面向管线全业务的综合管理信息系统研究与实现

刘全海，孙雪梅，冉慧敏

(1.武汉大学测绘学院，湖北 武汉 430079；2.常州市测绘院，江苏 常州 213003；3.常州市地理信息智能技术中心，江苏 常州 213003)

面向管线全业务的综合管理信息系统研究与实现

刘全海1，2，3，孙雪梅2，3，冉慧敏2，3

(1.武汉大学测绘学院，湖北 武汉 430079；2.常州市测绘院，江苏 常州 213003；3.常州市地理信息智能技术中心，江苏 常州 213003)

针对地下管线管理中动态更新困难、全业务应用复杂等问题，通过对CAD辅助设计系统和ETL专业管线处理工具等关键技术的研究，开发了B/S和C/S相融合的地下管线共享交换系统等6大子系统组成的综合管理信息系统，实现了管线全业务覆盖，建立了管线信息化、动态化的更新、管理、应用模式。并以武进区为例，验证了系统的可行性和有效性。

地下管线；动态更新；全业务；共享交换

一、引 言

殖率随着城市化的快速发展和现代化程度的不断提高，城市地下管线的建设逐渐向空间密集化、种类复杂化、属性专业化的趋势发展，各管线单位对管线业务需求呈多样化趋势发展，亟须建立一套现代化、信息化的城市管网管理机制，满足城市地下管线动态跟踪管理、管线全业务应用，以解决当前城市地下管线管理困难、繁琐等现象。

上海、天津等地建立了丰富的地下管线数据体系，但多针对现状数据库，对于规划和历史资料库关注不足[1]。徐州、青岛等地针对管线竣工、管线应用等业务研发CAD管线作业平台，优点是在本地数据处理方面功能强大，但未能实现管线数据CAD与SDE图库联动[2]。广州、杭州等地建有专业煤气、供水等专业管线系统[3]，但专业系统与综合管线系统间缺少紧密联系，难以实现综合管线、专业管线的统一管理、交互共享。许多城市的管线信息系统多数是针对规划管理的需求定制相应功能，不能满足多部门的专业管线业务需要，导致各部门间管线系统重复建设并形成“信息孤岛”。

基于上述原因，本文从管线动态更新出发，整合综合管线、专业管线数据，研究建立满足管线规划、审批、竣工、验线、供图、共享、交换应用的管线全业务需求的地下管线综合管理信息系统，建立地下管线信息化、动态化、二三维一体的更新、管理、应用机制，规范和提升管线信息系统的建设，实现管线网络化动态管理、信息的动态更新以及通过互联网实现多级部门管网信息的共享交换。

二、建设思路

1.总体架构

地下管线综合管理信息系统将管理创新、流程优化、资源整合融入管线管理的信息化建设中，搭建以地理信息系统为基础平台，形成管线管理部门、设计单位、建设单位、专业管线公司等机构之间的多级管理网络，分阶段、分区域、分内容建立多层次的、实用的、与规划管理系统业务紧密关联的管理模式，集不同单位部门管线业务流程于一体，满足管线全生命周期、全业务管理应用需求。

系统利用Oracle搭建管线数据库，以地下管线的持续动态更新为重点，整合专业管线、综合管线、地形、规划数据等城市建设基础空间数据，以管线规划、审批、竣工、验线、供图、管理、共享等管线业务为落脚点，采用C/S和B/S的混合模式，实现管线系统的一体化建设和信息资源的集成化管理，建设数据管理系统、CAD辅助设计系统、ETL专业管线处理工具、综合应用系统、共享交换系统、后台管理系统6大子系统，创建高效、简洁、实用、人性化操作的工作环境，系统设计框架如图1所示。

2.开发平台选型

考虑到管线系统涉及多种基础数据(基础地形、城市框架数据和其他专题数据)、管线以及业务数据，为实现海量数据的快速存储与灵活调用，系统数据库平台采用Oracle 11g与ArcSDE联合的方式实现空间基础数据的存储，采用ArcSDE构成数据管理层，利用.NET与ArcGIS Engine10.1，建立系统数据管理层的应用，通过SDE实现数据的访问、调用、查询和统计功能，以及数据动态更新[4]。为配合管线系统GIS框架，降低系统响应时间，采用Arc-GIS Server发布管线、地形、控规等空间数据。

图1 系统架构图

选用ArcGIS、WebGIS、AutoCAD等平台、大型关系数据库技术和现代网络通信技术，融合三维Vast3D平台，采用B/S与C/S相结合的技术，建设集成完备管理应用共享功能、二三维一体化的地下管线综合管理信息系统。系统对外提供服务时利用XML及Web Service技术，实现数据的共享和异构系统的整合。数据管理系统、ETL专业管线处理工具选用ArcGIS10.1，CAD辅助设计系统选用Auto-CAD2010，应用系统、共享系统、后台管理系统选用ArcGIS10.1，利用C＃语言进行后台数据处理、Flex进行前端开发。

3.关键技术

(1)管线标准设计

地下管线信息标准和规范，是实现地下管线信息动态管理的基础，是建立地下管线信息共享的前提。建立全面使用的从探测、建库到应用的地下管线数据标准体系，需要做到以下几点：

1)兼顾国家标准与地方特色，在满足地下管线探测国家相关技术规程的基础上，充分考虑地方特色。在满足城市规划综合管线数据标准的基础上，充分考虑专业管线单位的需求，真正做到全面实用。

2)结合普查技术规程，参考系统建设数据要求，实现数据标准的内外业一体化，同时需要考虑数据的历史版本管理和可追溯要求。

3)实现二三维标准一体化。根据目前地下管线三维可视化建设的经验，针对目前地下管线探测技术规程在三维方面的不足，有针对性地补充了地下管线三维可视化的需求。

(2)基于CAD的地下管线要素级更新模式

为实现城市地下管线的长效管理，需要建立管线数据的动态更新机制，保障地下管线空间数据的实时性、准确性[5]。基于C＋＋语言开发的CAD辅助设计系统，建立管线竣工测量成果从提交—规整—监理—规整—入库的动态更新机制，全过程CAD图面操作实现，符合用户的实际操作习惯，更新流程如图2所示。系统采用了实体唯一标记(GUID)匹配的设计思路，实现管线入库数据在三维平台联动更新。该方式不用考虑接边的约束情况，具有更新效率高、历史冗余数据小、便于维护和实施的特点。

对于管线普查数据，可以利用数据管线系统实现普查范围内的数据整体入库，专业管线数据则可以利用ETL工具实现专业管线库的更新。管线工程更新模式如图3所示。

(3)管线数据全生命周期可追踪管理

系统建立历史数据管理机制，采用时间戳＋历史图层的思路，对管线数据的任何一次变更，包括数据的编辑、普查数据入库(更新)、竣工测量更新、专业管线入库(更新)、管线设计等，进行事件跟踪和历史数据的转换存储[6]。通过系统的历史数据管理机制，用户可以实现对任何时刻、任何人对数据操作的跟踪，包括数据的恢复和历史数据查看、备份等。

图2 CAD要素级更新流程

图3 管线工程更新模式

(4)基于规则定制的CAD管线监理

系统将传统的管线应用从GIS平台转移到CAD平台，结合用户的使用习惯和业务需求，开发CAD环境下的管线入库监理模块，实现管线监理规则定制、管线数据监理、管线数据成图、管线数据入库，如图4所示。CAD管线监理模块使得数据生产与数据应用业务结合更紧密，丰富了CAD传统使用模式，保障竣工入库数据的正确性、可靠性。监理规则包括数据标准比对、属性值检查、属性逻辑检查、图形检查、拓扑检查等。

图4 CAD辅助设计系统管线监理

(5)分布式网络与数据处理技术

为实现地下管线的共享应用，需要通过政务专线连接管线规划管理部门与各专业管线权属单位、区住建局、区公安局以及各广电、通信相关管线应用部门，实现管线多级应用共享；通过专线连接不同规划管理部门综合管线数据库，实现管线数据库异地同步更新，在上述二者基础上构建完整的多源数据分级网络[7]。

系统将不同平台、不同格式的空间数据按照统一的方式存储到空间数据库中，以通用标准的服务对外在线提供服务。通过专业的ETL管线数据处理工具完成多源数据的统一处理，各个权属单位再根据各自的权限通过共享交换子系统按照流程的模式完成数据的上传和下载，共同来维护和管理城市地下管线，如图5所示。

所谓释宪机制正式激活，是指法定释宪机构依据宪法规范和程序实际开启释宪实践，凡遇到能够通过宪法解释解决的宪法问题，应该首先通过宪法解释来处理。进入全面深化改革阶段之后，虽然每项重大改革举措出台，都会激起理论界讨论释宪问题的热情，而作为法定释宪机构，全国人大常委会尚未有过释宪先例，这不免是释宪实践的遗憾。

图5 地下管线工程网络示意图

三、地下管线综合管理信息建设

地下管线管理信息系统以管线的专业应用为重点，完成6大子系统的建设，集成城市建设相关基础数据和规划成果，覆盖了管线业务管理的全流程，搭建面向管线规划管理全流程的CAD平台，建立安全高效的综合管线和专业管线在线共享交互模式，并实现二三维一体化应用，为管线管理与应用提供快捷高效的决策支持，各子系统关系如图6所示。

图6 地下管线综合管理信息系统框架图

1.数据管理系统

地下综合管线数据管理系统采用C/S架构，主要解决管线数据的监理检查、数据入库、数据编辑和系统管理综合分析，主要满足管线规划管理部门内部日常管线管理和应用需要，提供决策支持。系统主要功能有系统调图、地图操作、数据加载、查询统计、空间分析、应急分析、数据监理、入库更新、数据库管理、地图输出等。数据管理系统可与CAD辅助设计系统、ETL工具等其他管线子系统联动，实现管线业务数据、空间数据的统筹管理。

2.CAD辅助设计系统

考虑规划管理部门及测绘部门对CAD平台的依赖性，系统采用跨平台技术，突破原有孤立功能点，梳理各部门管线业务，集数据生产与数据应用、管理为一体，在CAD平台下搭建功能串并联的系统框架，整合管线供图业务流程及方案辅助审批业务流程，实现管线规划、审批、竣工、验线、供图、管理等各项管线业务的一体化作业管理，系统如图7所示。

图7 CAD辅助设计系统

CAD辅助设计系统是打通CAD与GIS数据之间的双向存取通道，在统一的环境下实现图属互动、图形编辑、查询统计、空间分析、数据管理等功能，满足市政科用户、规划编制科用户、规划设计院用户、信息中心用户、窗口办事员用户等相关用户完成规划设计条件、管线方案设计、管线辅助审批、普查数据展点监理、竣工测量数据展点监理、竣工测量数据规整入库、业务打图等。为实现管线数据的持续动态更新，CAD辅助设计系统提供完备的要素级更新监理入库功能，保障管线数据库的现势性、完整性。

3.ETL专业管线处理工具

图8 ETL专业管线处理工具

4.地下管线综合应用系统

管线综合应用系统采用B/S架构，实现地下管线信息快速浏览、查询、统计、管线空间分析以及图形的输出，为领导用户、市政科用户、规划编制科室用户、信息中心用户、其他相关用户提供快速的管线管理应用服务，如图9所示。为方便管线浏览应用，提高管线维护、检测效率[10]，综合应用系统提供地下管线三维可视化应用功能，实现二三维数据的无缝融合及联动展示。

图9 地下管线综合应用系统

5.地下管线共享交换系统

管线共享交换系统采用B/S架构部署在专线环境下，为各专业管线权属单位提供各类管线信息的浏览、查询、打印功能。并与ETL工具配合，专业管线权属单位可在浏览器端发起数据上传或数据下载申请，系统管理员对权属单位的申请进行审核，审核通过后可进行相应上传、下载操作，实现各类专业管线数据与综合管线数据的交换和共享。

6.后台管理系统

管线后台管理系统采用B/S架构，提供运行维护支持，包含用户管理、系统监控、日志管理、安全中心等模块，如图10所示。管理员可利用后台管理系统配置地下管线综合管理信息系统6大子系统的用户及功能使用权限，并能对各用户对系统的使用情况进行日志管理，从用户、功能、数据三方面全面实现地下管线综合管理信息系统的管理，保障系统、数据安全。

图10 后台管理系统

四、结束语

地下管线综合管理信息系统6大子系统的建设，覆盖城市管线全生命周期管理，6大子系统相互补充，建立了地下管线信息化、动态化的更新、管理、应用模式，满足了管线全业务需求，为当前城市综合管线、专业管线统筹管理提供了新思路，为城乡建设局、水务公司、燃气公司、广电公司等城市管线单位提供了信息化的管线更新、管理、应用服务，加快了城市的信息化建设，推进智慧城市建设。

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Research and Implementation of the Full Pipeline-service-oriented Underground Pipeline Integrated Management Information System

LIU Quanhai，SUN Xuemei，RAN Huimin

P208

B

0494-0911(2014)11-0092-05

2014-06-02；

2014-06-30

住建部科学技术计划(2013-S5-4)

刘全海(1972—)，男，甘肃舟曲人，博士生，研究员级高级工程师，主要从事数字城市、三维可视化研究。

刘全海，孙雪梅，冉慧敏.面向管线全业务的综合管理信息系统研究与实现[J].测绘通报，2014(11)：92-96.

10.13474/j.cnki.11-2246.2014.0372