1、太湖新城综合地下管线信息系统技术方案前 言当前，信息化大潮正席卷全球，信息化水平已成为衡量一个国家和地区现代化水平的重要标志。随着“数字地球”、“数字城市”、“数字社区”以及“数字家庭”等概念的提出，许多城市纷纷掀起建设“数字城市”的热潮，作为抢占科技、产业和经济制高点的战略之一。国家建设部已将“城市规划、建设、管理和服务数字化工程”列入国家“十五”重点科技专项。江总书记在接见中国科学院和中国工程院院士，纵论世界社会、经济、科学技术发展趋势时，特别提到数字城市。北京、上海等大中型城市都制定了各自的发展目标。2001年9月18日，科技部、建设部、广州市政府联合在广州主办了“中国国际数字城市建设技
2、术研讨会暨21世纪数字城市论坛”，再一次将数字城市的建设推向高潮，也标志着我国的数字城市建设从战略研究阶段进入到了具体实施阶段。城市信息化建设的快速发展对城市规划、建设管理与服务提出了新的“四高”要求，即高起点的规划、高标准的建设、高效率的管理和高质量的服务。同时也会面临着严峻的挑战，在城市规划管理、规划设计、市政建设、住宅产业、土地监测管理、环境监测评价、地质灾难防治、小城镇规划与建设以及城市化与城市可持续发展战略研究制定的众多方面，都将会出现许多亟待解决的问题。其中，尤为突出的是城市地下管线的管理问题，城市管线因为埋在地下而不便于管理，另一方面，由于城市建设高速发展，市政建设施工频繁，因施
3、工而破坏管线的事故时有发生。通过建立管线管理信息系统，实现对管线数据的动态管理，不但可以提高管线管理的效率，而且可以通过数据共享，满足不同部门对管线数据的需要，为“数字城市”的打造贡献一份力量，从而产生积极的社会效益和经济效益。太湖新城紧跟时代发展的步伐，把握时代的脉搏，在深入调查，认真地分析国内、外发展形势及充分的技术准备的基础上，做出了进行城市综合地下管线管理信息化的重大战略决策，反映出领导们的远见卓识，从长远利益出发，绘制太湖新城未来发展宏伟蓝图的信心及决心。我们相信并预祝太湖新城在城市综合地下管线信息化建设取得圆满成功。太湖新城综合地下管线信息系统技术方案目 录第一章 概述11.1 项
4、目背景11.1.1 未来城市的发展需要城市管线数字化21.1.2 是提高工作效率和城市规划管理水平的需要21.1.3 太湖新城建设管线规划信息系统的迫切性21.2 项目总体目标与要求21.3 本标书的章节安排3第二章 需求分析52.1 用户需求52.1.1 地下管线现状信息的采集与入库52.1.2 竣工测量数据的采集与入库52.1.3 信息查询、空间分析与综合应用52.1.4 满足开放性要求52.2 数据需求分析62.2.1 数据资源描述62.2.2 数据流分析62.3 功能需求分析92.3.1计算机数据监理92.3.2 数据入库92.3.3 综合应用102.3.4 动态更新102.3.5 公
5、众服务102.4 性能需求分析112.5 其它需求11第三章 总体设计123.1 系统目标123.2 设计思路133.2.1 建立共享的城市管线数据库133.2.2 开放式思想和集成一体化的解决方案133.3 技术路线153.4 系统结构163.4.1 系统总体结构163.4.2 系统应用结构173.5 数据库设计193.5.1 数据库设计思路193.5.2 数据库的逻辑设计19Oracle+ArcSDE193.5.3 数据的组成223.5.4 数据库的物理设计263.5.5 数据库管理特点283.6 系统功能模块描述293.7 计算机数据监理子系统303.7.1 计算机数据监理子系统概述30
6、3.7.2 数据查错303.7.3 数据编辑303.7.4 数据分幅303.8 数据入库子系统313.8.1 数据入库子系统概述313.8.2 计算机成图313.8.3 数据编辑323.8.4 数据输入/输出333.9 动态更新子系统343.9.1 动态更新子系统概述343.9.2 数据转换合并343.9.3 数据编辑343.9.4 网络更新343.9.5 版本管理343.10 综合运用子系统353.10.1 综合运用子系统概述353.10.2 数据管理373.10.3 以其它图文数据为参照的查询373.10.4 信息查询373.10.5 统计功能383.10.6 空间分析393.10.7 管
7、线工程综合423.10.8 管线工程辅助设计423.10.9 对外服务443.10.10 三维模拟453.10.11 系统维护463.11 公众服务子系统493.11.1 公众服务子系统概述493.11.2 网上查询493.11.3 网上报建493.11.4 网上发布493.12 设计原则503.12.1 规范化原则503.12.2 详细性与完备性原则503.12.3 实用性原则503.12.4 可移植性和可扩充性原则503.12.5 安全保密性原则503.13 设计依据51iii第一章 概述1.1 项目背景太湖新城位于无锡城市南部，北起梁塘河，南至太湖，西邻梅梁湖景区，东至京杭大运河，规划常
8、住人口万。太湖新城以华谊路和蠡湖大道为界，自东往西分为东区、中心区和西区。东区（华谊路以东、高浪路以南），以太湖国际科技园为载体，重点建设高新技术研发园、大学科技园、软件园、数码设计园、创意研发园。中心区（华谊路以西、蠡湖大道以东），重点建设太湖新城商务中心、市民中心及各类居住社区。西区（蠡湖大道以西），以山水城旅游度假区、科教产业园为载体，重点发展创意产业和生态休闲旅游业。功能定位：太湖新城是无锡新的城市中心，是一个开放式、生态型的现代化新城。主要功能定位为商务商贸中心、科教创意中心和休闲宜居中心，是无锡高端商务、金融机构、企业总部、专业服务的集聚区。东区，着力打造无锡科技型国际化自主创新研
9、发创业区；中心区，着力打造生态宜居区、商务大都会和无锡新核心；西区，着力打造创意前沿、科教高地、生态绿肺。建设方针：根据“统一领导、集中管理、分级负责、有序实施”的原则，实行“市区合力联动，规范高效运作”的机制，太湖新城建设由市太湖新城建设领导小组统一领导，分片区组织实施建设。建设目标：五年成框架，十年出形态。主要任务：一是构建以主次道路为主的路网体系，建成道路公里；二是完成拆迁安置房建设万平方米；三是完成市民中心建设。工作举措：坚持高起点规划。以人为本，创新规划理念，提高规划水平，体现环保优先的意识，着力提高无锡城市竞争力。坚持高标准建设。积极引进发展项目，好中求快，体现无锡城市特质和现代气
10、息。坚持高效率推进。创新投融资体制和建设管理机制，多渠道筹措建设发展资金，强化建设资金保障，建立工程项目建设管理机制，实现项目建设专业化、规范化、科学化管理。坚持高效能管理。创新管理体制，强化区域统筹协调，实现规划统一、建设标准统一、整体风格统一。城市的迅猛发展给城市规划和设计带来了巨大的压力，引入高新技术提高规划管理水平已经成为必然的选择。这些年，新批建设用地、规划设计、建筑设计等规划数据日益增长，如何完成对历史、现状以及远景规划数据的管理和动态更新以保持城市规划现势性是城市规划管理的一个总要课题。管线作为城市建设的配套设施，是城市规划的重要内容，市政管线这些年在城市建设和城市经济发展中的重
11、要作用，对管线的动态分析、动态更新是管线管理的核心，这些显然必须依赖管理信息系统。1.1.1 未来城市的发展需要城市管线数字化在城市化的进程日益加快的今天，运用科学、整体、系统的思维来营造现代化城市已成为时代发展的必然。如何充分利用数字化信息处理技术和网络通信技术，将城市的各种信息资源进行数据融合，提高信息综合应用潜力，是当前的一个紧迫任务。可以说，城市数字化是城市未来的发展方向，而城市数字化离不开城市管、线、网数字化，城市管线数字化是城市数字化最为重要的组成部分。1.1.2 是提高工作效率和城市规划管理水平的需要在过去相当长的一段时间，依靠传统方式“人工活地图”管理城市管、线、网等基础设施，
12、发挥了一定的作用，但是随着科学技术的发展和城市建设速度的加快，“人工活地图”已经远不能适应建设形势发展的要求，为了满足城市发展的需要建立综合地下管线信息系统。综合地下管线信息系统是GIS技术在市政管线中的综合应用，是将反映城市管线现状、规划、变迁的空间数据以及描述这些空间特性数据，通过计算机进行输入、存贮、查询、统计、分析、输出的一门综合性空间信息系统，它是在GIS技术高度发展和城市科学研究对信息数据处理的技术手段要求不断提高的前提下产生的。1.1.3 太湖新城建设管线规划信息系统的迫切性作为无锡太湖新城，快速建设为现代化新城是非常重要的任务，而这良好的环境中，城市配套设施是最基本的条件。同时
13、，随着经济的发展，人们对生活质量的要求也越来越高，管线、场站的建设对满足之中日益增长的需求也是非常必要的。通过简单的数据对比可以看出这些年太湖新城建设的发展，要达到城市建设和规划的目标以适应经济的发展，没有先进的管理手段显然是不行的，因而建设基于GIS的管线管理信息系统非常紧迫。1.2 项目总体目标与要求通过前期的深入分析，总结出太湖新城综合地下管线信息系统开发项目的总体目标与要求主要包括以下几个方面：（1） 以太湖新城地下管线建设数据为依据，建立管线数据的计算机监理与动态更新机制；建设新城范围内的准确、动态、高效的共享性市政管线基础空间数据库，使之成为太湖新城各行各业管线应用的基础；（2）
14、建设管线数据管理信息系统，对管线数据实现高效率管理，包括数据监理、数据入库、数据转换、数据更新、数据输出、查询统计、空间分析、辅助设计等，为管线管理部门提供方便、实用、高效的计算机管理手段，为领导机关及管理部门提供辅助决策的支持；（3） 建立管线数据的动态更新机制，利用日常的管线竣工测量数据能够对管线数据库进行更新，保证数据库的现势性；（4） 建立管线数据的共享机制，为其他部门或用户调用管线数据库提供保证，最大效率地利用管线数据，为社会服务。第二章 需求分析2.1 用户需求分析管线数据、规划档案数据管理和应用方面面临的主要问题，有助于了解项目的要求，从而正确制定相应的对策，通过前期需求沟通和理
15、解，总结出以下系统的建设需求。2.1.1 地下管线现状信息的采集与入库地下管线现状信息是系统最重要的数据支持来源，太湖新城在管线历史资料不全，并且缺乏现势性数据的情况下，采用实测的方式进行管线信息的采集，同时要求建立地下管线数据库。2.1.2 竣工测量数据的采集与入库随着城市建设的不断发展，管线工程的建设也将不断进行，这些建设产生的新的管线信息，需要加入地下管线数据库，不断补充和更新数据库中的内容，保证数据的现势性。建议客户在开展地下管线普查的同时，利用与普查类似的技术手段，通过对建设工程进行竣工测量的途径获取新的管线信息。2.1.3 信息查询、空间分析与综合应用规划部门工作人员为了寻找管线规
16、划管理工作的科学依据，需要检索地下管线数据库中的信息，要求提供各种形式的检索方法（如任意区域查询、缓冲分析等）；在信息检索的基础上有必要对管线的空间位置关系进行分析，如设施埋设深度、管间水平净距/垂直净距等，以满足规划综合的空间分析要求；也还需要掌握管线长度和设施数量情况，了解城市管线的总体布局。2.1.4 满足开放性要求系统应该满足开放性要求，具备查询基础地形图信息或其它相关信息的接口能力；作为运行维护管理级应用的综合性地下管线系统，应具备向其他相关信息系统提供数据共享的能力。2.2 数据需求分析2.2.1 数据资源描述目前太湖新城建设有以下一些管线数据：城市道路、公路、桥梁和隧道线路；河道
17、、水体、大型排洪沟渠；轨道交通线；电力高压走廊；城市绿地；微波通道、航空限高；特种管线；城市道路下的各种市政管线（电力、煤气、通信、供水、排水、电视、路灯等），为了建立综合应用的管线规划管理系统，我们建议补充一些支持数据：（1）基础地形数据基础地形包含建筑物、道路、水系、植被、地质地貌等信息，它一方面为研究和观察城市和地理分析提供了最基本和公用的数据集，另一方面为用户添加各种与空间位置有关的信息提供了空间定位参考，因此，它是城市地理信息系统的基础设施，对于地下管线的设计、管线普查和施工图设计有很重要的作用，同时对减灾救护和抢险排险等管线事故处理起到精确定位和分析的作用。（2）规划成果数据规划成
18、果数据这里是指太湖新城各类管线的规划成果，它们是城市发展的控制性资料，是规划实施的依据。这些数据种类繁多，格式和标准不一，也没有统一的规范可参考，需要根据实际情况制定合理的标准进行统一的组织、整理和入库。2.2.2 数据流分析通过以上数据分析可以看出，本项目涉及的数据十分丰富，包括复杂的基础空间数据（基础地形图）和管线专业数据。因此，组织和整理这些数据将是一项烦琐的工程，必须仔细分析各种数据的来源、格式、处理目标和方法等内容，建立满足项目要求的数据体系。运用数据流分析的方法，我们在对现有的基础数据、规划数据的生产、管理与应用过程深入调查、研究的基础上，概括出如图2.1所示的数据流图，它将作为我
19、们确定系统功能的依据之一。整个数据处理过程可以简要分成三步：标准制定、数据采集与处理、数据整理与入库。管线实施数据全市管线数据管线成果数据历史数据数据格式标准数据格式标准生产流程规范数据格式标准数据格式标准数据检测指标核算数据转换数据监理数据编辑数据转换审批结果入库系 统 数 据 库标准制定数据采集与处理外业勘测内业处理设计数据规整扫描/手工录入数据编辑数据整理与入库计加与入库中间格式成果电子报批图2.1 数据流图(其中深色部分由信息中心提供)图2.1示意了系统数据的处理过程。首先要制定各类数据的制作标准，包括分层、编码与属性标准，数据交换格式标准，数据生产作业流程（包括更新流程）以及各项业务
20、标准化流程。然后数据将经过标准流程按照标准格式进行采集、处理、转换和入库。对于现状管线数据，由于数据的采集部门（勘测单位）和建库部门（市建设信息中心）无论在职能上、作业方式上还是数据应用上都截然不同，因此需要制定一套中间格式数据标准，作为这两个单位之间数据交换的标准。中间格式数据提交后，市建设信息中心首先要进行数据的检查，如果数据是符合标准的，则可以顺利地转入系统数据库。对于规划成果数据，长期以来设计单位都习惯于只提交设计图纸给规划局，或提交形式各异的电子数据给建设与管理局。在本系统中，将采用电子报批机制，建立起设计单位和建设与管理局之间的数据通道，从而解决以上问题。具体的实现方式为：建立规划
21、成果数据制作标准，设计单位按标准提交电子成果，建设与管理局接收电子成果，首先进行数据的检测，然后进行指标核算，最后满足规划要求的数据通过转换进入到系统数据库中。对于空间历史数据，则通过扫描、矢量化等方式录入计算机，然后再进行图形的规整、属性的赋值、符号化等工作，这些过程不可能完全自动化，但需要编制一些辅助工具以提高建库的效率。对于非空间历史数据，主要是通过手工录入方式进行建库。2.3 功能需求分析根据客户要求的系统目标，可以将用户需求对信息系统的要求归纳为以下几个方面（见图2.2）。2.3.1计算机数据监理外业探测的数据由于各种原因导致数据存在着问题，而地下管线数据是信息系统正常运行的基础，所
22、以外业探测的数据不能够直接进入到综合地下管线数据库中。通过使用人工对数据进行检查效率太低，为了提高数据入库效率，本系统设计计算机逻辑查错功能，使得用户能够快捷、明确地指出勘测数据的信息遗漏、对应关系错误等问题，保证进入综合地下管线数据库的数据是准确无误的。2.3.2 数据入库提供高度自动化的数据转换入库程序，通过计算机将勘测处理后的中间数据自动生成相应的管线数据送入地下管线数据库。本系统能够接收管线规划方案和设计方案的图形交换格式，也能够将现状管线数据输出成标准的图形交换格式。2.3.3 综合应用提供了规划管理人员在日常管理工作当中所需要的管线信息、管线设备的各种条件的查询统计，实现任意断面生
23、成、网络分析、管线工程规划综合、管线工程辅助设计等复杂的具有空间决策支持和专家系统雏形的分析和设计功能。2.3.4 动态更新由于太湖新城的现代化城市建设不断加快，地下管线的分布情况也在不断变化，地下管线数据库作为综合地下管理信息系统的核心，必须保证它的正确性和现势性，这里我们提供了动态更新功能，只有及时进行动态更新才能保证了地下管线数据的正确性和现势性，这样综合地下管线信息系统才能够正常运行，在城市的规划建设中发挥更重要的作用。2.3.5 公众服务本部分是综合运用的web版本，基本功能与综合运用部分相同，主要功能包括网上信息查询、网上报建、网上发布，远程用户通过光纤通讯、高带宽有线电视线路等途
24、径来实现数据的之间访问和传输，利用计算机通信技术，通过Internet网实现数据访问和传输。2.4 性能需求分析（1） 实用性实用性是系统最终正常运转的关键，因此要求系统设计应充分考虑建设与管理局内现有的管理规范和管理手段，系统要尽量做到贴近现有的管理流程和办案习惯。（2） 稳定性系统应采用主流的、先进的、高度商品化的软硬件平台、网线设备和二次开发工具，在进行系统设计、实现和测试时采用科学有效的技术和手段，确保系统交付使用后能持续地运行。（3） 安全性系统应具有安全的网络体系，满足国家对政府机关联网保密管理规定，内、外网分离，建立防火墙、信息加密、权限设置等措施，抵御非法入侵；系统的硬件应具有
25、高可靠性、容错性和可恢复性；系统的软件应提供严格的操作控制和存取控制，具有容错功能；系统的数据要有完善的备份和恢复功能，能够在数据毁坏、丢失的情况下恢复。（4） 易操作性系统应提供美观实用、友好直观的操作界面，采用Windows风格，以图形化的方式提供操作；系统应提供在线联机帮助功能；系统中的各种数据，应建立内在逻辑关联，以方便查询、统计和分析。（5） 可扩展性系统应具有系统结构、功能模块、数据内容等方面的扩展能力，以满足管理模式的转变和业务流程的重组的需要；系统应支持软硬件平台的扩展与升级。（6） 开放性系统的数据应该符合有关国际、国家、行业或地方标准，以确保数据具有良好的共享能力；系统应采
26、用开放的软硬件平台和体系结构，提供数据层与应用层的接口，以实现与其它系统的交互。2.5 其它需求对于系统建设的其它需求和要求（包括产品需求、培训需求、支持要求、编码标准、文档标准、验收标准、开发周期等），我们完全忠实于甲方的招标文件，这里不再赘述。50太湖新城市综合地下管线信息系统第三章 总体设计前面已经论述了项目背景、系统目标、总体技术要求与用户需求，这相当于提出了该项目的研究与开发需要解决的问题，本章则提出解决这些问题的思路与方法。3.1 系统目标根据以上分析，确定本系统建设的总体目标是以地理信息系统为基础平台。其目的是要摆脱传统的管网管理模式；规范太湖新城综合地下管线信息系统的建设；实现
27、太湖新城各类地理数据（特别是管网数据）的可视化；实现建设与管理局内部的网络化动态管理、信息的动态更新以及通过互联网实现信息的共享。具体为：（1） 采用目前GIS最新的利用关系数据库管理空间数据（地理数据）的技术，提供支持“外业勘测内业成图建立管理信息系统”的一体化建库模式，建立太湖新城地下管线和数字地形图基础地理数据库，在数据库的基础上建立太湖新城综合地下管线信息系统。（2） 应用目前最新的组件式GIS（ComGIS）和万维网（WebGIS）技术开发适用于工程指挥部、建设单位、管线专业公司、设计单位之间多级计算机管理模式的太湖新城综合地下管线信息系统，实现任意断面生成、网络分析、管线工程规划综
28、合、管线工程辅助设计等复杂的具有空间决策支持和专家系统雏形的分析和设计功能。（3） 此外，GIS还要向深度的、具体的业务管理方面发展，并进一步和国内外先进实用的综合管线系统、GPS技术等结合起来，为建设与管理局提供更完整的GIS体系，为进一步方案优化和扩充留下研究开发余地。（4） 建立良好的系统建设保障管理机制，系统建设是一项长期的工作，需要设置专门的机构和人员来负责系统规划、建设和管理；同时也需要建立良好的规章制度来规范数据采集、更新，保障系统的正常运行与维护。3.2 设计思路信息化建设是一项系统工程，没有领导的全力支持是不可能成功的，因此系统建设的指导思想是在太湖新城各级领导支持和有关部门
29、大力配合下，根据太湖新城具体的、现行的业务管理模式，按照统一规划、分步实施、节省投资原则，本着规范化、科学化的精神，形成一个先进、实用、安全、可靠、开放的具有本企业特色的计算机管理网络，促进规划管理人员素质、服务水平、业务管理和服务能力的全面提高。3.2.1 建立共享的城市管线数据库太湖新城综合地下管线信息系统的建设是基于为太湖新城地下管线规划、建设和管理服务的总体目标，地下管线数据是城市基础设施建设的基础，城市各相关部门的专业应用系统直接或间接地使用这些基础数据，并通过扩展专业数据、业务应用功能而形成新的应用系统，这些专业系统对具有时效性空间数据的需求是非常迫切的，因此，充分利用太湖新城管线
30、数据，通过分布共享（或直接共享）的方式在统一规划的情况下，使用信息中心的共享型城市管线数据库。这样，一方面可以避免数据的重复采集，节约成本，实现数据共享；另一方面可以通过太湖新城的行政职能，在竣工验收的基础上保证数据的精确性、可靠性、时效性和法律效力。3.2.2 开放式思想和集成一体化的解决方案太湖新城综合地下管线信息系统的开放性要求是很明显的，这是一个复杂的系统，它不是简单的技术组合，它是规划管理乃至于城市综合管理发展的必然产物，是管理思想和GIS技术的融合，是管理技术革新和管理水平提高的基础。可以预见，随着应用的深入，在不久的未来，系统将会不断的扩展、深化，系统在应用体系结构和技术组合方面必须保证各专业系统的集成，因此，我们在设计过程中，提出开放和集成一体化的思路就是为了解决这个问题，而且对于相同性质的应用可以达到无缝的集成。我们认为开放性的思路为各种应用系统的集成指明了道路，系统的集成一体化体现在数据和应用两个方面，大型关系型数据库Oracle和Geodatabase的概念使得数据的集成真正成为现实。在系统中，空间数据、规划管理数据以及电子报批产生的数据，集中存储在数据库中，通过元数据管理的方法，对各种数据赋以属性，实现数据的统一管理，从而达到数据集成的目的。另外，系统以规划管理信息子系统的表达为主线，通过图文一体化的技术集成综合管线信息子系统，使得客户应用
