1、太原理工大学GIS工程实践生产实习实习报告 成绩： 设计与实现 课程设计报告专 业： 地理信息系统 班 级： 地信 姓 名： 指导教师： 隋刚 二一五年一月一、实习目的 二、实习题目描述和要求： 三、实习报告内容： 引言 编写目的 项目背景 定义 项目概述 项目目标 项目原则 系统设计 系统总体设计如下图 模块与子模块设计 用户界面： 系统具有的功能： 系统配置： 软件配置 硬件配置 系统功能详细设计 系统安全策略： 数据库详细设计： 应用模型分析 结束语 四、总结 一、实习目的设计与实现课程设计是配合“设计与实现”课程教学而开设的实践环节，目的是让学生深入理解设计与实现课程中讲述的内容，熟悉
2、工程的基本内容和实施应用工程的一般过程；提高学生应用工具分析问题、解决问题的能力。）通过对某一行业应用进行系统分析，确定基本需求；）根据需求分析的结果设计相应的数据库，进行行业应用模型分析，描述相应功能实现的方法； ）按着规定的格式书写课程设计报告。二、实习题目描述和要求题目分析基于的城市地下供水管线管理信息系统随着中小城市经济快速发展，传统的供水管网管理模式已远远不能满足城市供水的现代化要求。基于网络技术的普及和管理的需要，利用技术实现供水行业的管理、分析、决策的全计算机操作过程，大大得提高企业的工作效率和管理水平。以太原市为例，通过系统的开发应用，逐步建立起一个完善的信息化管理模式。供水管
3、网是建立在计算机网络系统上的，能够处理以供水管网为核心的空间信息及其相关信息的一个综合信息系统，对供水行业的规划、设计、调度、维修和图籍资料的档案管理提供强有力的科学依据。课程设计要求.通过对城市地下供水管理行业应用进行系统分析，确定基本需求；.根据需求分析的结果设计相应的数据库，对城市地下供水管网进行行业应用模型分析，并完成相应功能实现的方法；三、实习报告内容引言编写目的 的供水管网管理信息系统是建立在动态和静态的供水管网电子地图的基础上，具备了对管线及各种设施进行属性查询、定位、分析、统计等多种功能；可以有效对各类统计结果进行有效输出；一旦管网发生事故，能在短时间内提供关阀方案、用户停水通
4、知单，更加难能可贵的是，发生新情况后能迅速调整方案，实现了供水管网图文一体化的现代化管理，做到管网数据动态更新机制有效发挥，做到准确高效，为供水规划、设计、调度、抢修和图籍资料管理提供强有力的科学决策依据，实现分析决策的全计算机操作过程，从而提高自来水公司的生产效率和社会服务水平。在管线管理信息系统提供了丰富的外部系统的接口，便于实现与其他子系统、数据交换和共享的无缝集成，并最终转化为城市供水的综合信息系统，并发挥其强大的功能和作用。以上可知，正是基于的供水管网管理信息系统的良好特性，具有强大的市场需求。地理信息系统技术()在我国已经广泛应用，在资源环境及设施的管理和规划中发挥着日益重要的作用
5、，并且逐步形成为一门新兴的信息产业。城市供水管线信息系统正是这种背景下应建设和应用的需要而研制开发。系统的开发充分利用现今蓬勃发展的地理信息系统技术，实现供水管线、管孔、井盖等的信息输入、管理、查询、横纵剖面及专题图的绘制、地形和专业管线的、图幅和自定义图幅输出等等功能，满足了地下供水管线的规划、勘探、维护、施工和管理的需要，为规划、设计、施工等部门提供准确可靠的地下供水管线的分布、走向、埋深等状态信息及各专业属性信息，并为将来系统进一步扩充和发展奠定基础。 随着城市建设的快速发展，城市供水管线数量急剧增加，形成一个纵横交错的巨大网络，供水管网管理的难度越来越大，要求越来越高 ，涉及面越来越广
6、。采用传统方式的手工资料管理方式已经不能满足供水企业的发展需要。不论是对设计、施工与竣工资料和图表的管理还是在资料或者档案室存档。都不能适应新的管理要求。 太原市是山西省的省会城市，也是华北最重要的工业城市之一，同时也是全国最缺水的城市之一。太原市自来水公司始建于年，是一个具有六十年历史的老企业，担负着我市城市工业和生活用水的重任。现拥有输配管道余公里，供水服务面积平方公里。受天然水资源匮乏的制约，过度开采地下水资源已经对我市生态环境系统造成严重的影响。同时，旧有的输配水管网系统由于严重的老化，在水量和水压增加后已经无法安全地承担供水任务，因此，太原市城市供水输配水管网严重老化，并且供水管网的
7、管理系统已经跟不上时代的发展。在改造城市供水管网的同时，需要引用技术，建立新的供水管网管理系统。为提高对供水管线的管理水平，开发了基于地理信息系统的城市地下供水管线管理信息系统，该系统以为平台,用点、线、面等空间对象表示供水管线的空间位置，用空间对象的属性表表示供水管线管理信息的特征;同时在平台上开发了人机交互界面,实现了供水管网数据的加工、编辑、查询、显示及打印;最后基于供水网和供水管理管理信息开发了城市供水调度管理分析系统，方便对管网信息进行双向查询，能对自来水管网事故提出应急方案与工程意见，实现对城市供水的空间一体化管理;从而可以深入理解设计与实现课程中讲述的内容，熟悉工程的基本内容和实
8、施应用工程的一般过程；提高应用工具分析问题、解决问题的能力 项目背景1供水的发展历史 国内供水的发展经历了一个从无到有，从工作站到互联网、从图形数据管理到集成的管理模式的变化过程。 在过去，供水公司供水管网对大量的设计、施工与竣工资料和图表一直采用人工管理方式，这对于当时管网覆盖范围比较小，管线运行压力和等级较低的情况下，能够满足当时使用的要求。随着城市管网建设的不断发展，以及信息技术的发展，一些供水公司率先建立了供水管网地理信息系统，虽然当时建立的系统是基于工作站平台，不利于实现大范围的应用，但为基础数据的采集和保存，为以后的系统建设提供了第一手的宝贵资料和经验，并为自己培养了一批既懂专业知
9、识又熟悉信息技术的人才，为地理信息系统将来的健康发展提供了技术保障。 世纪年代，随着信息技术的发展，硬件和软件水平的提高，供水公司又建立了单机版的管网图档查询系统，完成了向 平台的转换，实现了管网管理信息系统在企业内的大规模应用。此时的管网管理信息系统已经实现了数据管理、地图定位、信息查询、统计分析和处理等功能。 世纪，供水公司大力发展信息化建设，被完全引入到自来水行业，以和为核心的综合管理信息系统在自来水公司信息化建设中很受欢迎，在公司内部能够实现数据共享和互查，实现了供水管网的完全统一的数字化、电子化管理，实现了管网图与城市地形图相一致的数据整合。特别是最近几年，互联网技术、信息技术的发展
10、催生了 和组件的产生及普及，数据已经不再是专业技术人员和企业决策者的专用平台，与其他系统的综合应用以及面向更广泛的普通用户群体开始体现的价值。自来水公司采用和等结构，以为基础，整合、收费管理系统、工程管理信息系统和一些信息子系统，形成统一的公共信息管理平台，实现供水公司管网和业务管理规范化、自动化、科学化。2建立城镇供水的现状 传统工作方式中，城镇供水管网信息一般是通过图纸图表描述(例如，设计、施工和竣工资料图表)，采用人工管理，长期以来，自来水公司在管网资料的管理方面一直沿用这种做法。但是，各种图档资料的不齐全使自来水公司在管理这样一个庞大的管网时感到力不从心。自来水输配调度缺乏依据，遇到紧
11、急情况无法及时得知有关信息采取相应措施。为了彻底改变这一现状，必须采用最新的信息技术来管理自来水公司的管网资料，以及与等系统一起完成自来水的生产、输配与销售。 正是将水源、用户、管线的地理位置信息与属性信息相结合，根据阀门的开关状态，水压监测情况，利用网络分析模型实现供水网络压力和流量分析，完成故障分析、制定抢修方案，改变供水公司的工作模式，提高技术服务信誉和质量。近几年来供水管网信息化管理已越来越被各水司的领导所重视。管网数据资料是供水企业宝贵的基础资源，应该在企业内部共享，在企业的信息化建设过程中，需要开发比较多的信息系统，其实这些系统实际上需要作为基础图形平台或提供基本数据。另一方面，随
12、着市政公共设施的建设飞速发展，今后的城市发展和城市管理将更加注重各个行业横向的信息共享。地下电力设施、通信管线、热力管线，自来水管线、燃气管线等等，组成了城市复杂的地下管网系统。所以，地下供水管线的建设还应与市政、交通、电力、通信等其他部门协作，建立整个地下管网的综合数据管理系统，以促进城市的信息化进程，那就更加需要先进的信息技术来整合这些资源。3.1.3 定义： ：是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。这是的本质，也是核心。 ：。在客户机服务器网络中，服务器是网络的核心，而客户机是网络的基础，客户机依靠服务器获得所需要的网络资源，而
13、服务器为客户机提供必须的资源。 ：结构）结构即浏览器和服务器结构。它是随着技术的兴起，对结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（）实现，但是主要事务逻辑在服务器端（）实现，形成所谓三层结构。 ： 系统，即数据采集与监视控制系统。 ： ,简称是将现代化办公和计算机网络功能结合起来的一种新型的办公方式。 ：是英文 （全球定位系统）的简称 ，是利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统 。：（即 ）是新一代互联网应用平台，它深入研究城市生活的结构与人们对网络的需求，将现有新闻网站、政务网站、社区网站与商业网站的功能通过技术加以整合，从而
14、使城市空间真正实现互动、互通与共享。 ：（ ）即客户关系管理。从字面上来看，是指企业用来管理与客户之间的关系。 项目概述 项目目标1系统应全面实现供水管网信息管理的自动化，也即系统的功能应该涵盖公司各有关的业务职能；通过公司网络系统能实现管网信息资源共享和部门之间的信息交换；系统具有较高的实用性。2系统应全面、完整的管理全部的基础信息，具有海量图库管理能力，基础信息精度高，图库管理处理能力强，信息更新方便，系统安全可靠。3系统不但具有快速、方便地对全市管网进行查询、检索、统计的功能，还应该能够随着公司管理水平的提高，逐步实现管网等水压计算、管网压力平差、水力调度、水质监控等功能，也就是使管网信
15、息由静态管理转变为动态管理，最终实现管网信息的实时管理；系统应达到国内外同类软件的先进水平。4提供服务，从而使相关用户只要关联上互联网，就能获得需要的数据，使信息系统成为企业服务的平台。5系统应具有好的性价比，有稳定可靠的后续技术支持。 项目原则（）实用性：系统设计充分考虑县自来水经营有限公司业务的具体情况和实际需要。性能稳定、可靠，人机界面友好，易操作性强，输入输出方便，图表生成美观，检索查询简单快捷，帮助信息完整。（）开放性：系统开放数据接口，支持与第三方软件的数据共享和交换。将来能提供和营业收费系统、生产调度系统、管网建模、管网系统、报装系统、热线系统等第三方软件的接口。（）扩展性：系统
16、应具有可扩展性和易维护性。系统设计和开发应采用模块化、结构化的思路，适应业务管理规则的变更，提供灵活定制功能，能方便地进行系统升级和功能扩充。（）安全性：按照县自来水经营有限公司情况与相关业务标准，建立统一的组织机构、用户认证以及权限安全管理。系统进行严格的安全机制设置，拒绝任何非法用户进入系统和合法用户的越权操作，避免系统遭到破坏，防止系统数据被窃取和篡改。（）可靠性：系统具备数据自动备份和数据恢复技术。提供简单快速的系统自修复功能。系统支持小时运行，在出现异常或受到攻击时，出现系统宕机情况，有相应的应急解决方案。（）处理能力：一般图形查询及浏览响应时间小于秒，非空间数据操作响应时间小于秒；
17、在数据上传、数据下载、查询、验证等操作方面，系统响应时间小于秒；满足至少个用户的并发访问的性能需求；系统能支持公里以上管线数据信息和海量地形图或遥感影像数据，保证数据能快读、准确的传送。（）处理精度：一般坐标满足小数点后位，高程和埋深等保留小数点后位。系统设计系统总体设计如下图供水管网信息系统是一个开放性的系统，多个业务应用模块并行运行，同时还要保证各模块的信息共享，数据一致，鉴于此，本系统将是一个多层结构的系统。从系统的体系结构上，可以分为基础层、数据层、应用支撑层、应用层、网络层、客户层。基础层：包括建设本系统所需要的硬件基础和软件基础。硬件包括服务器、存储设备、防火墙等，软件基础包括操作
18、系统、平台、数据库软件等等。数据层：本部分是系统用到的信息数据，包括基础地形数据（数字线划矢量图）、管线数据、水表普查数据以及相应的综合信息数据。应用支撑层：应用支撑层介于数据层和应用层之间，为应用层提供必要的基础服务。该层包括数据访问服务、接口服务、安全控制、日志服务等。其中数据访问服务负责对数据库的读、写操作，是应用层与数据库的交互桥梁；接口服务可以给第三方软件（如营业收费系统、生产调度系统等）提供功能调用接口；安全控制负责系统的角色和权限管理；日志服务记录系统的各类操作，保证系统运行的安全性。应用层：本层包含了数据管理（包括数据建库和更新、数据编辑、数据维护和变更等）、地图操作、地图视图
19、（包含二维视图和三维视图）、查询统计、管网养护、管网设计、专业管理、出图打印、管网、系统管理等功能的各个应用模块。网络层：本地用户可以通过局域网连接系统，部分信息和报表可在企业内部网（）通过浏览器进行浏览查询。用户层：系统用户可划分为类角色：系统管理员、数据管理员、部门用户、相关授权用户。系统管理员拥有最高系统运行控制权限，但不具备系统业务操作权限；数据管理员拥有全部的系统业务操作权限，包括数据管理功能，但不拥有最高系统运行控制权限；部门用户具有与自己部门职责业务相关的部分功能；相关授权用户指在部门用户的基础之上，具有额外的相关权限的用户。系统总体结构如下图所示：供水管网信息系统总体结构图模块
20、与子模块设计依据系统的需求，整个系统划分为以下个功能模块。这些功能模块又划分为两个层次，第一层次是基础模块，第二层次是应用模块。基础模块是系统的中间层，是通用功能部件，应用模块是由基础模块根据业务特点搭建起来的。基础模块主要包括坐标转换模块、格式转换模块、数据库访问模块、数据编辑模块、三维可视化模块、空间定位模块、空间分析模块、权限控制模块、日志记录模块等。对于用户而言，基础模块是隐蔽的，不可见的。应用模块包括数据地图操作、地图视图、查询统计、管网养护、管网设计、出图打印、网络信息发布、三维管网浏览、数据管理、专业管理、系统管理等。对于用户而言，应用模块是用户操作直接面对的实体，是可见的。基础
21、模块与应用模块之间的通信与交互通过数据管理机制、数据转换、数据共享标准、业务逻辑以及接口、组件和协议来控制和实现。系统功能体系图如下： 城市地下供水管线管理系统此系统包括管网分析模块，利用的综合属性数据分析、缓冲区分析、距离分析、网络分析、节点分析、预测分析等功能，进行供水管网的智能管理。其查询功能可有效查询每一条供水管线的详细信息，也可进行立体观察、纵横断面观察，进行各种土方量的量算，统计各种空间数据和属性数据，以及用户请求响应处理功能。还可通过与收费系统的接口，能够从水表实时读取用户的用水量，分析城市供水用户的用水特点，为管网优化调度提供科学、合理的数据。 用户界面：供水管网信息系统采用界
22、面，集菜单、控制面板、统计面板、图形显示等可视区域于一体，加强了用户界面的可操作性，图形操作界面清晰，数据显示打印浏览所见及所得，各种输入界面、输出界面与日常使用习惯完全一致，及其贴近用户，初学者也容易掌握。此外，用户还可以对这些可视区域进行设置和调整，使其适合自己的需要。 系统具有的功能：图库管理更新功能一般图形管理更新功能，首先应是空间数据的采集更新功能，空间数据的采集主要有三种地图输人方式:数字化仪方式、屏幕矢量化方式、扫描矢量化方式。数字化仪和屏幕矢量化效率较低，对于完成建库工作的“基础骨架”数据采集困难较大，劳动强度过高，且精度较差;现在基本上这两种方式已经很少再用，而扫描矢量化的效
23、率较高。它首先要对地形图扫描，经变形纠正后，再用各种矢量化软件进行矢量化(如等)，可满足其基础数据的一些特殊要求，如:面闭合、线实交等。地形图矢量化后精度损失小，再加上现有的矢量化软件大都支持线的自动跟踪，轮廓提取等自动化、半自动化矢量功能;空间数据采集要求按分层采集，要输人层名和代码等基本信息，采集完成以后，可直接输出多种数据格式，能被多种软件直接使用，如的格式、的。格式等。对空间数据库中的数据采集，考虑到地形图比例尺的合适选取问题，大比例尺地形图数据精度高，地物地貌表示详细，若全部采用大比例尺地形图，数据量较大，采集成本加大，计算机运行速度将会减慢，影响到整个系统运行速度;若比例尺减小时，
24、图面被简化，环境信息减少，难以详细描述相关信息。所以应当根据供水管网的实际需要选择合适的比例尺，可以采用万或更小比例尺做为基本比例尺。距供水管网较近地区可采用较大比例尺或的地形图作为数据源，不需详细描述的地方采用小比例尺作数据源;即采用万比例尺作基本比例尺，细部用大比例尺的精度来表达细部空间数据。在一小比例尺显示时，细部将不显示，只有用大比例尺时，细部才逐一显示。同时，要严格处理好不同比例尺的衔接问题以及无缝拼接的问题，其图形输出功能应能够输出，多种形式统计图表如范围图、直方图、拼图、等级图、点密度图、独立值图和格网图等，以及浏览表格、各种图例、查询信息等。图层管理多层地理信息，可根据显示开关
25、控制图层、管件的显示。以及图形的任意慢游、自动标注、放大、缩小、分层显示、叠加显示、以各种比例尺显示，最主要的是实现地形图建库、对图库灵活的管理和方便的数据转换以及图形编辑和输出。属性数据输入编辑功能（1）属性数据输入1按照供水管网各组成部分进行属性输入。2提供可视化的编辑功能。3管网属性的存储和管理更新。（2）空间资料转入1可由空间数据库读入。2可由电子簿直接读入。3由其他格式数据读入。4键盘输入（）管网编辑与设计 1对管网、管点空间数据的各种操作和编辑。2对管线、管点参数和属性的编辑和统改。供水管网智能维护功能 一般维护指维护管网拓扑完整性和数据一致性，管理管件维修记录，及时发出管件更换预
26、警。智能维护功能是指对供水管网中突发的爆管或供水泄漏等事故的紧急处理。这类事故会造成较大损失，所以事故发生后及时制定事故处理方案是非常重要的。用户只需指定事故发生处，系统将能够自动搜索出需关阀门与停水用户等，及时送达停水通知单，并且能自动生成抢修单，及时制定出合理的处理方案，以便及时排除故障。供水管网设计系统 将设计管线与现状管线隔离，可以在施工完成后进行无缝回帖，实现设计图、轴测图、竣工图的自动保存及查询。大的辅助工具可量算底图上和管网中图形数据的平面或立体空间距离、管网任意点高程、管段坡度和坡向，还可生成符合国家规范的横断面、纵剖面及三维真实感立体图。辅助设计系统还包括管道平面图轴测图生成
27、与设计，生成管道材料统计表、设计说明，管理各类图件等。以达到设计的科学化、合理化。供水管网规划系统 运用地理信息系统的智能选址分析以及最短路径分析功能，为供水管网规划提供合理的科学依据，达到地理位置的最优化、路径的最短化、造价的最低化。供水管网发布系统 用户可以用通用的网页浏览器访问管网系统的主页，查询收费、交费信息、停水通知单、供水公告等。系统配置：软件配置系统的软件配置方案建立在通用的基础上，通过面向对象的可视化开发平台，利用开发接口与协议连接大型关系型数据平台与平台，从而构建供水管网信息系统。系统服务器选用 操作系统，客户端支持 操作系统；开发环境选择微软平台及开发语言，其中的开发采用
28、；系统数据库平台采用微软；平台采用公司的；部分支持微软及以上浏览器。系统软件体系结构如下图所示：软件体系结构图选择 系列操作系统作为本系统项目的操作系统，因为它是一个功能强大、多用途的操作系统。它的界面友好、应用广大，其易用性、灵活性以及通讯服务能最大程度地满足各种规模的管理和应用环境的需要。目前操作系统在中国成为了最流行的选择，除了投资小以外，最主要的是基于应用平台有一整套非常成功的应用解决方案，而且，各种大型的应用软件基本都支持，系统的成功应用有较大保证。是微软推出的一种最新的、面向对象的编程语言。它使得程序员可以快速地编写各种基于平台的应用程序，增强了开发者的效率，同时也致力于消除编程中
29、可能导致严重结果的错误，使程序员可以快速进行开发，同时也保持了开发者所需要的强大性和灵活性。正是由于其面向对象的卓越设计、很高的效率和安全性、良好的扩展交互性，使成为构建各类应用程序的理想之选。公司的是目前最全面的、功能最强大的、可扩展的软件。它包含了数据浏览、处理、分析和编辑的全部功能并且增加了高级的地理处理和数据转换功能。可以进行各方面的数据构建、模拟、分析以及地图的屏幕显示和输出，具有创建和管理智能的全部功能。 包括构建的所有核心组件。使用 可以创建独立界面版本的应用程序，或者对现有的应用程序进行扩展，为用户提供专门的空间解决方案；使用 可以完成海量数据的发布共享，以方式实现全功能的系统
30、。 是为支持富因特网应用开发而推出的应用程序接口。它可以把 中基于地理信息系统的 与其他网页内容关联在一起，快速生动地展现那些可以部署在网络中的制图程序。 充分利用了 的强大制图、地理编码和地理处理能力。终端用户只需轻松按一下按钮或点击一下要素，就可以在交互式电子地图中搜索和显示要素及属性以及执行复杂的空间分析。硬件配置服务器：工作站或小型机网络设配：网络交换机，网卡，网线微机：,主存以上，硬盘大小为工程扫描仪： 大幅面扫描仪（）喷墨绘图仪：爱普生 打印机：针式、激光或喷墨打印机（用于生成抢修派单、打印表格）系统功能详细设计供水管网信息系统版功能主要分为数据管理、图形管理与应用、查询统计、专业
31、管理与应用分析、管网设计、管网养护、出图打印、系统管理等大模块，如下图所示：图 供水管网信息系统（版）功能结构图数据管理（1） 外业数据检查外业数据检查功能指对外业提交的成果数据进行入库前的检查。主要包括数据库结构的检查、表之间的关系检查、表字段之间的约束限定，数据的合理性、一致性和完整性等。图 外业数据检查界面图（2） 管网数据建库及更新功能系统具备多样的数据更新手段，保证系统建立以后能够方便进行数据更新。包括全站仪等测量数据更新，竣工图更新以及数据转换更新。对格式和栅格图片格式的数据能直接导入系统。（3） 管网数据编辑功能提供丰富的数据输入入库、输出、检查和维护功能。 导入管网数据：导入测量外业采集数据，并根据提供的管网坐标信息，将其转换成管网数据； 管网数据导出：将管网数据导出成其它数据格式（、）； 数据转换：将不同矢量格式数据进行转换； 竣工图管理：能显示和管理相关管线工程的竣工图，以便日后查阅； 拓扑检查：通过拓扑检查，检查用户在编辑或者导入过程中、甚至测绘工程中出现的非正常数据。包括孤立管线或管点设备的检查，不连通管线数据的检查等； 多媒体编辑：可以添加、删除、修改管线或管点多媒体信息，编辑完的多媒体信息在地图上显示； 数据维护：维护地图图层的名称对照，可以添加、修改、删除图层数据和对应的属性信息； 提供基于管网及相
