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1技术路线
笔者结合排水管网地理信息系统的规范、实用、安全、先进的设计原则和管线分析的功能特点，总结“制定规范———搭建框架—业务开发—系统集成”的技术路线．规范化是系统数字化的关键，必须严格遵循现有的国家标准和行业规范，制定统一的数据编码和数据规范体系，实现数据格式的标准化和统一性;框架是系统集成与数据共享的关键，核心数据必须通过框架与整个系统集成的，直接决定系统的灵活性、集成性和可扩展性;为满足不同用户的业务需要开发出查询统计、管网编辑模块、打印输出、空间分析、信息等功能模块;集成是将不同的组成部分和功能模块整合为一个相互关联、协调统一的完整系统，通过框架接口与外部交互．
2.1系统结构
结合排水管网的管理现状、业务需求与信息技术的发展趋势，系统采用成熟的客户机/服务器(C/S)结构和浏览器/服务器(B/S)结构相结合的混合模式．由于系统的建设涉及大量管线信息，为了保证系统的安全性与反应速度，在C/S模式下进行空间管线数据的处理、编辑、分析等业务，在B/S模式下实现排水设施、雨情、灾情(渍水)、排水法律法规以及各种相关资料的查询和浏览．采用包含数据层、业务层、服务层、应用层、界面层的多层次设计模式以降低系统耦合度，确保各层间的相对独立性和灵活性。
2.2系统网络结构
计算机软、硬件及其相关设备是建立城市排水管网地理信息系统的基础．笔者构建了完整的地下排水管网地理信息网络作为沈阳浑南新城地下排水管网地理信息的应用中枢，用于将各应用服务器和各局域网与其他专业地理信息库相连接，其性能及可靠性对整个系统至关重要．系统网络主要由中心管理网络系统和实时监控网络系统组成，为排水管网GIS系统的服务器配置双网卡与中心管理网络连接，实现实时监控系统与中心管理系统的信息共享．通过网络隔离器实现内网与外网的隔离，并设置防火墙防止外网的非法入侵．
2.3数据库设计
数据对整个系统起着决定性的作用，数据库的组织和管理是信息系统的基础，直接影响到系统的工作效率和用户使用．严格控制数据质量并保证数据的现势性，同时兼顾数据特征与应用目的．系统采用大型数据库管理系统Oracle11g来管理空间和属性数据，对于空间数据，使用ArcSDE作为中间层服务器，提取空间数据，利用Oracle的对象关系模式实现对空间数据的存储、使用、管理和维护．通过ArcGIS软件实现空间数据与属性数据在统一关系型数据库中的一体化存储，图形数据与属性数据直接关联无缝存储，避免了图幅纠错与图幅拼接的问题．在数据库中每一个空间对象对应一条数据表记录，使得数据间的关系更加紧密，查询和更新速度加快．
2.4SOA架构
浑南新城排水管网地理信息系统采用面向服务的体系结构(ServiceOrientedArchi-tecture，SOA架构)，SOA是一个组件模型，它将应用程序的服务，包括系统安全、系统管理、管线GIS、系统接口等不同功能单元，通过服务间定义良好的接口和契约联系起来．接口采用中立方式进行定义，独立于操作系统、硬件平台和编程语言等现实服务，从而使构建在系统中的各种服务可以用统一通用的方式进行交互．Oracle数据库存储着管网数据、地形数据和系统操作数据向系统提供数据支持，数据的使用者包括系统服务和独立桌面应用程序．管理和规划等部门可直接使用服务，通过服务间接访问数据．SOA将局限的单一应用程序联合起来消除应用孤岛，实现了软件间的“统一协作、互联互通”，而且实现了软件的快速搭建缩短了开发周期．
3数据处理
根据系统需要对数据资料进行收集．收集方法包括管线探测、管线竣工测量、已有管线图数字化和已有管线数据转换，并对收集的数据进行质量检查、编辑、整理与入库．把按照数据库设计要求编辑整理后的数据，按照给定的空间参考，导出MDB形式的成果数据，形成正式的数据库成果，即完成了基础地理信息数据入库．
3.1数据分层
系统的图形数据以DWG形式存储，根据实体对象的类型和功能对排水管网的数据进行分类．排水GIS涉及的实体包括各类管点、管线、窨井等，可分为点实体(P)、线实体(L)、面实体(R)和注记实体(T)．用户可根据自身需要对不同的图层进行显示控制，包括打开、加载、关闭指定图层、定制显示效果、调整图层的显示范围等。
3.2管网数据结构
排水管网主要包括污水、雨水和雨污合流管，每类管线按管点层和管线层在空间数据库中进行存储，管线层与管点层的起点点号和终点点号必须一一对应，因此管线层必须是两点线．(1)管点层管点层存储管线点的全部特征，通过管点类型字段可以标识具体的类别，如弯头、变径、三通、四通、阀门、材质(铸铁、钢筋混凝土)、接口方式(法兰、焊接、承插)等．三通、四通、变径、阀门等可由程序自动生成，便于管线的快速生成和显示．各类管点层采用统一的物理结构。(2)管线层管线层存储线状管线，其主要属性信息包含断面尺寸、起点埋深、终点埋深、埋设方式、起点高程、终点高程等，各类管线层具有统一的物理结构．数据处理包括不同坐标系统的相互转换、不同数据类型(影像数据、矢量数据)的无缝拼接等，编辑整理后的数据需采用数据质检软件对其拓扑关系、逻辑关系等进行检查，确保数据完整性和逻辑一致性，对经过质检的数据进行接边处理，包括图形和属性接边．
3.3管线生成
排水管网地理信息系统数据包括地上空间数据和地下管线数据．城市地表数据通常以航空影像为基础，通过数字高程模型(DEM)构建地形骨架，再在地形骨架上叠加城市建筑物、数字正射影像(DOM)、植被以实现城市场景的整合．在管线层和管点层的基础上，通过属性字段中的特征点的信息、高程信息、管径信息等动态地批量生成管线;通过建立查询分析所需要的空间信息和属性信息之间的连接关系，将浏览数据、搜索数据、分析数据分别进行存储．
4系统的主要功能
城市排水管网管理系统以业务需求为基础，开发出查询统计模块、管网编辑模块、地图打印模块、空间分析模块及信息模块．5个模块既相对独立又相互协调，可消除信息孤岛实现信息共享．其中空间分析模块是系统功能的精髓，主要用于深层次地挖掘地下管线的信息数据，为决策分析提供可靠的支持和参考，从而提高工作效率，降低工作强度．GIS作为数字平台与在线监测系统进行数据交换，为各模块的运行提供数据支持，管理部门应用排水管网地理信息系统，便于检索、更新和维护排水设施资料，提高对排水系统现状的了解程度，加快应对事故的反应速度、丰富应对措施．
4.1纵断面分析
纵断面分析是考察多条管线在沿某一管线方向上的剖面中的空间位置关系而设计的一种分析工具．用户进入系统界面→单击“系统分析(A)”菜单或按下〈Alt〉+〈A〉快捷键→“纵断面分析”菜单选项启动纵断面分析功能→用户在管线图上沿需要进行纵断面分析的管线上画剖面线，被描绘过的管线呈蓝色高亮显示．所画剖面线必须包含一条完整的管线，否则系统无法进行分析．正确选择剖面后系统将弹出窗体显示出纵剖面分析结果，并列表显示管线属性(见表4)．
4.2横断面分析
横断面分析是为了方便考察多条管线在垂直某一管线的断面中的空间位置关系而设计的一种分析工具．用户进入系统界面→单击“系统分析(A)”菜单或按下〈Alt〉+〈A〉快捷键→“横断面分析”菜单选项启动横断面分析功能→用户在管线图上垂直需要进行横断面分析的管线上画剖面线，剖面线呈蓝色高亮显示．系统将弹出窗体显示出横断面分析结果。并列表显示与横断面区域相交或在横断面区域内的管线及其属性．4.3垂距分析垂距分析主要用来在管线图上分析多条交叉管线之间的垂直净距．用户进入系统界面→单击“系统分析(A)”菜单或按下〈Alt〉+〈A〉快捷键→“垂距分析”菜单选项启动垂距分析功能→在管线图上选择需要进行分析的管线的交点处按下鼠标左键，该处将形成一个蓝色的圆，系统弹出垂距分析结果窗体，并列表显示分析结果。
5结论
(1)解决传统的经验式管理方式中排水管网数据分散、整体规划性差，无法适应管网迅速扩张、更新速度加快、海量数据存储的问题．(2)建立的城市排水管网地理信息系统能够满足城市排水管网数字化管理的业务需求和管理现状．(3)利用系统强大的空间分析能力和存储能力为管网的生产调度提供准确的数据支持和科学的辅助分析手段，为管网的改造维修提供直观可靠的决策依据．(4)系统采用SOA架构有利于管网的运营管理和信息共享，能够满足管理部门的应用需求，有效地提高了工作效率．
作者：班福忱 武玉萍 姜亚玲 韩雪 关睿格 单位：沈阳建筑大学市政与环境工程学院 辽宁工业大学艺术设计与建筑学院