江鹏 季鑫 于忠波 庄志刚
潍坊市市政公用事业服务中心 山东省 潍坊市 261061
摘要：在现代城市基础设施中，地下管线占据很大的比重，说它是城市的“生命线”和“血脉”一点也不为过，它保障着城市生产、生活正常运转，是城市安全与繁荣的根基。城市地下管线信息是城市规划、建设和管理所必需的基础资源和对外共享的信息资源。随着城市规模的扩大，以及城市升级、旧城改造的兴起，城市全方位地上地下立体化、精细化管理势在必行。地下管线作为连接城市地上与地下的各类基础设施的重要基础，它的管理方式至关重要。原来二维平面式的地下管线管理方式空间表现力差，无法直观地反映管线之间交错复杂的连接关系和位置关系，已不能满足城市精细管理的要求。因此就需要重新提出一种全面的、高效率的管理方式，以提高地下管线信息化、现代化、精细化管理水平。
关键词：城市；综合地下管线；信息管理系统；设计
1系统关键技术
1.1数据一致性更新技术
综合地下管线信息管理系统的建设是对目前市场上使用的不同数据源、不同结构和其他数据环境进行集成。如何实现这些数据的一致性是系统建设中的一个难点。在系统研究中，不同规模和分布的数据库的一致性更新是研究的重点。
1.2空间索引技术
基于空间索引技术，设计并构建综合地下管线信息管理系统。空间索引是通过对存储在介质上的空间数据进行描述，建立空间数据的逻辑记录与物理记录之间的对应关系。最终目标是提高空间数据采集的效率。空间索引的思想是先将整个空间分割成不同的区域，然后按照选定的顺序搜索所有分割区域中的空间实体。
1.3多源异构空间数据交换技术
综合地下管线信息管理系统的建设，通过多源异构空间数据交换技术，解决了不同数据库、不同GIS平台、不同格式文件的交换问题。数据交换技术从数据库和文件两个层次进行。空间数据交换的最终目标是在网络环境下完成空间地理数据的共享与交换。为了实现这一目标，需要提前处理好各种异质地理信息因素。这些异质地理因素包括：数据格式差异、空间参照投影差异、时间差异、语义差异等。
1.4三维分析技术
基于数据驱动建模技术，根据管线数据自动生成三维模型。这样，数据生产变得越来越自动化。三维模型数据在很大程度上避免了高负荷的存储负担。同时，还实现了二维管线数据与三维管线数据的同步，真正实现了二维与三维管线数据的无缝连接。地下管线所固有的三维特征，利在用Skyline软件平台进行三维可视化建模后可以更直观地表达出地下管线数据的空间特征。利用平台提供的三维查询、分析和预警功能，可以提升地下管线的综合管理能力。
1.5富客户端技术
综合地下管线信息管理系统基于富客户端的WebGIS技术，旨在满足用户随时随地使用的需求，这就要求其必须具备全面兼容、高可靠性和高可用性。GIS应用从客户端/服务器（Client/Server,C/S）结构的应用向浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）结构的WebGIS应用发展，WebGIS技术采用基于B/S结构的开发模式，使用JavaScript语言。富互联网应用（RIA）的优势在于它可以提供低成本的网络应用部署，实现终端流畅的使用体验、友好的用户操作、美感的界面表达。
1.6空间数据版本管理技术
在地理空间数据更新过程中，更新前对历史版本数据的管理和控制非常重要。如何建立一个灵活有效的版本控制机制是一个技术难点。利用ArcSDE提供的对象数据管理模型和Geodatabase的版本管理机制，实现了基础空间共享数据库的历史数据管理。系统对修改后的数据进行版本控制，实现历史数据的查询和追溯。每次数据更新存储后，系统会为存储前的数据创建历史版本数据，以便管理员查询和管理历史版本。通过历史版本控制功能，管理员可以方便地查询和比较各阶段数据更新前后的数据。
1.7管线自动接边处理技术
当数据出现动态更新并且导入数据库之后，系统会存在一些问题。一是因为导入的管线数据其包含着外测数据，点线重复的问题会随之出现。二是新测数据导入数据库中可能会和之前存在的管线数据重复，出现重点或重线问题。三是测量的误差的客观存在，使得应该连接的管线没有接边。因此自动连接管线边缘技术必不可少。
并且可以处理自定义管线坐标的容差值，即允许新存储进数据库的管线数据，在接边限值的容许范围内，进行管线数据自动容差接边运行。
2系统体系结构设计
2.1设计原则
系统设计过程中遵循以下原则：先进性与实用性相结合、安全性与易用性相结合、前瞻性与经济性相结合、基础性与应用性相结合、通用性与特色性相结合等原则。
2.2总体架构
本系统的建设包括五层、一系统、一规范七个部分。其中五层包括基础设施层、数据层、服务层、应用支撑层、用户层。一系统是指和项目建设紧密相关的外部系统。一规范则是项目规定的法律法规标准规范。
3各子系统模块设计
3.1管线数据采集子系统设计
该软件可为管线检测和勘察（包括安全检查，即结构和危险源）提供一套指令，并对管线数据的质量进行监控和检查。现场作业单位可以根据检验结果修改数据。工作人员将采集到的属性和坐标准确记录在手持设备上，然后通过系统自动生成数据库，输出标准的综合管线图。为地下管线数据的测量和更新提供前端采集软件（含移动终端）。
3.2管线综合管理子系统（C/S）
地下管线数据管理子系统是管理人员在数字管线平台上，掌握和管理管线数据和基础地形数据资源的工具。实现空间资源基础数据的查询统计、存储、导出、更新和管理，辅助决策分析在专业领域的应用。包括项目管理、数据查询、数据输出与发布、数据统计、数据更新与存储管理、辅助决策分析、元数据管理和历史数据管理。
3.3管线三维管理子系统（C/S）
地下管线三维可视化系统是基于Skyline三维可视化平台开发的。系统以3DGIS平台为基础，集成海量三维模型数据、遥感影像数据和数字高程模型数据，充分展现城市建筑、桥梁、道路、地下管线的三维关系，支持地下和地面透明管线的浏览，提供爆管分析、连接测试、剖面分析等专业功能。
3.4管线共享与应用服务子系统（B/S）
地下管线共享与应用服务子系统采用B/S结构，其核心功能是提供可配置的数据发布。在满足权属单位用户简单在线查询、浏览等需求的同时，需要通过其服务提供更多的权限。子系统具有一系列共同的基本功能和辅助功能。
3.5管线共享交换管理子系统
管线共享与交换管理子系统是工程建设的重点，为各类城市地下管线信息用户提供数据和应用共享服务。该子系统在现有基础地理数据和地下管线数据的基础上，通过网络为各级政府部门提供一系列日常的基础运行服务。并基于其强大的个性化二次应用开发接口和平台服务能力，确保与其他管理系统的无缝集成，以及与专业管线系统和其他城市空间数据管理系统的数据共享与交换。
3.6管线应用示范
管线应用示范实时发布地下管线共享信息及政策法规等。用服务目录和图片的方式清晰的将系统成果展现有需要的各级单位。用户可以提出申请，选择服务，注明自己所需的数据。内网门户进行统一身份认证及用户管理，同时还作为访问平台服务的单点登录入口，提供单点登录。基于数据共享平台、管控一体化平台进行连接，实现信息的无缝访问和系统的无缝集成。工作人员在操作该平台多个系统时只需进行一次登录，就可通过内网门户进入各个应用系统，方便使用，简化操作。
结论
该系统是在城市快速发展和地下管线迅速增加的背景下开发的。其主要目的是更高效、更方便、更全面地集中管理城市地下管线信息，形成一种新的地下管线管理模式，以适应城市的升级和快速发展需要，为城市可持续发展提供决策依据，为各部门的管理和指挥提供科学依据。但是，该系统设计上也存在一些缺陷，即未对各类具体工程需求做深入细致考虑，会在后续的研究中注意加强。
参考文献：
[1]赵占坤,刘振鹏.浅谈城市供水管网信息管理系统中的安全性设计[J].计算机光盘软件与应用,2019,17(15):156+158.
[2]韦斌.基于ArcGIS城市地下管线信息系统的研究与设计[J].测绘与空间地理信息,2019,34(02):130-132+135.