDX+）結(jié)合關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（SQL Server）一體化數(shù)據(jù)管理的解決方案。

1.2系統(tǒng)功能設(shè)計

CPISS可為用戶提供城市地上地下管網(wǎng)的動態(tài)瀏覽、信息查詢、信息統(tǒng)計分析以及管網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)等服務(wù)功能如圖2所示：

圖2　CPISS的功能模塊

為城市管網(wǎng)的信息服務(wù)與管理提供輔助決策支持工具。對于繁冗的GIS開發(fā)工作而言，理想的解決方案是一個基于組件的實(shí)用的開發(fā)框架，且該框架允許解決方案提供商或機(jī)構(gòu)內(nèi)部開發(fā)人員快速構(gòu)建行業(yè)專用GIS應(yīng)用軟件。

（1）管網(wǎng)瀏覽功能

管網(wǎng)瀏覽功能包括管網(wǎng)地圖的縮放、平移、全圖顯示、鷹眼，管網(wǎng)數(shù)據(jù)加載與選擇，圖層選擇、管線/閥門等圖層的樣式設(shè)置/屬性表查看，長度、面積的量算，標(biāo)注等功能。

2）管網(wǎng)信息查詢功能

管網(wǎng)信息查詢主要是從管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中查詢檢索管線和閥門的數(shù)據(jù)信息。一種是通過屬性信息模糊查詢到管線或閥門對象，并快速定位到管網(wǎng)地圖中，高亮顯示該對象，以便管網(wǎng)瀏覽或數(shù)據(jù)維護(hù)等操作；另一種是在管網(wǎng)地圖中選擇管線或閥門對象，然后SQL查詢或統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)庫中有關(guān)屬性表中的信息。

（3）管網(wǎng)信息統(tǒng)計模塊

管網(wǎng)信息統(tǒng)計是根據(jù)用戶的各種組合條件從管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中檢索管線、閥門對象的量化數(shù)據(jù)進(jìn)行分門別類的數(shù)理統(tǒng)計分析，將統(tǒng)計分析結(jié)果制作成各種樣式的統(tǒng)計圖或表，以二維或三維的形式展示。

（4）管網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)模塊

管網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)包括對地上地下的管線和閥門對象進(jìn)行的添加、刪除和修改操作。全過程采集交通資產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，與設(shè)施相關(guān)的數(shù)據(jù)信息都作為與實(shí)體資產(chǎn)同等重要的信息資產(chǎn)納入管理［3］。在管網(wǎng)地圖中對選定的空間對象（管線和閥門等）進(jìn)行操作，系統(tǒng)就可自動關(guān)聯(lián)到空間對象的屬性表，修改屬性數(shù)據(jù)，保障管網(wǎng)數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性與準(zhǔn)確性。

1.3管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

SuperMap SDX+是超圖公司基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)開發(fā)的一款空間數(shù)據(jù)庫引擎［999］，它采用幾何網(wǎng)絡(luò)和邏輯網(wǎng)絡(luò)來表達(dá)線性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。CPISS采用SuperMap SDX+設(shè)計建立的城市地上地下管網(wǎng)的管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，一體化集成管理管網(wǎng)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)及遙感影像數(shù)據(jù)等。利用SuperMap SDX+的拓?fù)鋽?shù)據(jù)模型將管網(wǎng)中的管點(diǎn)（閥門、水廠、供熱站、供氣站等）建模為幾何網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)要素，將管線建模為幾何網(wǎng)絡(luò)的邊要素。結(jié)點(diǎn)與邊的連通關(guān)系用邏輯網(wǎng)絡(luò)元素表來表達(dá)，同時也描述了管網(wǎng)中資源（如水、氣等）的流向。

2　主要功能開發(fā)

CPISS基于組件式SuperMap iObjects與C#.Net設(shè)計開發(fā)，主要功能實(shí)現(xiàn)介紹如下。

2.1管網(wǎng)信息查詢功能

管網(wǎng)信息查詢分為空間查詢與屬性查詢兩種方式。①空間查詢：通過Map組件的FindSelection（true）方法獲取管網(wǎng)對象選擇集，然后借助Recordset類將選擇集轉(zhuǎn)化為記錄。先后用Recordset的GetFieldInfos（）與GetFieldValue（）方法獲取數(shù)據(jù)表中字段名與字段值，最后使用DataGridView TextBoxCell將所獲取的字段信息加入到DataGridView控件中，以表格的形式顯示在地圖下方，功能界面如圖3所示：

圖3　空間查詢

②屬性查詢：通過QueryParameter獲取屬性查詢界面上的圖層、字段、屬性值等組合條件，然后使用DatasetVector對管網(wǎng)數(shù)據(jù)集進(jìn)行查詢等操作，通過其方法Query（）將從數(shù)據(jù)庫中過濾得到的查詢記錄交給Recordset，最后采用Selection的FromRecordset（）方法將記錄集對應(yīng)的管網(wǎng)對象呈選中狀態(tài)。

2.2管網(wǎng)信息統(tǒng)計功能

管網(wǎng)信息統(tǒng)計功能可以實(shí)現(xiàn)對管線/閥門的口徑、材質(zhì)、長度、埋設(shè)方式等分類信息的統(tǒng)計分析，并繪制統(tǒng)計圖。首先利用第三方統(tǒng)計圖插件DotNetCharting的Chart接口設(shè)置統(tǒng)計圖的標(biāo)題、橫縱坐標(biāo)、圖表高度等參數(shù)以及統(tǒng)計圖類型等。然后通過SqlStatement獲取管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的所選統(tǒng)計字段，將SQL條件傳遞給SqlDataAdapter獲取數(shù)據(jù)庫中符合條件的數(shù)據(jù)，并緩存在DataTable中。最后通過for循環(huán)進(jìn)行分類統(tǒng)計，最后利用SeriesCollection類設(shè)置統(tǒng)計圖顯示的各項(xiàng)參數(shù)（如柱狀的寬度、顏色等），結(jié)果表現(xiàn)見圖4所示：

圖4　管線/閥門信息統(tǒng)計

2.3管網(wǎng)數(shù)據(jù)維護(hù)功能

隨著網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)模的增大，網(wǎng)管服務(wù)器有的處理能力降低了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可靠性。管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫的更新和維護(hù)是CPISS系統(tǒng)正常運(yùn)行的必要保障，包括管網(wǎng)數(shù)據(jù)的添加、修改與刪除等。通過Datasource選擇圖層，DatasetVector設(shè)置圖層的矢量數(shù)據(jù)集，應(yīng)用Action的CreateLine/CreatePoint方法添加管線/閥門數(shù)據(jù)，并添加到矢量數(shù)據(jù)集中，創(chuàng)建新的管網(wǎng)信息。Action類將管網(wǎng)、閥門等數(shù)據(jù)添加到矢量數(shù)據(jù)集中，如圖5所示：

圖5　管線數(shù)據(jù)維護(hù)

刪除和修改數(shù)據(jù)都要先借助查詢功能選中管網(wǎng)數(shù)據(jù)，顯示在DataGridView中，對DataGridView中的對象屬性進(jìn)行刪除或修改操作，最后更新管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。

3　總結(jié)

國外一些國家對管網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)的探索較早，利用這些管網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)對城市的管網(wǎng)進(jìn)行管理?，F(xiàn)在，這些國家正在研究更為先進(jìn)的管網(wǎng)管理服務(wù)系統(tǒng)，如全國聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)上發(fā)布、自動探測、衛(wèi)星接收、及時傳遞且計算機(jī)智能控制決策的現(xiàn)代化管網(wǎng)信息服務(wù)系統(tǒng)［4］［5］。在國內(nèi)城市的建設(shè)中，隨著地上空間的不斷開發(fā)，可利用的地上空間越來越少，繼而城市地下空間的利用越來越受到重視。而管網(wǎng)作為城市地下建設(shè)重要的一部分，它的規(guī)范化、科學(xué)化和現(xiàn)代化的管理建設(shè)變得越來越迫切。本文基于iObject技術(shù)對城市管網(wǎng)進(jìn)行探索性研究，并設(shè)計開發(fā)實(shí)例系統(tǒng)，將管網(wǎng)數(shù)據(jù)與GIS開發(fā)系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合來對管網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析，為實(shí)現(xiàn)城市現(xiàn)代化建設(shè)和快速發(fā)展提供了有效途徑。

［1］ 馮濤，馬柯，蔡林，謝琳琳.城市綜合管網(wǎng)信息系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)［J］. 陜西理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，28（6）：29-33

［2］ SuperMap圖書編委會.SuperMap GIS二三維一體化開發(fā)實(shí)戰(zhàn)［M］. 北京：清華大學(xué)出版社，2013

［3］ 萬青霖，段碧清，梁瀟，王煒華.海洋工程設(shè)施數(shù)據(jù)化技術(shù)及應(yīng)用［J］.微型機(jī)與應(yīng)用，2014，33（7）：66-70

［4］ 鄔群勇，王欽敏，陳涵，劉大維，基于GIS的供水管網(wǎng)管理與服務(wù)系統(tǒng)［J］.測繪科學(xué)，2006，31（4）：152-154

［5］ 張翔，王方雄，崔羽.城市三維管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)［J］.測繪地理信息，2015，40（2）：17-19

Design and development of city pipes information service system Based on iObjects

Zhong Ming1， Wang Li2， Wang Fangxiong1
（Department of Computer Technology and Application， Qinghai University， Xining 810016， China）

To aim at the high complexity of the program， it uses mathematical thinking method in the process of structural design to analyze the code and find the objective laws， so as to achieve the idea of programming optimization. Using the McCabe method to measure the complexity of the program， it can be used to reduce the complexity of the program and achieve the purpose of programming optimization by programming with mathematical thinking.

Mathematical Thinking； McCabe Mothed； Program Complexity； Programming Optimization

TP311

A

1007-757X（2016）06-0070-03

鐘 鳴（1995-），女，遼寧師范大學(xué)，誠實(shí)與環(huán)境學(xué)院，研究方向：GIS開發(fā)與技術(shù)應(yīng)用，大連，116029

王 力（1980-），男，星際空間（天津）科技發(fā)展有限公司，高級工程師，碩士，研究方向：電子政務(wù)GIS研究，大連，116029

王方雄（1973-），男，遼寧師范大學(xué)，誠實(shí)與環(huán)境學(xué)院，副教授，博士，研究方向：WebGIS、GIS建模與集成研究，大連，116029

2016.01.20）