基于ArcGIS Engine的管线管理系统设计与实现

李昊　徐鹏程　李萌

【摘 要】地下管线是城市基础设施的重要组成部分，因此，建设一个科学的、功能强大的城市地下管线管理系统就显得极为重要和富有意义。为了给地下管线管理提供方便快捷的手段，本文根据管线资源特点，并结合当前GIS的应用特点，将管线资源管理与地理信息系统结合起来，采用基于GIS工具软件ArcGIS Engine的二次集成方式，开发出了管线管理系统。

【关键词】地下管线；ArcGIS Engine；地理信息；二次集成方式

中图分类号： TP311.52 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）26-0097-002

Design and Implementation of Pipeline Management System Based on ArcGIS Engine

LI Hao1 XU Peng-cheng1 LI Meng2

（1.Fuyang Survey and Mapping Institute Co.，Ltd.，Fuyang， Anhui 236000，China；2.Guoxin Minan（Beijing） Geographic Information Technology Co.，Ltd.，Beijing 100089，China）

【Abstract】Underground pipeline is an important part of urban infrastructure. Therefore， it is very important and meaningful to construct a scientific and powerful urban underground pipeline management system. In order to provide a convenient and quick method for underground pipeline management， according to the characteristics of pipeline resources and the application features of current GIS， this paper combines pipeline resource management and geographic information system， and uses the secondary integration of ArcGIS Engine based on GIS tool software to develop Out of the pipeline management system.

【Key words】Underground pipeline； ArcGIS Engine； Geographic information； Secondary integration mode

0 引言

地下管線像一根根神经脉络贯穿整个城市，与城市建设及人民的社会经济生活有着密切的联系，而随着经济的发展，城市的建设和发展正在逐步加快，而遍布城市地下的各种类型的管道也越来越多[1]。地下管线不仅具有结构复杂、分布交错、隐蔽性强的特点，而且其信息量及查询量大，不间断运行，需全天候监测[2]。从而产生大量的管线资料需要处理和分析，面对这些庞杂的数据，传统的手绘制图和靠管理人员的记忆去管理地下管线是远远不够的也不现实，而且效率低下，容易产生错误，且人员很难适应这种迅速发展的庞大数量数据管理要求，造成许多资源的浪费，并且阻碍了设施维护与管理水平的有效改善。如果不能科学有效的管理管线数据，容易造成盲目施工，从而可能对管线设施造成破坏，导致停水、停气、通讯中断，甚至对人的生命财产安全造成威胁[3]。

由此可知，实现对地下管线的现代化、科学化和信息化管理，如何建立方便适用的地下管线数据管理系统这个问题已经成为我们急待解决的重要课题[4]。本文以如何精确高效地管理管线为研究内容，基于GIS二次开发平台来研究开发地下管线管理系统，系统不仅应该具有良好的查询统计功能，还应该具有网络分析功能，达到用户可以清晰地对管线数据浏览、查询、统计、检修路线分析的目的。

1 ArcGIS Engine组件式开发技术

ArcGIS Engine 是美国 Esri 公司发布的一款 GIS二次开发产品，它是目前 GIS 业界最为著名的组件式 GIS 开发产品 。 ArcGIS Engine可以在不同开发语言环境（NET、Java、C++） 下开发，它提供了一系列可以在ArcGIS Desktop 框架之外使用的 GIS 组件和可视化控件，它包含20多个类库，比如Geometry、Display、Geodatabase、System、Carto 等，用户通过引用各个类库中的接口并配合控件的使用，可以方便地实现 GIS 功能，这使得开发者能够将精力集中到解决应用程序中的业务逻辑中，而不是从头开始开发 GIS 功能。开发人员可以将定制的 GIS 功能嵌入到已有的应用软件中或创建自定义应用软件。

2 管线数据管理系统设计与实现

2.1 技术路线

现在的 GIS 应用一般都是基于ArcGIS Engine组件式技术实现的[8]，本系统是采用基于工具型地理信息系统进行二次开发的方式。工具型地理信息系统一般包括5项基本功能模块：数据采集与输入、编辑与更新、存储与管理、空间查询与分析、显示与输出[9]。

管线管理系统需要实现以下功能：

（1）用户可以实现对管线数据的加载、浏览、修改、保存，并实现通过图查属性与属性查图的空间查询功能。endprint

（2）用户可以实现各种条件下的精确查询，管线属性数值的统计功能，以及查看范围时间段内数值波动的统计图。

（3）当某一处管线出现故障时，用户应该能够及时获得故障点的坐标，实现故障点在管线网络中位置定位，并获得故障点到对应检修站的最优路径。

（4）用户可以对属性表进行更新与修改，并保存到数据库中，还可以编写文档日志来记录相关操作的信息。

为了设计出简单实用、符合用户需求的管线管理系统，本文结合上述系统要实现的功能和管线管理的特点，根据所采用的开发软件，制定相应的技术路线：空间数据库—ArcGIS Engine—Visual Studio 2008—基于GIS的管线数据管理系统-到达用户。

2.2 系统的总体设计

2.2.1 功能设计

本管线管理系统采用组件技术的模块化设计，汇总以上功能，结合GIS的基本功能模块，将本系统分为用户登录模块、管线管理模块、查询统计模块、检修路径模块和资料管理模块，建立系统结构如图1所示。

2.2.2 数据库设计

本系统选择的数据库为Access2003。Access有着强大的数据处理、统计分析能力，可以完整清晰的存储管线的属性数据，并且所占空间小，操作简单，随时可由系统调用[10]。

在Access数据库中包括如图所示的表数据。其中电力管线、电信管线、给水管道、煤气管道、热力管道、污水管道、雨水管道表中包含了管道的一些属性信息与监测数据，如管道材料、管口直径、气压、温度、流量等信息。建筑物与场地包含了一些设施内部的管线布局信息。如图2所示的管道表和管道表属性设置。

2.3 系統功能说明及其实现

本系统是在Visual Studio 2008的开发环境下，基于ArcGIS Engine组件式开发技术，使用C#语言实现的设计与开发。由于篇幅有限，各模块功能不再一一详述。

2.3.1 基本功能模块

基本功能模块主要通过GIS技术实现对管线的基本操作集体的功能有以下几个方面：

（1）管线数据的加载与保存：系统可以从本地硬盘上加载地图文档。如果对地图进行了修改，也可以对修改过的地图保存。

（2）地图编辑：用户可以在地图上进行标记或绘制图形，也可以对图层进行增、删或修改等操作。

（3）地图浏览：实现对主地图的放大、缩小、全图及漫游。

（4）图层控制：实现对图层的显示与隐藏，图层属性信息的查询，图层删除，以及以lyr格式另存为的功能。

（5）属性查询：用户在浏览地图的过程中可以随时对空间地图进行进一步查询，右键单击相应的图层，可以查询相应管线图层的属性。

2.3.2 查询与统计模块

查询模块是对数据库中的管线属性数据进行精确的查找并在表格中显示，系统中为用户提供诸多可选择的查询条件，如查询日期、管线类型、管线型号等。在日期选择中，用户还可以固定时段或自定义时段，固定时段如某月或某月第一周，自定义时段则由用户自己定义起始与终止的时间。

统计模块的条件设定与查询模块中的相似，条件设置完成以后，系统将数据库中的属性数值通过统计图表来显示，这样可以将数据直观、形象地展示出来。其中折线图易于表现数值的变化趋势；柱状图体现每组的具体数据，易比较数据之间的差别；扇形图表示部分在总体中的百分比，易于显示数据相对总数的大小。

2.4 检修路径分析模块

实现本功能模块需要在地图控件中加载包括管线网络、检修井点以及故障点这些地图要素，然后设置检修路程的起点与终点，系统会通过最短路径算法，实现最短路线分析。最后将最短路线、路程以及检修井编号呈现给用户，将故障的位置以及进行维修的方案直观地呈现给工作人员。

2.5 资料管理模块

在此模块中，用户可将数据库中的属性表显示出来，并且可以对数据库的数据进行修改并保存修改成果，而不用去打开数据库。

4 结论

本系统基于ArcGIS Engine 组件式开发技术，实现了管线资源的信息管理、管线资源的查询、故障管线的迅速查找以及对管线资源数据的实时更新，从而达到对整个管线资源的集中化、可视化管理，方便了日常工作，提高了工作效率，整体提升了管线资源的维护水平和管理质量。

由于时间仓促和作者水平有限，本文还有许多问题有待于进一步研究和探讨，主要有以下几个问题：

A.地下管线数据库数据量大如何优化地下管线数据库有待于深入研究。

B.地下管线管理系统与其他GIS平台的数据共享问题。

C.地下管线三维显示。地下管线数据分为管点和管线数据，如何解决管点和管线的三维显示还需要作进一步的学习和探讨。

【参考文献】

[1]赵俊兰，邬伦.校园地下管线综合信息系统的研究与开发[J].北方工业大学建筑学院，2007（9）：1-12.

[2]王巧云.城市地下管网GIS建设与应用[D].《中国西部科技》，2010：14-21.

[3]杨汉元，廖江英.城市地下管线管理[J].维普资讯.2005（7）：15-24.

[4]李朝.基于GIS的管线资源管理系统的设计与实现[J].铁路通信信号工程技术.2009（6）：19-21.endprint