蘭州市自來水管網管理系統(tǒng)

PAGEPAGE37目錄目錄 1第一章 立項報告 51.1引言 51.2系統(tǒng)簡介 51.3建設必要性 61.4投資概算 71.5附件 8第二章 可行性分析 92.1引言 92.2現(xiàn)行系統(tǒng)分析 92.3擬建候選方案 122.4可行性分析 14第三章 需求分析 223.1引言 223.2概述 223.3用戶需求 233.4技術文檔 27第四章 總體設計 314.1引言 314.2模塊設計 314.3代碼設計 324.4輸入設計 334.5輸出設計 344.6數(shù)據(jù)庫設計 344.7模型庫設計 404.8模型庫及方法庫設計 424.9網絡設計 424.10安全保密設計 434.11評價驗收 434.12實施方案說明書 44第五章 詳細設計 465.1引言 465.2模塊系統(tǒng)地的組織結構 465.3模塊設計說明 475.4用戶界面設計 56第六章 系統(tǒng)建設總結報告 576.1引言 576.2開發(fā)成果簡介 576.3開發(fā)工作評價 57摘要蘭州市人口集中，城建密集，商業(yè)繁榮，為甘肅省省會。經濟的快速發(fā)展和人們物質生活水平的不斷提高，對蘭州市的生活用水造成了不小的壓力：一方面居民生活用水的需求日益增加；另一方面水源和生活用水的管理手段十分落后。因此，在解決蘭州市居民生活用水問題上，不但要考慮增加自來水的供求量，還要考慮提高自來水管網的管理水平。GIS技術是近年來廣泛應用于城市生活用水的規(guī)劃和管理的科學手段。本文在分析蘭州生活用水的基礎上開發(fā)了蘭州市自來水管網管理信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)（GIS ）是建立在地球科學之上的新興學科，是對描述地理信息環(huán)境信息的地理坐標及相關信息的采集、管理、查詢、分析和制圖輸出的系統(tǒng)。是融合地理學、測繪科學、計算機科學等各類應用對象為一體的綜合性高新技術。其最大特點為把社會生活中的各種信息與反映地理信息的圖形有機的結合在一起，并可以根據(jù)用戶的需求對信息進行分析，把分析結果作為有關領導和部門的決策的依據(jù)，并為有關職能部門提供簡潔、有效、直觀快速處理與地理信息有關的數(shù)據(jù)的方法。蘭州市位于甘肅中南部，黃河正好從中間穿過，居民的飲用水都來源于此。在如何利用GIS建立水管網管理模型中，傳統(tǒng)的方法容易導致模型繼承數(shù)據(jù)更新不及時、處理突發(fā)問題不完善、系統(tǒng)維護費用高等問題。本文提出建立共享數(shù)據(jù)庫的方法和基于網絡的管理方式從根本上解決了這些問題。實現(xiàn)了給水管網和GIS之間的無縫連接。同傳統(tǒng)的方法相比，建模更準確，而且減少了重復開發(fā)，節(jié)約了項目投資和維護資金。關鍵詞：自來水管網（GIS）地理信息系統(tǒng)需求分析工程設計立項報告1.1引言城市自來水管網是一個縱橫交錯的巨大網絡，具有十分復雜的空間和非空間屬性。在傳統(tǒng)工作方式中，這些信息一般經圖紙、圖表描述（例如施工和竣工資料圖表）、采用人工管理，各種圖檔資料的不齊全使我們再管理這樣一個龐大的管網時感到力不存心。自來水輸配調度缺乏依據(jù)，遇到緊急情況時無法及時得到有關信息并采取相應措施。有關資料只存在一些有經驗的技術人員的頭腦里，因大規(guī)模市政建設而日益變化的參照建筑，使有些管網資料失去了其原有價值，設備管理相當困難，管網設計也很難優(yōu)化。為徹底改變這一現(xiàn)狀，引入計算機技術——地理信息系統(tǒng)（GIS）來管理管網資料。1.2系統(tǒng)簡介蘭州市自來水管網管理系統(tǒng)是建立在計算機網絡之上的，以全面、準確、實時動態(tài)的供水管網現(xiàn)勢圖為基礎，處理以供水管網為核心的空間信息以及其相關信息的綜合信息系統(tǒng)。它為供水行業(yè)的規(guī)劃、設計、調度、搶修和圖籍資料的檔案管理提供了強有力的科學研究依據(jù)，實現(xiàn)了供水企業(yè)的管理、分析、決策的全計算機操作過程。旨在建立一個以數(shù)字化的管網基礎測繪資料為主要內容，以城市地下供水管網基礎測繪資料為主要內容，以城市地下供水管網為對象，以完善的地理空間數(shù)據(jù)管理體系和數(shù)據(jù)服務體系為主要結構的信息系統(tǒng)。綜合運用GIS技術、AUTOCAD技術、數(shù)據(jù)庫技術、網絡技術等實現(xiàn)對地下供水管網信息的采集、錄入、處理、存儲、查詢、分析、顯示、輸出、信息更新并提供其他專題系統(tǒng)應用?？傮w上，《蘭州市自來水管網管理系統(tǒng)》要滿足幾方面的要求：1）為城市供水所有涉及管網信息的部門提供專業(yè)的業(yè)務流服務2）針對管網圖籍資料、城市供水的設備、設施進行管理3）能夠快速提供準確的搶修、施工方案和決策支持4）查詢統(tǒng)計各種供水管網信息，提供標準的規(guī)劃、設計圖紙5）實施有效的管網動態(tài)監(jiān)測分析，為供水調度決策提供支持6）進行管網設備運行狀況分析，對管網規(guī)劃、設計和現(xiàn)勢管網做出適當?shù)脑u估7）對管網工程進行綜合管理8）網上統(tǒng)計和發(fā)布各種供水信息初步擬訂該系統(tǒng)的處理業(yè)務流程如下：其中管網的數(shù)據(jù)管理包括圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的錄入、圖形編輯、圖幅管理、數(shù)據(jù)輸出、坐標量算、符號管理、數(shù)據(jù)的符號轉換等。而設備設施管理主要包括資產管理和維修管理。管網輔助設計主要指根據(jù)相應信息，確定最優(yōu)管網設計方案。工作流管理指對管網維修管理、工程管理過程中的審批、會簽等業(yè)務流程動態(tài)配置、監(jiān)控管理。管網工程管理主要包括用戶增容流程、施工進度管理，質量管理，財務管理。查詢統(tǒng)計，按各種條件進行管網設備信息（如閥門、消防栓）的圖文互查，統(tǒng)計輸出和分析管理。管網分析，包括碰撞分析、縱橫剖面繪制、爆管分析、關閥分析、水力計算、三維分析。網上發(fā)布可以通過瀏覽器，查看動態(tài)的管網信息，也可向公眾發(fā)布相關信息。系統(tǒng)管理，主要包括設置和修改系統(tǒng)運行的環(huán)境變量、設置和修改模塊權限及用戶權限、連機幫助三部分。1.3建設必要性水是生命之源，城市供水系統(tǒng)對市民的生活質量和生活水平起著決定性的作用，它的發(fā)展狀況也直接影響著城市經濟發(fā)展和城市建設。因此擔負著輸水配水的供水管網，在城市基礎設施中也占有極其重要的位置。蘭州市的飛速發(fā)展也伴隨著對自來水管網管理提出了高標準的要求。建立供水管網地理信息系統(tǒng)，實現(xiàn)供水管網規(guī)劃設計、輸配管理、圖檔管理、搶修輔助決策及綜合查詢、統(tǒng)計等項工作的科學化、自動化，已迫在眉睫。蘭州市自來水集團公司擔負著整個蘭州市人民的生活生產用水的主要任務。自來水的輸水配水網絡中有DN15到DN2600等二十多種管徑。鋼管、球墨鑄鐵、PVC等多種管材混合使用。此外蘭州市狹長的地理特征也直接意味著輸水配水網絡必定要經歷很長的跨度。這無形中增加了管網管理的難度。為了對著龐大的供水管網進行高效的、科學的管理，我們考慮將GIS引入到管網管理中來。目前給水管網建設和運行管理中存在的問題有：在進行給水管網現(xiàn)狀核算與改擴建時，需要管網計算。給水管網計算需要的資料包括：管網準確的拓撲結構、管網附件（如閥門、消火栓）等準確位置，集中用水量位置（大用戶位置），分散用水量位置（小用戶位置）泵站進出水管道與管網連接情況，城市地面標高等。給水管道布置在街道下，管道多、管徑級數(shù)差別大。并且城市地下供水管網管理水平參差不齊（如管線資料丟失、管網設備與管道資料不齊全等），給管網計算造成困難。運用管網的數(shù)據(jù)管理則大大減輕了這些困難。1.4投資概算由于軟件技術的發(fā)展，軟件的性能和功能日趨成熟，而軟件成本大幅下調，對于開發(fā)系統(tǒng)的GIS組件和網絡軟件的購買也相對便宜。同時由于計算機硬件的快速發(fā)展，其性能提高，成本下降。這些使得開發(fā)系統(tǒng)的可行性大為提高。因此預算不需要太多的資金就可以到達很好的效果。數(shù)據(jù)可以到政府部門獲取，軟硬件都不需要太多的資金。所以管網管理信息系統(tǒng)所提供的對業(yè)務過程的采集、錄入、處理、存儲、查詢、分析、顯示、輸出、信息更新等管理功能，為蘭州市自來水集團公司的政務公開和社會服務承諾提供了切實可行的實施手段和高效率的辦公環(huán)境，達到了“投資省、見效快、影響大”的預期目標，使自來水管網管理工作邁上新臺階。人員需求：項目經理有GIS基礎知識，相關地學知識，項目經驗，較好的溝通與表達能力。開發(fā)人員對城市地理信息公眾查詢系統(tǒng)專業(yè)知識掌握較好。系統(tǒng)設計人員經驗比較豐富。編程人員，能夠熟練運用visual開發(fā)平臺，熟悉webgis客戶服務端的開發(fā)。測試人員，有豐富的測試經驗。軟硬件資源需求：數(shù)據(jù)庫軟件（SQLsever）MicrosoftvisualArcEngine組件、Geodatabase數(shù)據(jù)庫。開發(fā)本系統(tǒng)具體的投資如下：人力資源：角色知識技能要求建議人數(shù)項目經理有關項目經驗，較好的溝通與表達能力，以及分析問題解決問題的能力1需求開發(fā)人員對管網信息的相關內容有較為專業(yè)的知識。4系統(tǒng)設計人員在系統(tǒng)設計方面比較有經驗。3編程人員熟悉VB開發(fā)平臺，熟悉ArcEngine系統(tǒng)構架和SQLsever.5測試人員有較強的學習能力，具有相關項目的測試實驗。3調查人員交際能力強，并有一定經驗。5銷售人員推銷能力強，有一定經驗。5軟硬件資源：資源名稱詳細配置獲取方式費用（RMB）開發(fā)及測試用機5臺HPLH4雙CPUPII450內存1G硬盤160G可采用陣列方式擴充顯示器17光驅24XCD買690000元MicrosoftVB略買10000元ArcGIS軟件ArcEngine買50000元數(shù)據(jù)庫軟件SQLsever買30000元網絡集線器3Com3C1695112口16800噴墨繪圖儀HPDJ750C5*300015000票據(jù)打印機HPSON2*800016000掃描儀A4幅面5*400020000軟硬件資源合計837800元綜上所述總的項目資金預算如下：類型成本（RMB/半年（元））備注人力資源624000工資平均每月4000元辦公資源50000辦公室及辦公設備等不可預見費用50000用于社會調查等軟硬件資源837800租用購買等總計15618001.5附件《可視化面向對象建模技術》《城市給水管網地理信息管理系統(tǒng)》《ArcGIS設計與開發(fā)》《自來水地理信息系統(tǒng)解決方案》蘭州市自來水管網圖等?？尚行苑治鲆援斀袷澜缡且粋€搶奪資源的世界，而21世紀最重要的資源或許不是現(xiàn)在價格高漲的石油，而是人類賴以生存的水。為了響應國家節(jié)能減排的號召，在自來水管網管理上應該建立一套科學的管理體系，使得自來水管網的管理更加科學化，水的利用率得到提高。蘭州作為西北重鎮(zhèn)，雖然有黃河穿城而過，但畢竟屬于西北干旱區(qū)，如何使有限的水資源發(fā)揮更大的作用，為西北的經濟發(fā)展做出更大的貢獻，這才是我們所應該關心的。2.1.1系統(tǒng)簡介：城市自來水供水管網是城市基礎設施的重要組成部分，是維持城市正常運轉的大動脈。建立科學、準確、完整、動態(tài)的自來水2.1.2參考資料=1\*GB3①.GDInfo供水管線信息管理系統(tǒng)=2\*GB3②.關于開發(fā)蘭州市自來水輸配管網地理信息系統(tǒng)的探討=3\*GB3③.GIS軟件工程原理與方法=4\*GB3④GIS技術支持下的給水管網模型與網絡分析（南京師范大學陶陶閭國年張書亮）對現(xiàn)行系統(tǒng)的分析在傳統(tǒng)管理方式中，對自來水管道信息保存、調用均以圖紙和紙質檔案的方式進行。隨著管網建設規(guī)模的不斷擴大及時間的流逝，新老資料越積越多，許多已鋪設的管線需要維修、維護，同一管線由于改造，會出現(xiàn)多份資料，從而給管理帶來混亂。隨著類似問題的積累，給管網正常，維護與維修造成困難，影響對故障的搶修，而搶修時間的延誤會造成更大的經濟損失。使用地理信息系統(tǒng)技術，可以避免以上問題，實現(xiàn)對自來水管道的高效管理。2.2.1蘭州市給水管網組織結構圖圖庫管理圖庫管理蘭州市自來水管線管理系統(tǒng)管網管理管網分析圖像處理輔助設置底圖數(shù)據(jù)轉換圖形輸入編輯圖形輸出打印地理底圖管理數(shù)據(jù)輸入圖形數(shù)據(jù)編輯編輯選項設置各類數(shù)據(jù)檢索管線數(shù)據(jù)查詢數(shù)據(jù)統(tǒng)計常用工具分析工具三維工具外業(yè)數(shù)據(jù)庫轉換鍵盤坐標輸入管線輸入屬性坐標輸入文檔資料輸入圖形編輯數(shù)據(jù)編輯文檔庫編輯按范圍按條件按名稱編號裁剪輸出量算工具靜態(tài)標注動態(tài)標注區(qū)域定位拓撲數(shù)據(jù)檢查安全等級事故處理三維管線示意橫縱斷面生成=1\*GB3①給水管網檔案管理城市給水管網技術檔案是機關、團體、單位或個人在網絡技術活動中形成，是歷史記錄整理留存下來的文獻。目前城市地下管網檔案資料的內容、分類、和要求至今尚無統(tǒng)一規(guī)范或標準。尤其一些分類統(tǒng)計數(shù)據(jù)都是各取所需，沒有統(tǒng)一，這使數(shù)據(jù)的實用性、拓展性、延伸性受到限制。雖然對給水管網管理內容沒有統(tǒng)一劃分標準，但從各個供水企業(yè)及其主管部門建立的檔案管理系統(tǒng)看，一半按管網設施分類，與生產實際最為接近。該方法使用管道、閥門、水表、消火栓及相應供水設施的安裝、維護、運行、使用及維修、改造的檔案進行分類。主要有：圖紙類、圖表類、統(tǒng)計數(shù)據(jù)類、電子信息類、實驗研究類等，如下表：分類內容圖紙類管道施工圖、管道竣工圖、分區(qū)索引圖、管線網絡圖、管道鏈接點大樣圖及安裝、改造、驗收說明等圖表類管道設備圖卡、管道材質分類說明、閥門卡、水表卡、消火栓卡、水質監(jiān)測卡、水壓監(jiān)測卡、流量監(jiān)測卡及相關數(shù)據(jù)等統(tǒng)計數(shù)據(jù)類全市或某區(qū)域的管線材質、管徑、長度的使用情況分類或沿線供水設施類別、數(shù)量等的使用統(tǒng)計電子信息類電腦硬件記錄、軟件記錄、管道或設備的電子地圖資料、地理信息統(tǒng)計分析結果或檢查、維修、改造的效果分析圖等實驗研究類新裝、改擴建管道施壓記錄、消毒沖洗實驗說明、附屬設施管理新技術實驗記錄、實驗效果說明等技術攻關類=2\*GB3②組織管理的方法的發(fā)展a.手工管理階段這是目前我國大多數(shù)城市管網的管理手段。這種方法以紙質為存儲介質。特點如下特點圖紙修改等操作繁瑣，可靠性不高不能用一套完整的圖紙管理整個給水管網，根據(jù)用途滑冰窟若干套圖紙，然后采用一定的檢索手段來實現(xiàn)管理管線的排設階段、運行階段、管理使用階段分別產生不同類型圖紙，手工管理記錄復雜，管理資料完整性差管網資料圖紙、說明記錄性資料龐大，存放圖紙的場地大統(tǒng)計分析管理效率低b.計算機初級輔助管理階段以計算機為媒介，吧圖紙數(shù)字化為電子文檔特點存放圖紙的介質從紙張變?yōu)橛嬎銠C，場地變小圖紙方便修改、拼接、刪除等操作有一定程度的統(tǒng)計分析管理功能，但數(shù)量方法有限計算機初級輔助管理是從手工管理方式向計算機高級輔助管理的過渡，在利用計算機進行給水管網資料記錄、分析、輔助決策等智能化管理已經取得國內供水行業(yè)各方人士的共識。c.計算機高級輔助管理階段即信息化階段特點利用計算機全面記錄給水管網各方面圖紙及數(shù)據(jù)，基礎資料完整圖紙數(shù)據(jù)資料齊全，修改、移動、拼接、刪除等操作靈活給水管網中水流狀態(tài)模擬，全面掌握給水管網系統(tǒng)運行狀態(tài)強大的統(tǒng)計分析、空間拓撲分析管理功能目前蘭州市自來水管理還沒有達到信息化的程度，在管理的過程中還存在很多難以解決的問題。2.2供水企業(yè)的管網管理系統(tǒng)不同于一般企業(yè)管理的特殊性供水企業(yè)一般企業(yè)企業(yè)性質公共行業(yè)。產供銷一體私人或者股份制企業(yè)，以營利為目的，屬于產供銷中間某個環(huán)節(jié)管理地域整個城市區(qū)域，地理特征明顯管理本公司設計區(qū)域，一般不涉及地理區(qū)域分析信息化信息化范圍廣，生產管理信息化內容復雜，各個信息化系統(tǒng)關聯(lián)度大本企業(yè)檔案管理內容信息化，各個信息化系統(tǒng)關聯(lián)度不大蘭州市自來水管理系統(tǒng)還基本處于計算機初級輔助階段，其業(yè)務流程如下圖：準備工作準備工作管線設計方案資料收集勘探計劃實地調查準備材料設備購買人員培訓實地調查調查問卷現(xiàn)場答辯草圖繪制走訪市民調查各企事業(yè)單位及政府機關實施階段管線埋設安裝到戶系統(tǒng)建立投入運營意見反饋，系統(tǒng)維修調整出現(xiàn)問題爆管裂管水壓過低……..2.2.1現(xiàn)行系統(tǒng)費用設備名稱配置數(shù)量單價經費網絡服務器HPLH4雙CPUPII450內存512M硬盤40G可采用陣列方式擴充顯示器17’光驅24XCD1138000138000客戶機（微機）聯(lián)想IBMPII4008890071200網絡集線器3Com3C1695112口168006800網卡3Com3c905BTX85004000網絡設備附件網絡連線、墻柜等一套約20002000噴墨繪圖儀HPDJ750C1票據(jù)打印機HPSON2800016000掃描儀A3幅面1600060002現(xiàn)行系統(tǒng)人員：人是開發(fā)中的一個非常重要的資源，它除了具有一般資源的特性外還具有不確定性。軟件是一種特殊的商品，它是智力的結晶，它需要多種可見資源和參與者的相互配合，但人力資源和其他資源的一個區(qū)別在于不會由于人力的增加就會使得生產率得到線性提高，過多的投入人力會增加通信費用和成本開支，因此，必須合理安排人員的結構和數(shù)量?，F(xiàn)行系統(tǒng)中的人員只是進過一定的培訓，并沒有具備專業(yè)的GIS知識，如果進行系統(tǒng)改造之后還必須進行進一步的培訓。3設備：1).硬件設備：信息服務器，管理客戶機，大幅面繪圖儀，打印機，數(shù)字化儀，光盤刻錄機，GPS設備，局域網設備2).軟件設備：現(xiàn)行系統(tǒng)由于結構簡單，所需的軟件有：Windows操作系統(tǒng)、常用辦公軟件、商用統(tǒng)計分析軟件、SQL2000數(shù)據(jù)庫軟件。4現(xiàn)行給水管網系統(tǒng)所面臨的問題用戶對供水安全性的要求提高1).給水管網系統(tǒng)是一個龐大復雜的“反應器”，經水廠處理合格的水，在管網中會發(fā)生一系列的物理、化學及生物反應而導致水質下降。用戶對水量和水質要求的提高也加大了供水系統(tǒng)的運行難度。2).供水效益亟待提高在滿足社會需求和環(huán)境保護要求的前提下，必須盡量減少供水成本。電費在自來水成本中所占比例較大(一般為30%～40%[1])，故降低電耗始終是貫徹節(jié)能方針、提高供水企業(yè)經濟效益的重要環(huán)節(jié)。管網漏失在計算供水成本時往往被忽視，實際上它應是影響供水企業(yè)經濟效益的最重要因素。一般采用供水產銷差代替漏失量進行統(tǒng)計分析。供水產銷差過大是長期困擾我國供水行業(yè)的一個老大難問題。隨著近年來勞動力價格的提高，勞動力成本成為供水成本中一個不可忽視的項目。3).管網優(yōu)化運行要求管網布局科學由于我國經濟發(fā)展迅速、城市化發(fā)展快、自來水普及率提高迅速而導致供水系統(tǒng)布局和規(guī)劃有欠科學，忽略了供水系統(tǒng)是一個多目標問題，致使管線連接復雜、鋪設冗余，出現(xiàn)了管理困難、停留時間長、事故影響范圍大等問題，故應逐步改善管網布局以實現(xiàn)管網的優(yōu)化運行。擬建系統(tǒng)候選方案2.3.1擬建系統(tǒng)的目標根據(jù)自來水公司對供水管網等設施信息管理的要求，以及數(shù)字化、信息化發(fā)展趨勢，供水管網信息管理系統(tǒng)建設的目標是：=1\*GB3①．建立供水管網及相關設施數(shù)據(jù)庫及基礎地形數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)各類信息的數(shù)字化存儲。=2\*GB3②．建立供水管網信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)匯集供水管網及相關設施和地形的綜合信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)編輯、屬性查詢、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、綜合分析、資料輸出等多種功能。=3\*GB3③．實現(xiàn)管網及相關設施的動態(tài)管理，為規(guī)劃、建設及各有關部門提供服務，為管網規(guī)劃、搶險、改擴建決策提供技術支持。2.3.2供水管網信息管理系統(tǒng)將利用物探技術、測繪技術、計算機技術、GIS技術、網絡技術、數(shù)據(jù)庫等技術，把管線信息以數(shù)字的形式獲取、存儲、管理、分析、查詢、輸出、更新，為自來水公司的建設與發(fā)展提供準確的供水管網基礎資料。系統(tǒng)以地形圖庫和管網數(shù)據(jù)庫為基礎，在這個基礎之上，建立了數(shù)據(jù)輸入、GIS基本管理、管網管理、數(shù)據(jù)動態(tài)更新、管線綜合分析等子系統(tǒng)。2.3.3自來水管網地理信息系統(tǒng)是一個較為復雜的圖形和數(shù)據(jù)庫相結合的系統(tǒng)。系統(tǒng)基礎信息資料的規(guī)范化采集輸入以及日后的系統(tǒng)維護是本項目的難點所在。應該本著“統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施”，邊建設邊應用，有投入有效益的原則，既要為公司節(jié)約項目開發(fā)資金，又要建立起穩(wěn)定可靠，切實可用的自來水管網地理信息系統(tǒng)。任何急功近利，急于求成，幻想一步到位的開發(fā)思想，都是不切實際的。這樣做的結果，必將給本項目留下后患，給公司造成損失。采用前期預研的方法，充分利用當?shù)氐募夹g優(yōu)勢和力量，可避免走彎路，減少系統(tǒng)開發(fā)后續(xù)服務的費用。地理信息系統(tǒng)的最大特點之一是：基礎地理信息采集數(shù)據(jù)量大，信息的現(xiàn)勢性強。應充分利用眾多相關的蘭州市地理信息基礎數(shù)據(jù)，并考慮逐年更新、充利用這些資源的便利性，有利于開發(fā)后的信息數(shù)據(jù)維護、城市管網規(guī)劃。避免因到非專業(yè)部門獲取數(shù)據(jù)由于格式不統(tǒng)一而造成的大量問題。

預研步驟：利用ArcView系統(tǒng)在蘭州市1：10000的電子地圖上進行項目預研。預研的內容有：1．將蘭州市自來水主干管網1：1000的地理信息輸入系統(tǒng)。2．建立系統(tǒng)的信息采集、資料管理、輔助設計、信息分析等功能。3．通過預研，系統(tǒng)應基本具備的功能有：(1)查詢(包括：按地段、按型號、按類型等)(2)分析(包括：管網故障影響地域等)(3)統(tǒng)計(基于地圖數(shù)據(jù)的統(tǒng)計,如：管段長度、閥門總數(shù)等)(4)編輯(包括：基本圖形要素<點、線、面、圓、矩形、多邊形等>)的增、刪、改的編輯。并能記錄權限，若無權，則禁止修改。(5)屬性數(shù)據(jù)的修改(6)圖形表格輸出另外；還應熟悉圖層勘口、測量、視窗變換、數(shù)據(jù)維護更新、備份，圖例顯示、修改、編輯、立體圖形顯示等功能。2.3.4自來水管網運行管理系統(tǒng)要涉及管網情況的了解，熟悉管網的管理以及響應的GIS知識是開發(fā)自來水管網管理系統(tǒng)人員的要求。當然在操作的過程中不需要專業(yè)的人士。但必須對職工以及相關人員進行培訓，使其對操作過程有大致的了解，這樣才能正確的操作，使該管理系統(tǒng)使用壽命更長。2.3.風河供水GIS系統(tǒng)1、供水GIS系統(tǒng)的需求分析GIS技術在自來水行業(yè)中的功能應用已經有很多，除了編輯、查詢、統(tǒng)計和打印等基礎功能外，還有關閥搜索、運行調度、用水量讀取、管網維修記錄、管網設計與WEB發(fā)布等等二次開發(fā)的應用功能，但是在實際工作中這些應用功能又被使用了多少呢？由于這些應用功能僅存在于GIS系統(tǒng)之內，沒有相應流程管理的系統(tǒng)與要求予以配合，最后就造成了“孤芳自賞”的局面。就功能而功能，目前的供水GIS軟件都不可避免地存在著這個問題。本公司風河GIS軟件系統(tǒng)具有GIS功能的同時具有AUTOCAD制圖功能可以化圖組。2、供水GIS系統(tǒng)軟件平臺的選擇目前可供選擇的GIS系統(tǒng)平臺非常多，國外的如mapinfo或arcgis產品價格昂貴，南京風河gis系統(tǒng)完全自有gis平臺不采用第三方控件，具有較高的性價比。南京風河系統(tǒng)軟件采用oracle數(shù)據(jù)庫采用最新java技術所以能滿足大型數(shù)據(jù)量的需求。3、海量歷史數(shù)據(jù)的數(shù)字化GIS基礎模塊的運用根據(jù)相關技術標準，首先開發(fā)出適合本企業(yè)特點的GIS基礎模塊。按照圖形分層和對象類別，在管網象限圖已經配準位置的基礎上，開展供水管線屏幕數(shù)字化的工作。

4、關于GPS數(shù)據(jù)采集與位置校準通過屏幕數(shù)字化工作，僅僅實現(xiàn)了管網資料的數(shù)據(jù)入庫。由于紙質圖紙本來就有管線位置上的偏差問題，數(shù)據(jù)入庫后難免會把這些問題帶入GIS系統(tǒng)。因為歷史久遠，甚至有部分管線找不到任何資料可供參考，所以相應的管線探測與測量工作也應排入工作日程。測量工作傳統(tǒng)上采用全站儀等儀器測量的方法，目前也出現(xiàn)了采用GPS來定位管線的新方法。5、利用GIS系統(tǒng)管理業(yè)務信息設備業(yè)務信息主要是指針對管網、設備的一些關聯(lián)業(yè)務信息，例如測量信息、操作記錄與維修記錄等等。對不同的設備有不同的業(yè)務信息需要管理，且均為一對多的形式，即一個管段或一個設備往往對應多條業(yè)務信息。例如：管線漏水記錄、管線爆管記錄、管線養(yǎng)護記錄、閥門操作記錄、閥門維修記錄、消火栓測壓記錄等等，這些業(yè)務信息與供水行業(yè)有極其密切的關系。由于這些業(yè)務信息數(shù)據(jù)量實在太大，用舊的管理模式根本無法有效管理，事實上造成了許多問題。曾經有某個地區(qū)反映供水能力不足，現(xiàn)場勘測后發(fā)現(xiàn)有一個比較重要的閥門被關閉，造成該地區(qū)供水問題。經調查原來是工作人員疏忽，斷水工程后忘記開啟該閥門了。這種情況很有可能會發(fā)生，并且事后查處起來的難度也很高。如果把每個閥門的開關記錄保存在GIS系統(tǒng)內，今后在查找問題時就縮小了范圍，可以有效提高解決問題的效率。通過管線的養(yǎng)護記錄，可以按條件或者按區(qū)域查詢統(tǒng)計管線漏水問題的趨勢和特點，及早發(fā)現(xiàn)問題并予以及時處理，有效提高管網管理工作水平。6、管網供停水情況的模擬在管網日常管理工作中，本功能可以輔助用戶用于模擬分析管網的供停水狀態(tài)。對不同口徑的可操作設備進行打開或閉合的模擬操作，并對操作后的供停水影響范圍進行分析，動態(tài)著色，將結果顯示在管網圖形上。用藍色表示管線處于有水狀態(tài)，而用紅色表示管線處于停水狀態(tài)。這項功能今后可以與管網管理系統(tǒng)結合起來，對于計劃斷水或搶修工程由系統(tǒng)自動或專門人員來模擬閥門的啟閉情況。通過管網MIS系統(tǒng)，公司內任何人都可以實時了解管網的供停水情況與原因，對于服務中心的客服人員在回答用戶問題時更有實用價值。7、與帳務系統(tǒng)的連接對于地下水表可以通過水表的用戶帳號實現(xiàn)與帳務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)聯(lián)接，并在GIS系統(tǒng)內實時查詢用水量信息。對于室內套室表，由于在GIS系統(tǒng)內不繪制室內表，這個問題又該怎么解決呢？考慮在每幢樓每個單元的進水管上繪制一個“用戶接水點”，相當于一個虛擬的地下水表，然后再建立一個“用戶接水點”關鍵字與室內水表用戶帳號連接關系的數(shù)據(jù)庫，即可以實現(xiàn)在GIS系統(tǒng)內實時查詢每個套室表的用水量信息。通過比對某小區(qū)每個月份監(jiān)視表的抄見水量與全部套室表的水量總和，即可以實現(xiàn)校對表的校對作用?？尚行匝芯?.4.1系統(tǒng)建設的技術可行性—1系統(tǒng)開發(fā)硬件環(huán)境系統(tǒng)開發(fā)硬件環(huán)境建設原則是：依托公司現(xiàn)有的或即將建設的網絡環(huán)境及設備基礎，增加具有適合地理信息系統(tǒng)開發(fā)的圖形工作站，可進行數(shù)據(jù)共享的網管地理信息服務器。2系統(tǒng)軟件系統(tǒng)采用windowsNT或(windows2000)操作系統(tǒng)。GIS軟件的選擇：經考察國內已建成的自來水管網地理信息系統(tǒng)，大多采用國外的GIS軟件。國內自行研制的GIS軟件，雖經幾年發(fā)展有了相當?shù)幕A，但在功能的穩(wěn)定性和二次開發(fā)上與國外軟件尚存在距離。經調研分析，專業(yè)軟件采用美國ESRI公司的ARCGIS系列產品。

理由如下：1）ESRI公司于20世紀70年代開始研制GIS軟件產品，是公認的GIS軟件鼻祖，現(xiàn)仍是GIS軟件的領頭羊。產品系列全，穩(wěn)定性。2）ARCGIS系列產品不僅具有強大的空間數(shù)據(jù)管理功能，而且其分析功能是其它GIS軟件所無法比擬的。尤其是網絡分析功能十分強大，這一功能在管網故障分析中是不可或缺的，它對系統(tǒng)的深層次開發(fā)具有重要意義。3）在數(shù)據(jù)兼容方面具有優(yōu)勢。由于系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)開放功能，可直接讀取關系數(shù)據(jù)庫文件，可無須轉換直接讀取AUTOCAD圖形文件。目前，設計室采用的AUTOCAD設計圖紙，本系統(tǒng)可直接引用。4）蘭州市規(guī)劃局及蘭州市房地產局所建的市區(qū)1：10000和1：500電子地圖均可采用ARCGIS系統(tǒng)，為以后使用大比例尺圖提供可能。國內一些城市所使用的開發(fā)軟件如下表：單位名稱GIS軟件GIS應用部門應用時間上海市北水司ArcGIS總公司各部門、基層單位2005北京市水司ArcGIS管理生產部門2005深圳市水司ArcGIS集團生產、管理部門及下屬分公司2005沈陽市水司ArcGIS總公司部門、區(qū)營業(yè)所、直屬單位2003廣州市水司SICAD管網部2000南京市水司Mapinfo公司各部門2000佛山市水司MapGISGIS室2001大慶市水司TopMap給排水管網2003長沙市水司ArcGIS供水管網――蘇州市水司MapGIS供水管網――2.4.2系統(tǒng)建設的經濟可行性—系統(tǒng)的效益分析隨系統(tǒng)的特性而異，如下表所示，大多數(shù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的基本目的是開發(fā)具有較大信息容量、高質量、響應及時、組織完善的系統(tǒng)。表中，CR＝降價成本，ER＝減少錯誤，IF＝增加靈活性，IS＝增加活動速度，MC＝改進管理計劃和控制。改進計算于打印工作多得到的效益降低每個單元的計算于打印成本（CR）提高計算任務的精確度（ER）有能力快速改變計算程序中的變量與值（IF）大大提高計算和打印的速度（IS）改進記錄保存工作所得到的效益能夠“自動”為記錄收集和存儲數(shù)據(jù)（CR、IS、ER）更安全、系統(tǒng)的保持記錄（CR、ER）根據(jù)空間和成本，增加記錄保存的容量（CR）記錄保存標準化（IS）增加每個記錄中可存儲的數(shù)據(jù)量（CR、IS）改進記錄存儲的安全性（ER、CR、MC）改進記錄的可移植性（IF、CR、IS）改進記錄查找工作所得到的效益快速的檢索記錄（IS）改進從大型數(shù)據(jù)庫中記錄的能力（IF）改進變更數(shù)據(jù)庫中記錄能力（IF、CR）通過遠程通訊、鏈接要求查找的地點的能力（IF、IS）改進登記記錄的能力，登記哪些記錄存儲及被讀存取過（ER、MC）審計和分析分析記錄查找活動的能力（MC、ER）改進系統(tǒng)重構能力所得到的效益同時變更整個記錄類的能力（IS、IF、CR）傳輸大型數(shù)據(jù)文件的能力（IS、IF）歸并其他文件建立新文件的能力（IS、IF）改進分析和模擬能力所得到的效益快速執(zhí)行復雜的、同時發(fā)生地計算的能力（IS、IF、ER）建立復雜想象的模擬，解答“如果…，則…”問題的能力（MC、IF）為計劃和決策的制定，聚集大量可用數(shù)據(jù)的能力（MC、IF）改進過程和資源管理所得到的效益減少在過程和資源管理方面所需要的工作量（CR）改進“精細調?！边^程的能力（CR、MC、IS、ER）改進保持對可用資源進行不間斷監(jiān)控的能力（MC、ER、IF）系統(tǒng)開發(fā)的成本如下表籌辦費用咨詢費實際購置設備或租用設備費用安裝設備費改建設備場所費（空調、安全設施等）資本與籌辦相關的管理和人員的費用開辦費用操作系統(tǒng)軟件費用安裝通訊設備費用（電話線、數(shù)據(jù)線等）開辦人員的費用人員尋找與聘用活動所需費用破壞其他機構所需費用指導開辦活動所需的管理費用項目相關費用應用軟件購置費為適應局域系統(tǒng)修改軟件的費用公司內應用系統(tǒng)開發(fā)所需的人員工資、經常性開銷等培訓用戶人員使用應用系統(tǒng)的費用數(shù)據(jù)收集和建立數(shù)據(jù)收集過程所需的費用準備文檔所需費用開發(fā)管理費用運行費用系統(tǒng)維護費用（硬件、軟件和設備）租借費用（電費、電話費）硬件折舊費信息系統(tǒng)管理、操作及計劃活動中涉及的人員的費用蘭州市自來水管理系統(tǒng)現(xiàn)狀與本系統(tǒng)設計相比較，可以發(fā)現(xiàn)有很大的經濟優(yōu)越性：=1\*GB3①、蘭州市部分自來水管網已經多年沒有更換，運營成本不斷加大，給自來水公司帶來很大的經濟負擔。=2\*GB3②一些新的管網由于口徑的不合理配置，也使運營成本提高，若采用先進的網絡管理系統(tǒng)，就可以節(jié)約很大的資金。服務器端配置：硬件配置名稱最低配置建議配置CPUP3700M及以上P44G內存512及以上2G硬盤80G以上的自由空間250G的自由空間數(shù)據(jù)冗余RAID5或鏡像顯示器真彩顯卡鼠標器各種類型的鼠標均可網卡512M以太網卡MODEN56KMODEN（選配）軟件配置操作系統(tǒng)WindowsNT+SP5,Windows2000/XP+SP2,UNIXGIS平臺ArcGIS9.0網絡環(huán)境TCP/IP數(shù)據(jù)庫軟件Geodatabase,VB.NET客戶端配置硬件設備名稱最低配置建議配置CPUP3700M及以上P42G內存256M以上1G硬盤20G以上自由空間80G自由空間顯示器真彩顯示鼠標器各種類型的鼠標網卡256M以太網卡MODEN56KMODEN軟件配置操作系統(tǒng)Windows2000/XP中文版網絡環(huán)境TCP/IP數(shù)據(jù)庫SQLServer,VB.NET,Geodatabase本系統(tǒng)開發(fā)估計所用費用：軟件開發(fā)所用的費用類型成本（RMB/半年（元））備注人力資源504000工資平均每月4000元辦公資源50000辦公室及辦公設備等不可預見費用50000用于社會調查等軟硬件資源837800租用購買等總計1441800系統(tǒng)運行后每年所花費的費用所需費用項目費用（RMB/年）系統(tǒng)維護費用（硬件、軟件和設備）500000租借費用（電費、電話費）100000硬件折舊費200000信息系統(tǒng)管理、操作及計劃活動中涉及的人員的費用808000總計1608000因為自來水系統(tǒng)本來就屬于市政工程，所以贏利不會很大，每年需要政府撥款，與現(xiàn)有系統(tǒng)相比較而言，在收入基本不變的情況下，系統(tǒng)維護比原系統(tǒng)所投入的費用要少很多。最重要的一點就是為廣大市民提供了方便，也為自來水公司在管線管理上提供了很大的方便，今后還可以對系統(tǒng)進行升級，是該系統(tǒng)達到更優(yōu)。2.4.3系統(tǒng)運行可行性分析—社會環(huán)境的可行性至少包括兩種因素：市場與政策。其中市場又可以分為未成熟的市場、成熟的市場和將要消亡的市場，政策主要涉及到法律和知識產權。環(huán)境分析就是明確系統(tǒng)的目的和限制條件；使用單位的狀況、經營方針和組織機構、使用單位的計算機利用情況；相關的硬件、軟件及其它接口部分；用戶的操作環(huán)境及操作要求；習慣、法律、制度上對軟件的制約；開發(fā)能具備的基數(shù)條件和設備條件。2.4.41開發(fā)語言即數(shù)據(jù)庫的比較1)SQLServer是Microsoft(微軟)的數(shù)據(jù)產品，它的易用性強。有友好的用戶界面。適用于C/S結構，只支持windows客戶，可以用ADO,DAO,OLEDB,ODBC連接.但只能在windows上運行，沒有絲毫的開放性，而且windows平臺的可靠性，安全性和伸縮性是非常有限的。多用戶時性能不佳。適用于中端市場,價格也比較適中.但在安全性方面沒受到任何安全認證。2)VB.NET是Microsoft(微軟)公司最新推出的VisualStudio.NET可視化應用程序開發(fā)工具組中的一個重要成員。其主要特點是完全支持面向對象編程，使用ADO.NET進行數(shù)據(jù)訪問，能夠方便的進行Web應用程序的開發(fā)。3)兩者的比較4.基于以上各種原因，我們選擇VB.NET作為開發(fā)工具。2開發(fā)平臺的比較主要對ArcGIS、MapInfo等國內外主要GIS軟件進行比較，并結合我們自身的特點，我們認為選擇ArcGIS在國內有很大的市場，技術也比較成熟，使用選擇ArcGIS開發(fā)平臺。ArcGISMapInfo空間分析能力很強弱空間數(shù)據(jù)庫技術ArcSDEMapinfospatialware組件開發(fā)平臺Mapobject/ArcobjectMapX桌面開發(fā)平臺ArcmapMapinfo數(shù)據(jù)采集軟件無專業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件，直接使用Arcmap無專業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件，直接使用Mapinfo3系統(tǒng)功能比較1.數(shù)據(jù)組織：（1）在應用需求的推動下，ArcGIS先后推出了多種文件格式，如Arc/Info的Coverage、ArcView的Shape文件、ArcSDE的空間數(shù)據(jù)庫、GeoDatase的空間數(shù)據(jù)庫、交換文件格式E00等等，ArcMap推出后又出現(xiàn)了新的數(shù)據(jù)結構。這些數(shù)據(jù)格式所支持的功能各不相同，比如Coverage和GeoDatabase有拓撲關系，Shape和SDE沒有拓撲關系，數(shù)據(jù)對象結構也相差極大，以至于各格式之間相互轉換頻繁，且這樣或多或少地會損失信息和功能。（2）MapInfo的數(shù)據(jù)格式相對比較單一，即基于文件的TAB數(shù)據(jù)格式，另一種就是基于數(shù)據(jù)庫的MapInfoSpatialware。MapInfo也能比較方便地在兩種數(shù)據(jù)格式之間進行轉換。不足之處在于MapInfo的數(shù)據(jù)格式都不支持拓撲關系，MapInfo整個軟件也不支持拓撲關系。對比明細表如下：項目ArcGISMapinfo本地文件類型Coverage、shapeTAB組文件個數(shù)一個目錄下的多個文件，不便于管理多個（一般多余5個），不便于管理一組文件可管理數(shù)據(jù)集數(shù)量一個數(shù)據(jù)集1個數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)加密與信息安全不具備數(shù)據(jù)加密的功能不具備加密功能是否存儲拓撲關系√×是否存儲對象風格×√是否支持數(shù)據(jù)壓縮××支持復雜集合對象××（支持，但對象類型不夠豐富）大數(shù)據(jù)量管理能力性能較高性能較高地圖范圍無限制√×是否支持Oracle√√2.拓撲關系對比項目ArcGISMapinfo拓撲錯誤檢查√×建立網絡拓撲關系√×建立多邊形拓撲關系√×網絡拓撲分析√×是否支持一個管線中多條通信線纜的網絡路徑搜索××編輯時是否支持動態(tài)維護網絡拓撲關系××是否支持節(jié)點連接關系矩陣××3.空間數(shù)據(jù)庫技術基于關系數(shù)據(jù)庫和對象關系數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)庫技術是現(xiàn)今大型GIS應用項目中廣泛采用的空間數(shù)據(jù)管理技術，這一點在大型應用項目的GIS軟件選型對比中一直受到高度重視。項目ArcGISMapinfo技術名稱SDEspatialdatabaseengine，geodatabase）Spatialware支持sqlsever√√支持oracle√√支持oraclespatial√√支持數(shù)據(jù)類型僅僅支持點、線、面、注記。CAD數(shù)據(jù)導入后參數(shù)化對象轉換為簡單線、面狀象，造成大量數(shù)據(jù)膨脹。點、線、面、注記、圓弧、圓、橢圓、曲線等。由于支持參數(shù)對象，CAD數(shù)據(jù)導入后膨脹較小。數(shù)據(jù)保密與信息安全利用關系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)訪問權限控制，具有良好的數(shù)據(jù)安全策略利用關系數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)訪問權限控制，具有很好的數(shù)據(jù)安全策略是否支持拓撲關系SDE不支持、Geodatabase支持不支持是否存儲對象風格×√是否支持數(shù)據(jù)壓縮××常事務支持√×地圖范圍無限制×（SDE的地圖范圍僅能向北和東方擴展，向南和向西側受限制）×針對以上比較，并根據(jù)我們自身的優(yōu)勢，對ArcGIS比較熟悉，操作起來也很方便，所以我們采用ArcGIS平臺。通過上面各點分析，我們認為，蘭州市自來水管網管理系統(tǒng)在社會、經濟、技術等3方面都是可行的。需求分析引言我國城市建設迅速發(fā)展，給水設施不斷完善升級，給水管網及其附屬設施的信息量隨之越來越大。信息技術的成熟與應用為解決給水管網系統(tǒng)手工管理的弊端提供了現(xiàn)代化手段。給水管網地理信息系統(tǒng)正在逐漸得到推廣應用，但作為專業(yè)地理信息系統(tǒng)尚缺乏系統(tǒng)性原則和方法。給水管網規(guī)模的擴大使信息量劇增，導致許多給水企業(yè)對給水管網信息化管理范圍比較模糊，管網地理信息系統(tǒng)缺乏規(guī)范化的設計與應用方法。本節(jié)內容通過詳細的系統(tǒng)需求分析對地理信息系統(tǒng)在給水管網信息化管理中的地位、與其他系統(tǒng)的關系進行探討。將給水管地理信息系統(tǒng)的設計目標定位為：管理管網拓撲結構、屬性信息等地理信息及專業(yè)屬性數(shù)據(jù)，同時通過空間分析功能實現(xiàn)水管網管道或附屬設施等資產管理，并為更高級的管理決策提供基礎數(shù)據(jù)支持。本系統(tǒng)從供水企業(yè)使用GIS的部門、業(yè)務流程及系統(tǒng)開發(fā)目標與模式等需求分析出發(fā)，將給水管網數(shù)據(jù)分類為靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、設備動態(tài)數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分類管理。給水管網GIS系統(tǒng)的功能劃分為地圖管理，管網輸入與編輯，查詢統(tǒng)計、事故維護、設備管理五個模塊，重點提出了管網附屬設備與動態(tài)管理的數(shù)據(jù)模塊組織策略，實現(xiàn)對閥門消火栓、水表等設備層、文字層、區(qū)域層。屬性數(shù)據(jù)存放管網實體屬性如管徑、管道材料、埋深等靜態(tài)信息。空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫通過賦予圖素和屬性表對記錄標志號（ID）實現(xiàn)鏈接。我國城市建設迅速發(fā)展，給水設施不斷完善升級，給水管網及其附屬設施的信息量隨之越來越大。信息技術的成熟與應用為解決給水管網系統(tǒng)手工管理的弊端提供了現(xiàn)代化手段。給水管網地理信息系統(tǒng)正在逐漸得到推廣應用，但作為專業(yè)地理信息系統(tǒng)尚缺乏系統(tǒng)性原則和方法。給水管網規(guī)模的擴大使信息量劇增，導致許多給水企業(yè)對給水管網信息化管理范圍比較模糊，管網地理信息系統(tǒng)缺乏規(guī)范化的設計與應用方法。本節(jié)內容通過詳細的系統(tǒng)需求分析對地理信息系統(tǒng)在給水管網信息化管理中的地位、與其他系統(tǒng)的關系進行探討。將給水管地理信息系統(tǒng)的設計目標定位為：管理管網拓撲結構、屬性信息等地理信息及專業(yè)屬性數(shù)據(jù)，同時通過空間分析功能實現(xiàn)水管網管道或附屬設施等資產管理，并為更高級的管理決策提供基礎數(shù)據(jù)支持。本系統(tǒng)從供水企業(yè)使用GIS的部門、業(yè)務流程及系統(tǒng)開發(fā)目標與模式等需求分析出發(fā)，將給水管網數(shù)據(jù)分類為靜態(tài)數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、設備動態(tài)數(shù)據(jù)等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分類管理。給水管網GIS系統(tǒng)的功能劃分為地圖管理，管網輸入與編輯，查詢統(tǒng)計、事故維護、設備管理五個模塊，重點提出了管網附屬設備與動態(tài)管理的數(shù)據(jù)模塊組織策略，實現(xiàn)對閥門消火栓、水表等設備層、文字層、區(qū)域層。屬性數(shù)據(jù)存放管網實體屬性如管徑、管道材料、埋深等靜態(tài)信息。空間數(shù)據(jù)庫與屬性數(shù)據(jù)庫通過賦予圖素和屬性表對記錄標志號（ID）實現(xiàn)鏈接。概述給水系統(tǒng)是保證城市、工礦企業(yè)等用水的相互聯(lián)系的一系列各項構筑物和輸配水管網組成的系統(tǒng)。包括取水構筑物、水處理構筑物、泵站、輸水管渠和管網及調節(jié)構筑物。其是保證人民正常生活不可缺少的物質基礎、是城市經濟發(fā)展的重要基礎設施。輸水管渠、配水管網、水調節(jié)設施（泵站、減壓閥）及水量調節(jié)設施（清水池，水塔等）等，又稱為輸水與配水系統(tǒng)，即給水管網系統(tǒng)。其是城市命脈，關系每個城鎮(zhèn)劇名的生命健康，埋于地下，屬于隱蔽性工程項目：由數(shù)百條跨越時空的管線組成，是大規(guī)模、復雜的可修復系統(tǒng)：遍布整個城市，晝夜持續(xù)的以適當?shù)姆諌毫昂细竦乃|配水給用戶。給水管網是給水系統(tǒng)中造價最高并且是極為重要的組成部分，在整個給水工程中占60％－80％的比例，而且還涉及每年龐大的能量消耗。給水管網由眾多水管、配件、附件及附屬構筑物連接而成。給水管網中任何一個部件損壞，其就不能發(fā)揮輸配水到用戶的功能，給水戶的生活或生產帶來巨大損失。因此管網可靠運行和合理管理不但是給水企業(yè)日常管理的重要內容，更是關系到整個城市正常運轉的命脈。（給水原理示意圖）用戶需求供水企業(yè)的生產運行模式圍繞水源、制水廠，然后經由輸配水管網送到千家萬戶。其經營模式如圖：（供水企業(yè)經營運行模式）從圖上看出供水企業(yè)日常生產經營管理涉及三個層次：生產/消費、運營與服務。管網管理涉及服務管理、生產管理兩個方面。前者基本不涉及地理信息數(shù)據(jù)，而后者因為在整個城市范圍內輸送水，涉及到地理信息數(shù)據(jù)很多。生產管理內容決定給水管網信息化系統(tǒng)的內容，城市給水管網生產管理信息化涉及到的子系統(tǒng)為：管網GIS系統(tǒng)、管網SCADA系統(tǒng)、管網水力模型系統(tǒng)、管網科學調度系統(tǒng)、設備維護管理系統(tǒng)等。3.3.1功能需求圖形顯示瀏覽功能放大、縮小、漫游、圖形疊加、設置地圖比例、鷹眼、全幅顯示、圖層切換、要素閃爍。圖形錄入與編輯功能節(jié)點、管道、閥門、消火栓、水表等元素的增加、刪除和移動（自動維護拓撲關系）；圖形與屬性數(shù)據(jù)通過約定的記錄字段保持緊密，圖素變更，類別屬性數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動維護；添加管網組件時，系統(tǒng)將自動判斷添加對象是否占地下已建管線，以及是否符合管網設計規(guī)范；地圖中道路、建筑物等可根據(jù)拆遷和新建情況進行實時刷新；圖例庫和線型庫可根據(jù)用戶需要自定義；建立各類管網GIS系統(tǒng)原件模板。管網地位功能根據(jù)用戶提供的條件，迅速準確地地位圖幅、街區(qū)、管道、閥門、消火栓等在整個城市中的位置，并在地圖中以大比例顯示和閃爍地位對象。查詢功能圖形和屬性信息交互查詢：進行管網組件的屬性條件查詢、模糊查詢、區(qū)域查詢等；條件查詢：按用戶輸入的條件進行分析查詢，結果以直觀的表格顯示（查詢數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫中已有數(shù)據(jù)）。模糊查詢：按用戶輸入的模糊條件進行查詢，結果以直觀的表格顯示；區(qū)域查詢：對用戶指定范圍內的供水管網組件進行查詢和結果顯示。統(tǒng)計分析功能區(qū)域中某類管線、節(jié)點或設備可以進行各種形式的統(tǒng)計，統(tǒng)計結果以統(tǒng)計圖或統(tǒng)計數(shù)據(jù)形式顯示或輸出（統(tǒng)計數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫中已有數(shù)據(jù)）。管網資產管理功能管道年齡估算、替換時間估算等，需要管理部門現(xiàn)場實測并提供基礎數(shù)據(jù)建立相應資產數(shù)據(jù)庫。管網故障分析功能在圖上根據(jù)用戶指定的事故圖素（管道、閥門、水表等），自動給出搶修時的閥門關閉方案，并統(tǒng)計停水管段，評估受影響的范圍。輸出管理功能提供某一區(qū)域管線及道路圖形及屬性信輸出；根據(jù)用戶要求，利用計算機通過各種外部設備輸出多種形式的數(shù)據(jù)、表格、圖表或地圖；各種標準（1：500，1：1000比例）分幅地圖輸出、矩形剪裁及編輯、管道縱剖面和橫剖面；圖形整飾與打印輸出。設備管理功能記錄管網、泵站、設備的日常維護情況及根據(jù)用戶報修情況對設備的維護情況進行記錄與統(tǒng)計。水表：與抄表數(shù)據(jù)庫接口，對給水大用戶的水量數(shù)據(jù)可設置條件查詢，同時顯示水表的位置坐標、標高等屬性數(shù)據(jù)。閥門：對閥門的開啟，維修信息建立相應數(shù)據(jù)庫，根據(jù)用戶設定條件檢索某年某月閥門的狀態(tài)信息。消火栓：建立消火栓數(shù)據(jù)庫，對消火栓的維護、目前狀態(tài)等進行檢索。流量計等設備：根據(jù)給水管網的實際情況建立數(shù)據(jù)庫，對每天流量或壓力數(shù)據(jù)建檔。輔助施工圖管道、節(jié)點詳圖等重要管網組件的縱剖面、橫斷面、三維示意圖。準確定位管道的埋設位置、埋設深度、位置、給水管道與其他地下管線的布置和相對位置。管網結構分析功能管網連通性、孤立節(jié)點、管線重疊、管線碰撞、設備口徑、埋深檢查、管道長度、角度、區(qū)域面積自動幾何量算。系統(tǒng)管理用戶管理（添加、刪除用戶、設置用戶權限）；數(shù)據(jù)備份；系統(tǒng)操作日志。系統(tǒng)幫組功能系統(tǒng)信息、系統(tǒng)操作幫助、問題解答，在線支持。用戶所需的功能結構如下：性能需求1）存儲容量：電子地圖的引入使得系統(tǒng)容量大大增加，甚至可以達到GB級，需要對電子地圖進行分層處理，大大壓縮系統(tǒng)容量。系統(tǒng)維護不會大幅增加系統(tǒng)容量。2）操作響應時間：本地操作時間一般不大于1秒，網絡反映時間一般不超過10秒。3）接口設計：良好的人工操作界面，便于工程技術人員操作系統(tǒng)；用戶的各種操作，包括錯誤操作，系統(tǒng)給出相應的提示；方便與其他主流數(shù)據(jù)格式轉換。3.3.3數(shù)據(jù)給水管網動態(tài)、靜態(tài)數(shù)據(jù)劃分動態(tài)數(shù)據(jù)動態(tài)數(shù)據(jù)，顧名思義，是指與時間相關的數(shù)據(jù)。水是流體，其變化是實時動態(tài)的。在給水管網運行管理中，與水流相關的數(shù)據(jù)可以劃分為動態(tài)數(shù)據(jù)。通常動態(tài)數(shù)據(jù)用來分析管網現(xiàn)狀分析，模擬管網水力狀態(tài)或者調度水泵等用途。給水管網動態(tài)數(shù)據(jù)表設備類型動態(tài)數(shù)據(jù)項管道流速、流量、管道壓力管道點（節(jié)點）壓力、流量閥門――消火栓――水表（用戶）流量、壓力，用于用戶特性曲線水池水池當前水位水泵流量、壓力，用于水泵特性曲線水質檢測點所有檢測點的所有檢測的水質隨之變化的數(shù)值記錄流量檢測點所有檢測點的流量隨之變化的數(shù)值記錄壓力檢測點所有檢測點的壓力隨之變化的數(shù)值記錄靜態(tài)數(shù)據(jù)靜態(tài)數(shù)據(jù)，顧名思義，是不隨時間變化的數(shù)據(jù)，在給水管網中一次性建立不再改變的數(shù)據(jù)可以劃分為靜態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)是相對于管網中的動態(tài)數(shù)據(jù)提出來的，例如管道位置、埋深深度、管底標高等。這些數(shù)據(jù)為管網管理動態(tài)運行的基礎。一次有必要對靜態(tài)數(shù)據(jù)進行劃分與合理管理。給水靜態(tài)數(shù)據(jù)表設備類型靜態(tài)數(shù)據(jù)項管道標準管徑、管道材料、長度、敷設時間、埋深、管壁厚度、防腐涂料、內襯材料、生產廠家、管道詳圖、是否報廢管道點（節(jié)點）X、Y坐標、埋深、標高、類型、節(jié)點詳圖閥門X、Y坐標、地面標高、類型、口徑、安裝時間、動力方式消火栓X、y坐標、地面標高、口徑、安裝時間水表X、Y坐標、地面標高、埋深、口徑、最大流量、安裝時間、用戶名稱水池X、Y坐標、地面標高、水池面積、最大水位、最小水位水泵X、y坐標、地面標高、泵軸標高、靜揚程、量表、安裝時間水質檢測點X、Y坐標、地面標高、埋深、通訊方式、安裝時間流量檢測點X、Y坐標、地面標高、埋深、口徑、最大流量、通訊方式，安裝時間壓力檢測點X、Y坐標、地面標高、埋深、通訊方式、安裝時間基于以上分析，我們需要得到的原始數(shù)據(jù)如下：數(shù)據(jù)類別內容圖紙類蘭州市1：500道路及基礎設施coverage格式電子地圖自來水管網圖及相關資料（2000年以前），為紙質掃描得到的jpg格式自來水管網圖及相關資料（2000年后），為dwg格式的CAD工程圖紙重要節(jié)點詳圖相關供水設施施工詳圖（例如閥門位置圖）圖表類閥門卡、消火栓卡、水表卡等技術資料蘭州市總體規(guī)劃蘭州市給水規(guī)劃國家相關技術標準及規(guī)范軟、硬件環(huán)境經過多次和蘭州市自來水公司相關職能部門負責人的溝通之后，從自來水公司的業(yè)務需求以及本系統(tǒng)的運行環(huán)境等多方面出發(fā)綜合考慮，我們協(xié)商確定本系統(tǒng)的運行環(huán)境如下表所示：硬件配置名稱最低配置建議配置CPUP3700M及以上P44G內存512及以上2G硬盤80G以上的自由空間250G的自由空間數(shù)據(jù)冗余RAID5或鏡像顯示器真彩顯卡鼠標器各種類型的鼠標均可網卡512M以太網卡MODEN56KMODEN（選配）軟件配置操作系統(tǒng)WindowsNT+SP5,Windows2000/XP+SP2,UNIXGIS平臺ArcGIS9.0網絡環(huán)境TCP/IP數(shù)據(jù)庫軟件Geodatabase,VB.NET技術文檔3.4.1數(shù)據(jù)流程圖根據(jù)自來水公司處理業(yè)務的流程，我們確定本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖如下：3.4.2數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)字典是一組表和視圖結構。數(shù)據(jù)圖層詳細設置層拓撲類型數(shù)據(jù)地圖層道路層點、線、面存儲道路位置、路面情況等屬性信息數(shù)據(jù)其他層點、線、面除道路外所有地圖信息數(shù)據(jù)管網層管道層線存儲管道、位置及相關數(shù)據(jù)節(jié)點層點管道連接點位置、類型信息數(shù)據(jù)設備層閥門層點閥門位置及相關屬性信息數(shù)據(jù)消防栓層點消防栓位置及相關屬性數(shù)據(jù)水表層點水表位置及相關屬性信息數(shù)據(jù)檢測點層點水質、流量、水壓檢測點及相關屬性數(shù)據(jù)區(qū)域面層面根據(jù)供水區(qū)域劃分管理區(qū)域及相關信息數(shù)據(jù)實體屬性數(shù)據(jù)表設備數(shù)據(jù)項通用表管道標準管徑、管道材料、長度、敷設時間、維修日期、埋深、管壁厚、防腐涂料、內襯材料、生產廠家、管道詳圖編號模型層位置編輯人日期備注管道點X、Y坐標、埋深、標高、類型、節(jié)點詳圖閥門X、Y坐標、地面標高、類型、口徑、安裝時間、維修時間、動力方式、開關狀態(tài)、操作人、操作動作消火栓X．Y坐標、地面標高、口徑、安裝時間、維修時間、動力方式、開關狀態(tài)、操作人、操作動作水表X、Y坐標、地面標高、埋深、口徑、最大流量、安裝時間、維修時間、用戶名稱水池X、Y坐標、地面標高、水池面積、最大最小水位水泵X、Y坐標、地面標高、泵軸標高、靜揚程、流量、安裝時間、維修時間流量監(jiān)測點X、Y坐標、地面標高、埋深、口徑、最大流量、通訊方式水質檢測點X、Y坐標、地面標高、埋深、通訊方式、安裝時間壓力檢測點X、Y坐標、地面標高、埋深、通訊方式、安裝時間管網層屬性數(shù)據(jù)類型表設備實體字段通用字段數(shù)據(jù)類型編號字符模型層字符詳細位置字符生產廠家字符編輯人字符編輯日期日期管道對應節(jié)點字符標準管徑數(shù)字管道材料數(shù)字管道長度數(shù)字管線類型字符敷設時間日期維修日期日期管道埋深數(shù)字管壁厚度數(shù)字防腐涂料字符內襯材料字符是否報廢字符節(jié)點X坐標數(shù)字Y坐標數(shù)字節(jié)點位置字符節(jié)點埋深數(shù)字節(jié)點標高數(shù)字節(jié)點類型字符節(jié)點詳圖鏈接設備層屬性數(shù)據(jù)類型表實體類型實體字段通用字段數(shù)據(jù)類型編號字符X、Y坐標數(shù)字模型層字符詳細位置字符地面標高數(shù)字口徑數(shù)字安裝時間日期維修時間日期生產廠家字符編輯人字符編輯日期日期備注字符閥門閥門類型字符動力方式字符開關狀態(tài)字符操作人字符操作日期日期操作動作字符消火栓水表通訊方式字符流量計最大流量數(shù)字用戶名稱字符型號字符通訊方式字符最大流量數(shù)字測壓點通訊方式字符詳圖鏈接水池水池面積數(shù)字最大水位數(shù)字水泵泵軸標高數(shù)字靜揚程數(shù)字流量數(shù)字總體設計引言蘭州市自來水管網管理系統(tǒng)是由蘭州大學遙感與地理信息系統(tǒng)研究所組織，為蘭州市供水集團總公司開發(fā)的，屬于蘭州市市政管理信息化建設項目的子項目。自來水管網管理系統(tǒng)有無生命力，主要取決于系統(tǒng)在處理業(yè)務的過程中是否滿足自來水管網管理要求，即系統(tǒng)功能處理業(yè)務的能力。因此，我們在第三章需求分析的所得結論的基礎上，本著用戶需求至上的原則，并結合蘭州市經濟、文化等實際情況，制定了項目的總體設計。模塊設計供水企業(yè)利用GIS的目的是：通過信息化管理手段完成供水管網的管理工作，而前要比原來手工管理更快捷、高效、方便。為了提高系統(tǒng)可變性，我們采用模塊化的結構設計方法，并從自來水專業(yè)角度出發(fā)，把握“使用結構合理，用戶操作方便”的原則，對本系統(tǒng)設計了5個子系統(tǒng)，共13個模塊，模塊結構圖如圖4.1。蘭州市自來水管網管理系統(tǒng)蘭州市自來水管網管理系統(tǒng)地圖管理子系統(tǒng)管網編輯子系統(tǒng)查詢統(tǒng)計子系統(tǒng)管網分析子系統(tǒng)地圖數(shù)據(jù)導入地圖數(shù)據(jù)導出地圖顯示地圖數(shù)據(jù)處理圖形數(shù)據(jù)編輯屬性數(shù)據(jù)編輯由圖形查屬性由屬性查圖形設施統(tǒng)計關閥方案分析水力計算爆管位置分析文本信息標注圖4.1模塊結構圖各模塊的功能如下：地圖數(shù)據(jù)導入模塊本模塊有兩個功能，一是地理底圖數(shù)據(jù)的導入，二是管網圖形數(shù)據(jù)的導入。地圖數(shù)據(jù)處理模塊提供對地理底圖數(shù)據(jù)的幾何校正、格式轉換、投影變換等操作。地圖顯示模塊這是所有應用型GIS系統(tǒng)都必須具備的最基本模塊，實現(xiàn)的功能有圖層的放大、縮小、漫游、圖層疊加、設置地圖比例、鷹眼、地圖全幅顯示、要素閃爍等功能。地圖數(shù)據(jù)導出模塊本模塊可以將本系統(tǒng)中的地理底圖數(shù)據(jù)和管網圖形數(shù)據(jù)導出到具有相關接口的軟硬件設備。圖形數(shù)據(jù)編輯模塊本模塊實現(xiàn)對管段、閥門、水表、消火栓等圖形要素的增加、刪除、編輯等操作，并自動維護其拓撲關系。屬性數(shù)據(jù)編輯模塊本模塊實現(xiàn)對管段、閥門、水表、消火栓等各種圖形要素的屬性表中各個字段的編輯功能。包括字段的添加、閃爍，字段類型及長度等的修改。文本信息標注本模塊是為輸出各類專業(yè)圖紙而設計的，可以實現(xiàn)對屬性、名稱、坐標、面積、距離等文本信息標注，以提高系統(tǒng)輸出的各類圖紙的實用性。圖形查屬性模塊本模塊可以將用戶感興趣圖形要素的屬性數(shù)據(jù)輸出到具有相關接口的軟硬件設備。屬性查圖形模塊本模塊可以根據(jù)用戶的屬性條件查詢處滿足條件的圖形要素。設施統(tǒng)計模塊可針對某個區(qū)域、某類管線、管道連接點或者管網設備進行各種形式的統(tǒng)計，比如按照管徑、材料、埋設年代等的統(tǒng)計。并以報表或者直方圖的形式輸出到具有相關接口的軟硬件設備。關閥方案分析模塊當自來水管網系統(tǒng)中某個管段或者節(jié)點等處出現(xiàn)爆管，本模塊可根據(jù)用戶指定的事故管段、水表、閥門等的編號，迅速確定最小停水范圍和需要關閉的閥門，如果某些閥門由于某種因素不能關閉，則本模塊可以進行向下延伸計算，重新確定關閥方案，并將關閥方案以圖紙的形式輸出，供搶修人員使用。同時，模塊可以根據(jù)關閥方案確定受影響用戶情況，并以報表的形式輸出。水力計算模塊本模塊根據(jù)自來水管網水力計算模型，根據(jù)各個壓力監(jiān)測點監(jiān)測到的壓力數(shù)據(jù)，模擬出管段及管網設備各處的壓力情況，并以圖紙或者報表的形式供相關統(tǒng)計部門使用。爆管位置分析如果管網在某未知管段處出現(xiàn)爆管，本模塊可以根據(jù)各壓力監(jiān)測點的水壓數(shù)據(jù)，運用水力計算模型，模擬出可能的爆管位置。代碼設計代碼設計問題是一個科學管理的問題，設計出一個好的代碼方案對于系統(tǒng)的開發(fā)工作是一件極為有利的事情。代碼就是用數(shù)字或字符來代表各種客觀實體。在系統(tǒng)開發(fā)過程中設計代碼的目的是：第一，客觀實體的唯一化；第二，客觀實體的規(guī)范化；第三，客觀實體的系統(tǒng)化。編碼問題的關鍵在于分類。準確的份了是工作標準化、系列化、合理化的基礎和保證。在進行基礎地理信息和自來水觀望數(shù)據(jù)組織時，設計一套合理的編碼有利于信息的分類管理和排序，可以明顯提高查詢速度并且方便網絡分析，同時也方便了用戶進行數(shù)據(jù)維護，如數(shù)據(jù)的添加、修改等。因此，必須為一些主要的信息對象設計編碼。設計編碼的原則是采用結構化的編碼方案，以便容易與將來的國家標準接軌，同時充分考慮到當?shù)氐牡乩砬闆r和特點。根據(jù)以上分析，我們在建設蘭州市自來水管網管理系統(tǒng)時，確定道路、管段、節(jié)點、閥門及開口的編碼方式如下：1）道路碼格式為3位數(shù)字編碼：方位及分類碼（1位）+路線碼（2位）。方位及分類碼：“1”表示東西方向的主干道路；“2”表示南北方向主干道；“3”表示西北—東南方向普通道路及市區(qū)老路；“4”表示東北—西南方向的普通道路及市區(qū)老路；“5”表示東西街坊路；“6”表示南北方向街坊路；“7”表示西北2）供水管段用8位字符進行編碼：分類碼（2位）+路名碼（3位）+順序碼（3位），其中第一位分類碼字符代表管段的類別，取其漢語拼音的字頭，如，水管用“SG”表示。后六位構成水管段碼，由管線所在道路的路名碼和同一道路上的管段的順序碼組成。3）供水節(jié)點的編碼定位7位：分類碼（2位）+路名碼（3位）+順序碼（2位），其中前兩位分類碼字符代表供水節(jié)點的類別，取其漢語拼音字頭，如管段節(jié)點編碼用“SJ”表示。后五位構成供水節(jié)點碼，由供水節(jié)點所在道路的路名碼和同一道路上節(jié)點的順序碼組成。4）供水閥門的編碼定為：分類碼（2位）+路名碼（3位）+順序碼（2位），其中前兩位分類碼字符代表閥門的類別，取其漢語拼音的字頭，如，閥門編號用“FM”表示。后五位構成供水閥門碼，由供水閥門所在道路的路名碼和同一道路上閥門的順序碼組成。5）供水開口的編碼定為7位：分類碼（2位）+路名碼（3位）+順序碼（2位），其中前兩位分類碼字符代表開口的類別，取其漢語拼音的字頭，如，開口編號用“KK”表示。后六位構成供水開口碼，由開口所在道路的路名碼和同一道路上開口的順序組成。輸入設計地理信息系統(tǒng)的管理對象是圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量具大并且有很高的精度要求，數(shù)據(jù)錄入在整個系統(tǒng)的建設過程中占了一半以上的工作量，并且在系統(tǒng)允許和維護的過程中發(fā)揮著重要的作用。而且，地理信息系統(tǒng)處理業(yè)務的過程，也伴隨著數(shù)據(jù)的輸入。所以，設計合理的數(shù)據(jù)輸入方案是非常重要的。根據(jù)自來水供水的業(yè)務需求情況，本系統(tǒng)確定如下的輸入方案：4.2.1系統(tǒng)建立過程中的數(shù)據(jù)輸入1）地理底圖數(shù)據(jù)地理底圖在本系統(tǒng)中起著空間定位和骨架作用，而且，根據(jù)本系統(tǒng)的功能特點，在短期內不需要更新。本系統(tǒng)直接采用蘭州市shape格式的地理基礎數(shù)據(jù)，選取若干圖層，經過投影轉換等前期處理后直接導入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。在系統(tǒng)運行的過程中，如果需要更新地理地圖數(shù)據(jù)，可在“地圖數(shù)據(jù)采集”模塊中完成。2）管網圖形數(shù)據(jù)的輸入對于投入使用年代較早的管網，由于只有紙質圖紙，所以只能通過手動數(shù)字化得到矢量數(shù)據(jù)后導入本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。對于近年來投入使用的管網，可將其CAD格式的數(shù)據(jù)直接轉換為shape格式后進行投影變換等處理后導入本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。3）屬性數(shù)據(jù)的輸入根據(jù)紙質或電子檔案，錄入各管網設備對應的屬性。4.2.2系統(tǒng)處理業(yè)務過程中的數(shù)據(jù)輸入在使用本系統(tǒng)處理業(yè)務的過程中，用戶可以通過鍵盤、鼠標等輸入對于模塊所接受的參數(shù)即可。輸出設計數(shù)據(jù)輸出是地理信息處理業(yè)務結果的最終表現(xiàn)形式，因此，進行合理的輸出設計，在建立系統(tǒng)的過程中是非常重要的。根據(jù)自來水管網管理的業(yè)務特點，本系統(tǒng)不同的功能模塊具有不同的數(shù)據(jù)輸出方式及輸出類型，可以將其歸納為圖形數(shù)據(jù)輸出和屬性數(shù)據(jù)輸出兩類。4.3.1圖形數(shù)據(jù)輸出向用戶提供矢量圖、柵格圖以及各種專題地圖，可以直接輸出到屏幕，也可以輸出為多種各種地理信息系統(tǒng)軟件和圖像處理軟件所支持的格式，或者輸出到打印設備。4.3.2文本數(shù)據(jù)的輸出對于查詢統(tǒng)計結果、爆管影響用戶等非圖形數(shù)據(jù)的輸出，可以直接輸出到屏幕，也可以導出為excel等軟件所支持的數(shù)據(jù)格式，或者輸出到打印設備，輸出形式主要為報表、圖表和直方圖等。數(shù)據(jù)庫設計數(shù)據(jù)庫是GIS的核心，尤其是應用型GIS的核心。數(shù)據(jù)庫建立的優(yōu)劣直接影響著一個系統(tǒng)的成敗。因此，建立自來水管網GIS，首先考慮的應是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建立的問題，一切算法的實現(xiàn)都是基于一定的數(shù)據(jù)結構的，一切系統(tǒng)功能的實現(xiàn)也都依賴于數(shù)據(jù)庫的建立。地下供水管網數(shù)據(jù)是一種基本的網絡數(shù)據(jù)。基本構成包括結點、弧段和附件（供水管網附屬設施）。供水管網多埋藏于地下，因此可以對數(shù)據(jù)模型進行適當簡化，不考慮面狀拓撲，去掉多變形信息，減少數(shù)據(jù)量。由于ESRI公司在地下管網管理方面具有成熟的解決方案，針對地下供水管網數(shù)據(jù)量大、結構復雜的特點，我們在系統(tǒng)建設過程中決定選擇Geodatabase進行建庫，因為Geodatabase在管理空間數(shù)據(jù)上具有以下優(yōu)點：1）Geodatabase是完全關系型的數(shù)據(jù)庫，這意味著空間數(shù)據(jù)將以相同格式存放，管理將更加容易和有效。2）在Geodatabase中，要素類可以有定制的行為和方法。3）在Geodatabase中，要素之間的確認規(guī)則、連接規(guī)則和空間關系能夠被定制。4）可以生成幾何網絡，當移動要素時，邊與邊的連接關系能夠被維護，相關要素的幾何坐標會被自動修改。5）Geodatabase將關系型數(shù)據(jù)庫的一些數(shù)據(jù)處理方法引入到空間數(shù)據(jù)的管理當中來，使得在進行Geodatabase的設計過程中可以采取與一般關系型數(shù)據(jù)庫相同的方法和原則。下面將從概念設計、邏輯設計和物理設計等三個數(shù)據(jù)庫的設計階段來闡述蘭州市自來水網管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設計。4.4.1概念設計概念模型設計是數(shù)據(jù)庫設計的第一個階段。概念模型將現(xiàn)實世界問題到信息世界問題的抽象，它是獨立于具體的軟件和硬件的，不涉及在特定的硬件和軟件環(huán)境下實施的問題，便于非專業(yè)人員理解，因此是用戶和數(shù)據(jù)庫設計人員之間進行交流的有效手段。概念模型的表示方法有UML語言、E-R（實體-關系）模型等。本文檔中，我們采用E-R（實體-關系）模型來描述蘭州市自來水管網管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的概念模型。根據(jù)蘭州市自來水公司提供的基礎資料，我們將系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)大概分為三類：圖紙、圖表和技術資料。詳見表4.1。表4.1原始數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)類別內容圖紙類蘭州市1：500道路及基礎設施coverage格式電子地圖自來水管網圖及相關資料（2000年以前），為紙質掃描得到的jpg格式自來水管網圖及相關資料（2000年后），為dwg格式的CAD工程圖紙重要節(jié)點詳圖相關供水設施施工詳圖（例如閥門位置圖）圖表類閥門卡、消火栓卡、水表卡等技術資料蘭州市總體規(guī)劃蘭州市給水規(guī)劃國家相關技術標準及規(guī)范在用戶需求分析的基礎上，根據(jù)以上基礎資料，我們從不同類型的數(shù)據(jù)中抽象出不同的實體類別，如表4.3所示。表4.2實體類別數(shù)據(jù)類別包含實體類型地理地圖數(shù)據(jù)道路、行政區(qū)劃管網數(shù)據(jù)管段、節(jié)點設備數(shù)據(jù)閥門、水表、水泵、消火栓、監(jiān)測點、水池根據(jù)以上實體類型以及自來水管網的工作原理，圖4.2是用E—R圖對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的概念模型的表示。消火栓消火栓道路管段節(jié)點監(jiān)測點水池水表閥門位于位于水泵位于加壓流量測定參數(shù)監(jiān)測流量控制位于連接圖4.2實體E—R圖其中，各個實體的屬性數(shù)據(jù)如表4.2。表4.2實體屬性表實體屬性管段管徑、材料、長度、鋪設時間、維修日期、埋深、管壁厚、防腐涂料、內襯材料、生產廠家管道點X、Y坐標、埋深、標高、類型閥門X、Y坐標、地面標高、類型、口徑、安裝時間、維修時間、動力方式、開關狀態(tài)、操作人、操作動作消火栓X．Y坐標、地面標高、口徑、安裝時間、維修時間、動力方式、開關狀態(tài)、操作人水表X、Y坐標、地面標高、埋深、口徑、最大流量、安裝時間、維修時間、用戶名稱水池X、Y坐標、地面標高、水池面積、最大最小水位水泵X、Y坐標、地面標高、泵軸標高、靜揚程、流量、安裝時間、維修時間、監(jiān)測點X、Y坐標、地面標高、埋深、監(jiān)測類型、通訊方式4.4.2邏輯設計邏輯設計的任務是把信息世界中的概念模型轉換為計算機世界中受數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據(jù)模型，并用數(shù)據(jù)描述語言表達出來。數(shù)據(jù)庫的邏輯模型與所采用的數(shù)據(jù)庫軟件相關，但它本身獨立于物理實現(xiàn)細節(jié)。供水管網具有數(shù)據(jù)量大、結構復雜等特點，為了更好的實現(xiàn)系統(tǒng)所需功能，我們在設計時將整個系統(tǒng)劃分為一些子系統(tǒng)，與此相適應，數(shù)據(jù)庫也被劃分為若干子庫。同時，由于Geodatabase是具有面向對象特點的關系型數(shù)據(jù)庫，所以我們通過關系模式的二維表結構來反映蘭州市自來水管網管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的邏輯結構。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及其子數(shù)據(jù)庫的結構如圖4.2。地理底圖數(shù)據(jù)地理底圖數(shù)據(jù)點數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)行政區(qū)劃標志性建筑物道路管網閥門管網結點水表管段水泵監(jiān)測點水池消火栓蘭州市自來水管網管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫圖4.2表4.3是管線數(shù)據(jù)表的關系模式，其主碼為管段編號，外碼為所在道路。表4.3管線數(shù)據(jù)庫結構字段字段名稱字段類型字段長度小數(shù)位1序號字符型122管段編號字符型123管徑數(shù)值型1204管材字符型125長度數(shù)值型1216埋深浮點型637起點圖號字符型128終點圖號浮點型129其實節(jié)點號浮點型1210終止節(jié)點號浮點型1211所在道路浮點型2012埋設年代浮點型12表4.4是節(jié)點數(shù)據(jù)表關系模式，其主碼為節(jié)點編號，外碼為所在管段。表4.4節(jié)點數(shù)據(jù)庫結構字段字段名稱字段類型字段長度小數(shù)位1節(jié)點編號字符型122所在管段字段型123高程浮點型834節(jié)點流量浮點型835坐標X浮點型836坐標Y浮點型83表4.5是閥門數(shù)據(jù)表的關系模式，其主碼為閥門編號，外碼為所在管