夏俊峰，李靜，樊亞東
（武漢大學 電氣工程學院，湖北 武漢 430072）

　　摘要：本文介紹了以MapX組件為GIS開發平臺，PowerBuilder為系統前臺開發工具，集GIS、CAD、空間數據庫為一體的自來水管網信息管理系統。對系統各個功能模塊、數據管理、空間拓撲分析及空間數據庫等的設計和實現作了詳細的說明。系統實際使用中運行穩定，能較好滿足自來水管網管理的要求，并獲得良好的經濟效益。
　　關鍵詞：地理信息系統；MapX；供水管網
　　中圖分類號：TP 79

Design and Implementation of InformationManagement System of Water Supply Pipeline Network Basedon MapX Groupware

XIA Jun-feng ,LI Jing , FAN Ya-dong
(School of Electrical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072,China)

Abstract:A management system of the pipeline network of water supply is introduced, whichis integrated with the GIS, CAD, spatial database, using PowerBuilder as thedevelopment language and MapX groupware as the GIS platform. The design andimplementation of the function of each part of the system, data structure,spatial analyzing and spatial database are discussed in detail. The system runssteadily in the actual applications, and is well designed to meet the demand ofa management system of the pipeline network of water supply, and has obtainedbetter economy profits.
Keyword: Geographical Information System; MapX; Pipeline Network

1 前言

　　隨著我國科技和經濟的高速發展，國家基礎信息化工作的不斷發展，各個行業、單位自身的信息化工作也在逐步發展。自來水行業也不例外，但自來水行業的信息化工作有其自身的特點：水表、閥門數量龐大，地下管網錯綜復雜，具有明顯的地理特征。隨著城市的建設和發展，這些管網不斷增加，覆蓋區域不斷擴大，使系統越來越龐大，復雜程度越來越高。
　　對于這樣一個龐大系統的管理，如果仍采用手工管理方式，對管網這些具有明顯空間屬性的數據僅僅采用傳統的管理方式，龐大數據的管理和分析將非常不便且效率低下。
　　而GIS（地理信息系統）是融合計算機圖形和數據庫于一體，用來存儲和處理空間信息的高新技術，它把地理位置和相關屬性有機的結合起來，根據用戶的需要將空間信息及其屬性信息準確真實、圖文并茂地輸出給用戶，滿足我們對空間信息的要求，借助其獨有的空間分析和可視化表達功能，進行各種輔助決策。
　　本自來水管網信息管理系統基于自來水營業收費管理系統，針對目前自來水行業信息化建設中存在的問題，如供水管網圖紙檔案信息化管理不便，研究和開發的一個自來水管網管理的GIS模塊，實現了自來水管理系統供水管網數據的可視化管理，能極大提高自來水行業信息化管理水平和效率。

2 系統設計目標

2.1系統總體結構
　　自來水管網信息管理系統由自來水管網信息輸入與修改，自來水管網輔助管理，自來水管網空間信息分析、報表與地圖輸出4個模塊組成。（如圖1）

2.2系統主要功能模塊
2.2.1自來水管網信息輸入與修改模塊
　　該模塊提供給用戶導入原有圖紙檔案數據并進行地下管網信息編輯維護等功能。
　　長期以來各城市的自來水部門都累積了一大批供水管網設計、施工、竣工的圖件和表冊資料,這部分圖形數據需進行矢量化并存儲到數據庫中。在系統中提供圖形窗口和掃描、圖形編輯工具方便用戶完成這部分工作。
　　通過GIS平臺的地圖窗口，對地圖上用戶水表、閥門、地下管道數據進行添加、修改和刪除非常方便，直接在地圖上進行點選和拖動即可，并且對管網數據所進行的修改操作都能在地圖上直觀的反映出來。
2.2.2自來水管網輔助管理模塊
　　該模塊通過GIS平臺提供給用戶強大的地圖查詢功能，在地圖窗口進行城鎮自來水地下管網的維護和輔助管理，并將查詢結果以可視化的形式在地圖上直觀的顯示出來，實現了圖形、屬性交互查詢。包括以下查詢功能：
　　(1) 分類查詢。在MapX組件中，地圖數據都是按圖層組織的，相同屬性的數據組織在同一層中，如用街道層、水表層、管道層等。用戶直接在地圖上選擇需查詢的地圖層或區域就可以將查詢結果在地圖上顯示出來，并且能夠實現圖形、屬性的交互查詢。
　　(2) 業務查詢。自來水管網管理和維護有其自身的業務要求，如水表和管道使用一段時間需進行檢驗，查找故障點。系統提供相應的到檢水表查詢，漏點查詢功能。
　　(3) 自定義查詢。鑒于自來水地下管網管理工作的復雜性及系統的易用性，為滿足用戶工作中不同的查詢要求，須提供給用戶自定義查詢條件窗口，按用戶要求進行查詢工作。查詢結果也將在地圖上醒目的標示出來。
2.2.3自來水管網空間信息分析模塊
　　空間信息分析的內涵極為豐富。作為GIS的核心部分之一，空間信息分析在地理數據的應用中發揮著舉足輕重的作用。通過空間信息分析能夠為用戶提供空間行為的決策依據，實現自來水地下管網的科學高效管理。通過GIS平臺和空間數據庫的應用，我們在系統中實現以下幾種分析功能：
　　(1) 空間拓撲分析。對城市基礎設施網絡（如供水管線、輸電線等）進行地理分析和模型化，是地理信息系統中空間拓撲分析功能的主要目的。在自來水管網管理系統中，運用空間拓撲分析，研究和籌劃地下管網如何安排，并且使其運行效果最好，達到資源最佳配置。
　　(2) 橫縱斷面分析。用戶能夠在二維平面上對三維空間中的目標進行直觀的查看。在地圖上任意畫一條線，系統即可顯示出沿此線的切面圖。系統還提供在地圖上顯示任意位置施工會影響到的地下管線。
　　(3) 爆管分析。當管線上某點出現故障或需檢修時，計算最優（影響范圍最小）方案，在管網中確定應當關閉的閥門，并且標示關閉閥門后受影響的區域。
2.2.3報表與地圖輸出模塊
　　為方便用戶保存查詢結果進行進一步的分析應用，可以將查詢結果以自定義報表或圖形的方式打印輸出；同時考慮到不同應用軟件間的數據共享，用戶能將查詢結果以標準通用文件格式輸出到文件中，其中報表采用.xls文件格式，圖形采用.dxf文件格式。

3 系統實現

3.1開發模式
　　目前應用型地理信息系統的開發通常有3種模式：獨立開發、單純二次開發和集成二次開發。由于獨立開發難度太大，單獨二次開發受GIS工具提供的編程語言限制差強人意，因此結合GIS工具軟件與可視化開發語言的集成二次開發方式就成為目前GIS應用開發的主流。其優點是既可以充分利用GIS工具軟件對空間數據庫的管理、分析功能，又可以利用其他可視化開發語言具有的高效、方便等編程優點，集二者之所長，不僅能大大提高應用系統的開發效率，而且使用可視化軟件開發工具開發出來的應用程序具有更好的用戶界面、更強大的數據庫功能，可靠性好、易于移植、便于維護。本自來水管網信息管理系統就采用這種GIS集成開發模式。
3.2開發工具、GIS平臺及數據庫選擇
　　PowerBuilder是目前非常流行的信息管理系統開發工具，全面支持面向對象編程，是集成功能強并易于使用的第四代編程語言，內置包括數據窗口和OLE控件在內的多種對象類型，方便連接和訪問多種數據庫。用它進行管理信息系統開發速度快、功能強、效率高、成本低。本自來水管網信息管理系統基于自來水營業收費管理系統，自來水營業收費管理系統是采用PowerBuilder開發工具。考慮到開發工具的功能、用戶界面的一致性以及系統的集成我們也采用PowerBuilder作為開發工具。
　　MapX是MapInfo公司推出的基于ActiveX技術的可編程控件，為開發人員提供了一個快速、易用、功能強大的地圖化組件。在VB、VC、Delphi、PowerBuilder等可視化開發環境中，只需在設計階段將MapX控件放入窗體中，并對其運行編程以設置屬性、調用方法或相應事件，即可實現數據可視化、專題分析、地理查詢、地理編程等豐富的地圖信息系統功能。自來水管網信息管理系統屬于管理信息系統范疇，又必須具備地圖管理的特征，因此，綜合運用PowerBuilder和MapX是一種順理成章的做法。
　　Oracle是當前應用最廣泛、功能最強大的數據庫系統，具有完整的數據管理功能，它完善的備份恢復功能和安全機制等特點保證了數據的安全性和可靠性。同時，Oracle強大的空間數據庫功能便于空間信息的存儲管理。
　　所以，從開發效率、系統成熟度、投資回報等各個因素綜合考慮，我們采用PowerBuilder開發工具、MapX組件和Oracle數據庫開發本自來水管網信息管理系統。
3.3數據結構
　　數據結構設計是確定在數據管理系統中存儲和檢索數據的結構。
　　在本應用系統中，管網空間數據是非結構化的，而對空間數據的操作需要GIS軟件實現，同時還要充分利用用戶現有的數據庫系統，可以利用空間數據庫存儲空間數據，而借助于已有的關系數據庫管理屬性數據。因此本系統采用空間數據庫結合關系數據庫的方案，空間數據庫與關系數據庫通過關鍵字相關聯。（如圖2）

　　空間數據主要由地理底圖數據和網文件組成，各種空間數據按其特征分層進行存儲。其中地理底圖數據劃分為一些最基本的地圖圖層，如居民區、建筑物、道路等，網文件則由用戶水表、閥門、管道等管網圖層組成。（如圖3）

3.4空間數據庫應用
　　通過利用數據的內在空間關系，空間數據庫能夠提高自來水管網信息管理系統的決策、運作能力。
　　MapInfo公司的Spatial Ware是一個在Oracle環境下基于SQL進行空間查詢和分析的空間信息管理系統，它不僅實現了在Oracle中存儲空間數據的類型（如點、線、面等），而且建立了一套基于SQL查詢檢索機制的空間運算符，使得空間查詢和分析能在服務器進行，其高效的基于R-Tree的空間索引技術，保證了空間查詢的快速和準確。
　　Spatial Ware將地圖對象作為一個單獨的列添加到Oracle數據庫中，使Oracle數據地圖化。現有的MapInfo地圖數據可通過MapInfo Professional上載到Spatial Ware中。應用系統通過MapX組件對象訪問空間數據庫中的地圖數據，空間查詢、空間分析的結果也可在地圖中顯示出來。

4 結束語

　　自來水管網信息管理系統基于MapX組件平臺設計，系統實現對城鎮自來水地下管網地理數據的計算機管理與分析決策。它以電子地圖為基礎，利用計算機技術、GIS（地理信息系統）技術和空間數據庫技術，針對自來水地下管網建立起一個能快速提供真實準確地理信息、便于查詢及決策分析的管理系統，彌補了傳統自來水信息管理系統的不足，提高了自來水行業信息化建設水平。雖然此系統是針對自來水管網開發的，但城市地下管網如排污、供熱、燃氣、輸油、輸電等與供水管網極其相似，本系統稍加修改即可適用。

參考文獻

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作者簡介：夏俊峰（1979-），男，湖北 崇陽，碩士研究生，武漢大學電氣工程學院 測試計量技術及儀器專業；
　　　　　李　 靜（1979-），女，湖北 漢川，碩士研究生，武漢大學電氣工程學院 電力工程及其自動化；
　　　　　樊亞東（1967-），女，副教授，碩士生導師，武漢大學 電氣工程學院測試計量技術及儀器專業。

作者聯系方式：

　　　　 通信地址：武漢大學工學部電氣工程學院03研3班，夏俊峰，430072
　　　　 電話：027-87161251
　　　　 E-mail:jstormx@yeah.net