基于gis的供水管网管理系统的设计 111页

'基于GIS的供水管网管理系统的设计上海交通大学硕士学位论文基于GIS的供水管网管理系统的设计姓名：都淑萍申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：丁鹏;商静宇20051001基于GIS的供水管网管理系统的设计 摘要在供水行业屮无论是静态信息还是动态信息都和管线所在的地理位置密切相关构建以GIS为平台的信息综合分析和决策的供水管网管理系统把供水管网的图形和属性数据用计算机进行可视化管理不仅图文并茂准确高效而且易于动态更新更重要的是利用GIS的空间分析和模型分析功能可对管网系统的数据进行分析统计在发生故障时可以自动制定相应的抢修方案从而达到智能化管理的目标本文采用当前G1S的热点之一组件式G1S进行系统开发使M1S和GIS更好地结合摒弃了由于传统GIS结构封闭性而导致的软件本身越来越庞大不同系统的交互性差系统开发难度大等诸多问题 设计了系统的总体架构采用统一建模语言UML对系统进行静态和动态建模对其中主要类的属性和方法进行了详细设计保证了结构的合理性易于系统的扩展实现丫管网故障时关阀方案的研究给出了最小停水范围的算法并且对可能引发的多处爆管事故进行了分析和处理从而将故障造成的损失降为最低结合小IX实例比较了不同的关阀方案进行了结果分析明确了最优关阀方案的优势本文的研宂填补了烟台市供水行业的空白为企业摆脱传统落后的管理方式走向科学的管理和决策提供/技术保障基于UML的 系统建模稍加修改可以用于其它如污水处理煤气等拥有地下管道的 行业管网故障关阀最优方案的确定从根本上解决了自来水公司漏失率居高不下的问题为企、Ik创造了极人的经济效益关键词ComGISUML建模拓扑结构最优关阀方案DESIGNBASEDONGISOFWATERSUPPLYPIPLINENETWORKMANAGEMENTSYSTEMABSTRACTInWaterSupplyBusiness,nomatteritisstaticstateordynamicstate,itisallrelatedwiththegeographicpositionofwaterpipeline.Designing aWatersupplypipenetworkmanagementsystembasedonGIS,which hasinformationsynthesisanalysisanddecision,usingcomputertodoavisiblemanagementforspacedataandattributedatainwatersupplypipenetwork,notonlythepictureanditsaccompanyingessayarebothexcellent,accuracyandhighefficiency，buteasytorenew.Themostimportant,utilizingspaceanalysisandmodelanalysisofGISfunction,analysizesandcountsdataofpipenetworksystem，whenaccidentishappening,thesystemcanformulateautomaticallytheaccordingplanofdoingrushrepairs,thusacquireintelligentmanagementtargent. ThispaperadoptsoneofhotspotofGISatpresentcomponentGIStodevelopthesystem,combinesGISwithMISbetter,getsridofsomeproblemssuchasmoreandmoresoftwarecodesbadalternationbetweendifferentsystemsthesystemisdifficulttodevelop,al1theseproblemsemergenceduetoclosedstructureoftraditionalGIS.Thepaperdesignsthetotalityframe,adoptsUMLtobuildstaticanddynamicmodel,doesa detaileddesignforattributesandmethodsofmainclass,pledgesreasonablestructure,easytoexpandthesystem.Whenthepipelineaccidenthappens,thepaperrealizestheresearchofturningoffthevalvesplan,givesthealgorithmoftheleastscopeofcuttingoffwatersupply,analyzesanddealswithmorepipelineaccidentsevokedperhaps,thuskeepthelowestlosscausedbyaccidents.Itintegratestowndistrictandcomparesdifferentplans,doaresultanalysis,makesclearsuperiorityof themostexcellentplan.TheresearchofthepaperfillstheblankofYanTaiRunningWaterBusiness,providesatechnologyensureforthecorporationtogetrideoftraditionalandbackwardmanagementmethodmovetowardscientificmanagementanddecision.BuildingthesystemmodelbasedonUMLchangedslightly,themodelcanbeusedbytheotherbusinessessuchasdealingwithwastewatercoalgasandsoon，thesebusinessesallownundergroundpipeline.Theresearchofturning offthevalvesplaninpipelineaccidentsolvetheproblemsofhighleakageofrunningwaterbusiness,createsahugeeconomicbenefitsfortheenterprise.KEYWORDScomponentGISunitedmodellanguagebuildmodeltopologicalthemostexcellentplanofturningoffthevalves上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明所呈现的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果除本文屮已经注明引用的内容外本 论文不包含任何其他个人或集体已发表或撰写过的作品成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文屮已明确方式标明本人完全意识到木声明的法律结果由木人承担学位论文作者签名都淑萍日期2006年1月11上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全丫解学校有关保留使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件或电子版允许论文被查阅和借阅木人授权上海交通大学可以将木学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存和汇编木学位论文保密在_年解密后适用本授权书本学位论文属于不保密请在以上方框内打学位论文作者签名都淑萍指导教师签名丁鹏日期2006年1月11日日期2006年1月11曰第一章绪论1.1地理信息系统地理信息系统概述 地理信息系统GeographicInformationSystem,简称GIS是以米集存储管理描述分析与空间和地理分布有关的数据信息系统它是以地理空间数据库为基础在计算机软硬件环境的支持下对空间相关数据进行操作分析模拟和显示并采用地理模型分析方法适时提供多种空间和动态的地理信息为地理信息研允综合评价管理定量分析和决策服务而建立起来的一类计算机应用系统地理信息系统是以计算机为工具具有地理图形和空间定位功能的空间型数据管理系统是一种特殊而又十分重要的信息系统它与其他传统意义上的信息系统的根本差异在于地理信息系统不仅能够存储分析和表达现实世界中各种对象的属性信 息而且能够处理其空间定位特征能够将其空间信息和属性信息有机地结合起来从空间和属性两个方面对现实对象进行查询检索和分析并将结果以直观的形式形象不失精确地表达出来其最大的特点就是属性数据和空间数据的结合表示[1][2]地理信息系统具有以下三个方面的特征1具有采集管理分析和输出多种地理空间信息的能力具有空间性和动态性2以地理研宄和地理决策为目的以地理模型方法为手段具有区域空间分析多耍素综合分析和动态预测能力产生高层次的地理信息 1由计算机系统支持进行空间地理数据管理并由计算机程序模拟常规的或专门的地理分析方法作用于空间数据产生有用信息完成人类难以完成的任务一个完整的GIS由四部分构成即计算机硬件系统计算机软件系统空间数据和系统管理操作人员苏中的核心部分是计算机系统包括软件系统和硬件系统两部分它们是系统建立的硬件基础和实现人机交互空间信息的工具空间数据即系统中表示空间信息的地理数据是系统建立的重要棊础没有数据建立GIS就无从谈起而管理人员和用户则决定系统的工作方式和信息表达方式作为核心部分 的软件系统不仅钮括各类计算机系统软件还乜括专门的GIS软件主要用于对空间数据输入存储转换输出与用户接UGTS软件功能的强弱决定了整个系统所能实现的功能地理信总系统的功能由于地理信息系统发展的多源性其功能具有可扩充性以及应用的广泛性其基本功能包括[2][4][5][6]数据的采集检验与编辑主要用于获取数据保证地理信息系统数据库屮 的数据在内容与时间上的完整性数据值逻辑一致及无错等在此功能中空间数据的输入一直是困扰GIS发展的瓶颈因为在建立GIS的最初阶段数据采集和转换更主要的是技所需经费往往高达整个系统的70%80%术上的原因0前地图数字化是空间数据输入的流行做法有手工跟踪数字化和扫描数字化近年来全球定位系统GPS和遥感影像RS的使用对GIS产生了巨大的影响3S集成是G1S发展的几个热点之一数据操作数据格式化转换概化数据格式化是指不同数据结构的 数据间变换是一种耗时易错需要大量计算的工作数据转换括数据格式转化数据比例尺的变换在数据格式的转换方式上矢量到栅格的转换比其逆运算快速简单数据比例尺的变换涉及到数据比例尺的缩放旋转平移等方面其中最重要的是投影变换数据概化包括数据平滑特征集结等数据的存储与组织这是一个数据集成的过程也是建立地理信息系统数据库的关键步骤涉及到空间数据和属性数据的组织栅格模型矢量模型或栅格/矢量混合模型是常用的空间数据组织方法空间数据结构的选择在很大程度上决定了系 统所能执行的数据分析功能在地理数据的组织和管理中最为关键的是如何将空间数据和属性数据融合为一体传统的GIS将空间数据和属性数据分开管理空间数据用文件系统管理属性数据用关系数据库RDBMS管理如何解决在关系数据库中存储空间数据的问题使空间数据实现真正的客户服务器方式建立空间数据服务器即空间引擎技术H前各大GIS厂商和公司都推出了自己的解决方案查询检索统计计算功能查询检索统计计算是地理信息系统以及其他许多自动化地理数据处理系统所应具备的最某本的分析功能空间分析这是地理信息系统的核心功能也是地理信息系统与其他 计算机系统的根木IX别使地理信息系统应用深化的重要标志钮括缓冲分析叠置分析拓扑分析等几个方面长期以来空间分析的各种模型和方法没有形成统一的体系结构甚至尚未形成能被广泛认同的基本内容在标准的商业系统中仍然没有基本的通用的空间分析程序而且也没有基本的通用模型化工具空间分析方面通常具有空间叠加和简单经典统计两大功能空间分析和空间应用分析模型是GIS的核心功能和魅力所在耍增强G1S的功能拓展其应用领域应从两方面着手一是加强专业应用模型与GIS的结合二是增强GIS的基木空间分析功能数据输出G1S数据输出方式有硬拷贝即地图输出网络传输等 其中以地图形式输出GIS数据处理结果更具有直观性跨越了语言的障碍Internet和技术的应用为GIS的地图数据的网络输出提供了可能性GIS的地理信息和地图数据输出具有超越时间和空间的特性任何用户可以在任何时间和地点通过互联网去访问〜veb服务器上的GISWebGIS地理信息系统的国内外研允现状地理信息系统近年发展迅速其内涵和外延正在不断变化最初的地理信息系统都是一些具体的应用系统充其量只能是一门技术现在已发展成一个独立的充满 活力的新兴学科这己经为大家所公认目前世界上常用的G1S软件己达400多种它们人小不一风格各异国外较著名的有ARC/INF0GENAMAPMGEMAPINFO等国内较著名的有MAP/GISGEOSTAR和CITYSTAR等虽然GIS起步晚但它发展快目前已成功地应用到一百多个领域尽管现存的地理信息系统软件很多但对于它的研宄应用归纳概括起来有两种情况一是利用G1S系统来处理用户的数据二是在GIS的基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户的专用的地理信息系统软件在美国及其它发达国家地理信息系统的应用遍及环境保护资源保护灾害预 测投资评价城市规划建设政府管理等众多领域我国GIS产业起步较晚但发展较快国家将围绕建立一个工程数字化中国工程完善两个体系国家对地观测体系和国家空间信息技术应用体系发展三个产业空间数据服务产业空间信息软件产业空间信息应用产业来开展未來空间信息技术领域方面的工作在GIS方面以发展产业为FI标从加强推广应用实现传统行业改造着手开展关键技术研究攻关和应用示范工程的开发促进G1S在资源环境城市建设电力水利交通通信农业等方面的应用为建立中国的数字地球奠定技术基础软件基础和应用基础目前世界上应用的GIS系统软件大致可分为三个层次基础软件平台 应用软件开发平台应用软件系统其中应用软件开发平台是平时常用的供用户在其上进行二次开发代表软件在前面已介绍过在空间数据库管理方面目前存在儿种模式一种是GIS软件商自行开发面向对象数据库管理系统如LaserScan公司的GAD或是在关系数据库管理基础上开发的空间数据管理模块如ESRT公司的SDE另一种模式是数据库软件商直接在关系数据库管理系统之上扩展的空间数据管理功能如OracleInformix等软件的可选模块都已具有管理空间数据的能力在开发语言与幵发模式方面对G1S软件影响较为深刻的技术是组件对象模型软件厂商已由原来 向用户提供系统转为提供组件一些人的GIS软件商可以向用户提供相应的控件如ESRI的MapObjectMaplnfo的MapXBlueMarble的GeoObject以及国内如武汉测绘科技大学的GcoStar中国地质大学的MapGIS超图公司的SuperMap和朝夕公司的MapEngine等等地理信息系统的发展GIS的发展受计算机技术的发展影响从其诞生到发展屮的每一次变革都与计算机紧密相关在20世纪60年代至80年代末期主要是基于地图进行处理将地图数字化后供计算机存储和处理形成了图层图集图库和拓扑关系等基本概念通 过文件系统进行空间数据和属性数据的管理且系统完全封闭P来个人计算机开始成为主流机型且硬件处理能力强大数据库技术十分成熟网络技术幵始出现并迅速普及分布式计算及环境构造技术逐步成熟系统的体系结构开始由主机型向客户/服务器C/S型发展面向对象的软件技术开始成熟这一时期的G1S开始采用数据库管理系统来管理属性数据提高了数据处理能力但空间数据仍由文件系统管理系统开始由单机单用户转向多机多用户实现了空间数据和属性数据的共享进A20世纪90年代信息技术发展十分迅速其屮最引人注目的是面向对象技术和广域网特别是Internet技术的发展和普及遥感RS全球定位系统GPS的发 展提高了人类获取空间信息的能力这一阶段的GIS开始逐步使用组件化的模式来进行系统的构建极大地提高了支持二次开发的能力实现了空间数据和属性数据的一体化存储和一体化查询开始了由C/S结构向B/S结构的转变GIS內与RSGPS集成化方向发展GIS也由最初的数字制图土地利用调查部门逐渐扩大到环境城市规划和建设交通电力水利等众多与地理空间信息相关的领域得到越来越广泛的应用[7]从发展历程看G1S软件技术体系可以划分为六个阶段即GIS模块集成式GIS模块化GIS核心式GIS组件式GIS和万维网GIS[8]其中组件式GIS和万维网GIS 是现代GIS研究的热点3GIS模块GISModules在GIS发展的早期阶段由于受到技术的限制GIS软件只是一些用于满足某些功能要求的模块并没有形成完整的系统各个模块之间不具备协同工作的能力这一阶段可以称为G1S模块阶段集成式GISIntegratedGIS随着理论和技术的发展各种GIS模块走向集成逐步形成大型的G1S软件包GISPackageArc/InfoGenasys的GenaMap等均为集成式GIS的典型代表集成式GIS为GIS发展的一个重要里程碑其优点在于集成了GIS的各项功能形成独立完整的系统而 其缺点在于系统过于复杂庞大从而导致成本高也难于与其他应用系统集成模块化GISModularG1S另一类为模块化GIS代表软件为Intergraph的MGE模块化GIS的基木思想是把GIS按照功能划分为一系列模块运行于统一的基础环境之上尽管许多集成式GTS软件也可以划分为几个模块但模块化GIS软件的模块被有目的地划分得更细模块化GIS具有较人的工程针对性便于开发和应用用户可以根据需求选择所需模块但无论是集成式GIS或是模块化GIS都很难与管理信息系统MIS以及专业应用模型一起集成高效无缝的GIS应用核心式GTSCoreGIS为解决集成式GIS与模块化GTS的缺点有人提出 了核心式GIS的概念核心式GIS是对操作系统的扩展它提供了动态链接库一级的更底层的组件化方式给用户提供了较大的灵活性例如用于Windows操作系统的核心式G1S提供了一个系统动态链接库DLL用户在开发GTS应用系统时可以采用现有的高级编程语言通过应用程序接口API访问内核所提供的GIS功能除丫基 本的动态链接库以外实现各种功能的动态链接库还可以被拆卸和重组对数据库管理要求较高的用户甚至可以选择MIS开发工具来构造GIS应用为GIS和MIS的无缝集成提供了全新的解决思路但是由于核心式G1S提供的组件过于底层给疲用开发者带来一定的难度一般用户难以掌握也不适应可视化程序设计的潮流目前还没奋成熟的核心式GTS商业软件组件式GISComponentsGIS随着计算机软件技术的发展GIS组件化发展到了一个全新的阶段出现了组件式GIS以下简称ComGIS所谓ComGIS是指基于组件对象平台以一组具有某种标准通信接门的允许跨语言应用的组 件提供的GIS这种组件称为GIS组件ComGIS不是一种小技术在GIS软件开发中的应用而是一种全新GIS软件技术体系是当今GIS发展的重要趋势它基于标准的组件式平台把GTS功能模块划分为几个控件每个控件完成不同的功能各个GIS控件之间GIS控件与非GIS控件之间基础组件与专业组件之间不仅可以自由灵活地重组而且具有可视化界而和使用方便的接口使系统开发和软件集成简单易行真正实现代码重用和组件化[9]万维网GISWcbGIS几乎与ComGIS同时出现是Internet与GIS相结合 的产物也是目前研宄的热点G1S通过功能得以扩展真正成为一种大众 使用的工具从的任意一个节点Internet用户可以浏览万维网GIS站点屮的空间数据制作专题图以及进行各种空间检索和空间分析等WebGIS的发展与网络技术的发展密不可分目前WebGIS常用的体系结构为三层模型或N层模型当前WebGIS的实现技术中较常用的有通用网关接口技术CommonGatewayInterface简称CGTServerAPI方法应用程序插件技术Plug-inActiveX控件以及Java语言编程的技术包括Java小程序Applet和Java虚拟机技术VRM等[10][11][12]当前GIS的研宄主要有以下几个方向空间数据库系统及空间查询处 理三维地理信息系统3DGIS基础研究组件式地理信息系统的研究与应用空间数据模型及空间数据体系结构GPSRS与GTS的结合GTS应用技术数字地球对象模型基础研究在可预见的未來GIS的发展趋势可归纳如下[13][14]GTS的硬件正向着廉价体积小高效功能强和标准化的方向发展地理信息系统要处理的数据量和数据格式的种类大大增加GIS软件的功能越来越强地理信息系统的用户越来越多应用面越来越广从个人系统向企业级系统 发展从桌而系统向客户机服务器和网络化方向发展目前在国内外己经有大量的研宂人员在从事WebGIS研宂工作组件化的GIS将得到更大的发展随着GIS软件功能的不断强大其软件规模和复杂性也在不断增强组件化GIS基于标准的组件式GIS平台各组件之间不仅能自由灵活地重组而且具有可视化的界面和标准的接口将在G1S软件中发挥更大的作用空间数据库系统是G1S未来的发展方向空间数据库系统采用单一的数据模型管理空间数据和属性数据它是数据库技术与计算机空间图形技术相结合的产物 空间数据库管理系统SDBMS以空间数据为研宂对象空间数据库中不仅存贮地理要素的位置形状和大小的坐标信息也存贮地理要素之间的拓扑关系随着3DGIS技术的发展地理信息系统将从二维空间走向多维空间信息处理能力将会大大增强GIS与RSGPS和专家系统ExportSystem简称ES相结合将大大拓展地理信息系统的应用范围GIS的裨能化与建立空间决策支持系统是GIS应用软件的发展趋势12组件式地理信息系统组件式GIS研究背景 GIS发展至今已经有不少比较熟悉的应用系统但这些系统功能过于庞大体系复杂熟悉和掌握这些系统对于一般用户来讲比较困难另外对于大多数用户来说往往只需G1S中的一部分功能但仍然不得不为不需要的功能花费额外的资金和精力因此迫切需要一种新型的GIS软件技术体系以满足日益增长的GIS应用需求并跟上软件技术发展的潮流组件式地理信息系统ComGTS正是这样一种全新的GIS软件技术体系[15]近年来组件技术变得越来越成熟己深刻地影响了软件开发方式在组件技术的概念模式下软件系统可以被视为相互协同工作的对象集合其屮每个对 象都会提 供特定的服务发出特定的消息并且以标准形式公布出来以便其他对象了解和调用组件间的接口通过一种与平台无关的语言IDLInterfaceDefineLanguage来定义接u是固定不变并且是与客户程序二进制兼容的使用者可以直接调用执行模块来获得对象提供的服务也就是说在组件对象屮增加新功能后并不需耍重新编译这个对象己有的客户程序甚至通过另外的接口增加新功能后组件对象仍然支持旧的接口这对于组件软件重用以及解决版本问题都是十分重要的早期的类库 提供的是源代码级的重用只适用于比较小规模的开发形式而组件则封装得更彻底更易于使用而且不限于C++之类的语言可以在各种开发语言和开发环境中使用由于组件技术的这些优点因此将组件式技术结合面向对象技术应用于GIS开发中必定会为传统的GIS带来全新的开发方式为GIS面临的多种问题提供全新的解决思路这种全新的地理信息系统我们称为组件式GTS它基于标准的组件式平台各个组件之间不仅可以进行自由灵活的重组而丑具有可视化的界面和使用方便的标准接口当今流行的组件式T*台主要有Microsoft的COMComponentObjectModel 组件对象模型/DCOMDistributedComponentObjectModel分布式组件对象模型和OMG的CORBACommonObjectRequestBrokerArchitecture公共对象请求代理体系结构而COM/DCOM占据市场领导地位基于COM/DCOM微软又推出了ActiveX技术ActiveX控件是当今可视化程序设计中应用最为广泛的标准组件新一代的组件式GIS也大都是ActiveX控件或者其前身OLE控件我们将使用COM/DCOM标准开发出来的地理信息系统软件称之为ComGIS组件式地理信息系统ComGIS的基本思想是把GTS的各大功能划分为几个控件每个控件完成不同的功能各个GIS控件之间以及GIS控件和其他非GIS控件之间可以方便地通过可视化的软件开 发工具集成起来形成最终的GIS应用控件如同一堆各式各样的积木它们分别实现不同的功能铋括GIS和非GIS功能根据需要把实现各种功能的积木搭建起来就构成应用系统[16]组件式GIS的优点把G1S的功能适当抽象以组件形式供开发者使用将会带来许多传统GIS工具无法比拟的优点小巧灵活价格便宜由于传统G1S结构的封闭性往往使得软件本身变得越来越庞大不同系统的交互性差系统开发难度大在组件模型下各组件都集屮地实现与自己最紧密相关的系统功能用户可以根据实际需要选择所需组件 这样最大限度地降低了用户的经济负担组件化的GIS平台集中提供空间数据管理能力并且能以灵活的方式与数据库系统连接在保证功能的前提下系统表现得小巧灵活而其价格乂是传统GIS开发工具的十分之一甚至更少这样用户就能以较好的性价比获得或开发GTS应用系统无需专门GIS开发语言直接嵌入MISManageInformationSystem管理信息系统开发工具传统GTS往往需要独立的二次开发语言对用户和应用开发者而言存在学习上的负担而丑使用系统所提供的二次开发语言开发往往受到限制难以处理复杂问题而组件式GIS建立在严格的标准之上不需要额外的GIS 二次开发语言只需实现GIS的基木功能函数按照Microsoft的ActiveX控件标准开发接门这有利于减轻GIS软件开发者的负担而增强了GTS软件的可扩展性GIS应用开发者不必掌握额外的GIS开发语言只需熟悉基于Windows平台的通用集成幵发环境以及GIS各个组件的属性方法和事件就可以完成应用系统的开发和集成目前可供选择的集成开发环境很多如VisualC++VisualBasicCtiVisualFoxProBorlandC++DelphiC++Builder以及PowerBuilder等都可直接成为GIS或GMISGeographicManageInformationSystem地理管理信息系统的优秀开发工具 它们各自的优点都能够得到充分发挥这与传统GIS专门性的开发环境相比是一种质的飞跃6强大的G1S功能新的GIS组件都是基于32位系统平台的采用InProc直接调用形式所以无论是管理大容量数据的能力还是处理速度方面均不比传统G1S软件逊色小小的GTS组件完全能提供拼接裁剪叠合缓冲IX等空间处理能力和丰富的空间查询与分析能力开发简捷 由于GIS组件可以直接嵌入MIS开发工具中这样广大开发人员就可以自由选用他们熟悉的开发工具而iLGTS组件提供的AH形式非常接近MTS工具的模式开发人员可以像管理数据库表一样熟练地管理地图等空间数据无需进行特殊的培训在GIS或GMIS的开发过程中开发人员的素质与熟练程度是十分重要的因素这将使大量的M1S开发人员能够较快地过渡到G1S或GMIS的开发工作中从而大大加速GIS的发展更加大众化组件技术已经成为业界标准用户可以像使用其他ActiveX控件一样使用GIS组件这样非专业的普通用户也能够开发和集成GIS应用系统推动了GIS 大众化进程组件式GTS的出现使GIS不仅是专家们的专业分析工具冋吋也成为普通用户对地理相关数据进行管理的可视化工具1.3供水管网管理的现状目前国内外供水管网管理主要有三种模式一种是人工管理模式这种模式是城市供水管网中最原始的方法即从开工到竣工均由专门管理人员跟踪执行由施工单位提出施工中请设计人员设计图纸施工单位按图纸施工并提交竣工图管理人员对竣工图进行审核然后图纸存档出现爆管事故或管道维修时需要斉阅图纸以便得知管道的位置很显然人工管理模式其 运行管理自动化信息化程度低同时由于城市供水管网错综复杂与之相关的图档属性信息数据庞大通过人工的方式管理和查阅这些信息耗时费力效率低下丑容易出错造成不必要的损失现在国内很多中小城市仍然采用这种模式管理供水管网[17]第二种是计算机自动化管理模式由于技术落后的人工管理模式无法满足日益增大的城市供水管网系统20世纪70年代以来各国政府加人城市基础设施建设的同时致力于以信息技术和智能化自动化控制为目标应用计算机技术进行给水系统信息管理和优化自动控制研究[18]城市供水系统软件开发已经历了三十年的历史从 给水管网平差计算到给水信息自动化运行与管理自动化形成了多种类型多种版本各具特色的软件系列SynerGEEStonerEPANET8M等国外品牌软件在国内已得到了一定的应用市场具有管网平差运行模拟信息管理运行管理等方面的较完整功能我国著名给排水专家杨钦教授早在1970年就编写了7497512767784等一系列管网平差计算和优化设计程序开辟了国内给水排水领域屮计算机应用的先河将计算机与PLC程序逻辑控制系统SCADA控制检测系统等技术相结合利用程序软件控制管网系统运行可切实提高管网管理水平早期的系统软件主耍缺陷在于其表格式的数据显示输出方式管理人员通过手动输入或 SCADA7[19]监测结果批输入的方法获取系统输出再将输出对照管网竣工图确定管理决策这种非对话框的软件运行方式给管网管理工作带来诸多不便随着软件工程的发展和Windows操作系统的广泛应用早期的软件逐渐被淘汰供水管网管理进入了GIS系统结合PLCSCADA的阶段第三种是将GIS用于供水管网管理模式随着计算机及网络技术的发展以及 GTS技术的不断完善使得GTS应用于供水管网管理成为可能国外在这方而的应用比较普及早在1993年美国的Dnney就已经在他的文章屮提出了将地理信息系统与城市供水管网相结合以建立供水管网信息系统的概念[20]2001年DirectorofM&ISMarketSegmentRonBooth发表的文章屮认为应该使用G1S管理系统管理地下管线并认为这样可以减少风险和投资[21]2002年11月英国的Si.Smith博士在供水管网计划管理的研究和技术一文中详细讲述了G1S在英国供水管网管理和事故预测方面的贡献[22]我国GIS的发展较欧美国家晚了15年左右但其发展速度较快根据考察得知目前北京上海深圳广州南京成都沈 阳武汉等多个大城市均己建成了基于GIS的供水管网管理系统由于建立系统的时间方式使用软件各异导致了实现的功能各有不同也存在着这样那样的问题总体上都能实现供水管网图形编辑查询统计事故处理辅助规划设计等功能但其供水专业的实用性还有待加强尤其是与GTS融为一体的高层次应用如管网动态模拟优化调度还很少在已有的系统屮主要存在着以下问题一系统的设计没有从软件工程的角度出发仍然采用较原始的结构化设计造成了开发后期的问题成指数级增长功能的扩充也无法实现拖延了工期导致普查的数据又成了过期数据需耍付出大量重复性工作二对爆管停水的算法一般采用结合图论的算法来寻求线路长度总和 最小的封闭图形此种算法中没有考虑管径管段流量对停水方案的影响三没有对爆管关阀后的管网压力增大而可能引起的连续爆管事故进行分析和处理针对上述存在的问题本文都有了改进的方法从理论到实际进行了论述1.4课题的背景和意义课题的背景城市空间作为一个三维空间包括上部空间地而空间和地下空间而维系城市地上地下空间保证城市正常运转的地下管网是城市赖以发展的物质基础其中供水管网是城市地下管网的重要组成部分一个城市中供水管网的管理与维 护的成功与否直接关系到城市的居民生活工业生产和社会发展在1990年和1994年全国各人城市都相继进行/两次全面的供水管网普查更新了城市管网资料随着我W经济的发展城市规模的扩大和现代化程度的不断提高城市的供水管网系统也越来越庞大许多供水管线的填埋情况复杂资料不清有些管线甚至仅凭当时施工工人记忆去寻找造成诸多设计上的失误和施工屮的事故特别是出现爆漏管的突发事故时不能及时做出处理方案以至造成人量水资源浪费给市民日常生活带來了极大的不便同时也给企业本身造成巨大的经济损失许多城市由于自来水管道破损造成 的水泄漏损失己达其输送量的四分之一由此可见采用人工方法借助图纸各类卡片来管理城市供水管网系统己越来越难以满足实际需要使用计算机借助地理信息系统技术来进行供水管网的管理管网设计及事故处理已是势在必行在供水管网管理系统中资料普査的工作耗费了巨大的人力物力财力但由于数据不能动态更新导致普查的数据很快就过时了目前已经拥有3SRSGISGPS的技术使得获取精确的数据成为可能GPS可在瞬间产生目标定位坐标但不能给出定位点的地理属性RS可快速获取IX域地物信息但无法进行隐含地理信 息的提取GTS具有较好的查询检索分析计算和综合处理能力但数据获取和录入始终是个瓶颈[7]依靠RS和GPS获取准确的管网数据利用G1S进行动态的管理和更新供水管网管理系统才能够更好地服务于生产不再是纸上谈兵GIS在供水系统屮的应用不能仅仅作为一个图形库和数据库只是停留在管网円常管理的水平上还应该利用GIS分析模拟与预测的强大功能与专业理论方法相结合进行深度开发为管网规划设计建设施工各种运行状态下的优化调度以及事故抢修等提供决策支持[23]课题的意义在供水行业中无论是静态信息还是动态信息都和管线所在的地理位置密切相 关而且供水管网信息存在位置固定区域性强隐蔽复杂动态数据量大等特点在传统的供水管网管理系统MTS或决策支持系统DSS中很难高效地进行处理这种系统对于供水信息的处理局限于枯燥无味的数据处理和表现缺乏直观性构建以GIS为平台的信息综合分析和决策的供水管网管理系统把供水管网的图形和属性数据用计算机进行可视化管理不仅图文并茂准确高效而且易于动态更新从而大大提高了管网管理工作的效率和质量更重要的是利用GTS的空间分析和模型分析功能可对管网系统的数据进行分析统计在发生故障时可以自动制定相应的抢修方案从而达到智能化管理的A标系统采用当今GIS的热点之一 ComGlS进行开发使MIS和GIS更好地结合摒弃了由于传统G1S结构的封闭性导致的软件木身越来越庞大不同系统的交互性差系统开发难度大等诸多问本文一改传统的GIS结构化编程思路采用而向对象的标准建模方法UML统一建模语言将GIS中的属性和方法包装成对象实现系统的静态和动态的可视化建模保证系统结构的合理性易于系统将来的扩展设计了爆管事故时的最小停水范围的关阀方案并对因爆管关阀后有可能引起的连续爆管现象进行了分析和处理将事故造成的经济损失降为最低为企业创造了经济效益产生了良好的社会效益本文的研究填补了烟台市供水行业的空白为企业摆脱传统落后的管理方式 走向科学的管理和决策提供了技术保障1.5本文主耍研宄内容木文在对GIS的功能国内外研究现状以及发展趋势进行了概述的基础上阐述了基于GIS开发供水管网管理系统的重要性采用当前GIS的热点之一组件式GIS进行系统开发设计了系统的总体架构采用统一建模语言UML对系统进行静态和动态建模对其屮主要类的属性和方法进行了详细设计对GIS数据库管理方法进行了阐述设计了元数据表和拓扑数据结构描述了数据库的连接方法实现了管网故障时关阀方案的研究给出了关阀方案的原理最优关阀搜索算法算法流 程图及关键技术的实现结合小区实例比较了不同的关阀方案明确了最优关阀方案的优势对因爆管关阀后压力增大而可能引起的连续爆管事故进行了分析和处理实现了系统的主耍功能并给出了部分界面图最后对课题的意义进行了总结和展望第二章系统建模2.1总体架构设计系统需求分析基于GTS的供水管网管理系统是建立在计算机网络基础上的以全面准确实时动态的供水管网现势图为基础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抢修和图籍资料的档案管理提供强有力的科学决策依据实现供水企业的管理分析决策的全计算机操作过程通过本系统的开发和应用使管理者逐步建立起一个完善的企业信息管理系统使管理人员及时准确地掌握公司的各方面动态信息提高企业工作效率和管理水平整个系统将实现如下目标为城市供水所有涉及管网信息的部门提供专业的业务流服务针对管网图籍资料城市供水的设备设施进行管理能够快速提供准确的抢修施工方案和决策支持查询统计各种供水管网信息提供标准的规划设计图纸 实时有效的管网动态监测分析为供水调度决策提供支持进行管网设备运行状况分析对管网规划设计和现势管网作出适当的评估对管网工程进行综合管理网上统计和发布各种供水信息系统架构设计系统总体架构设计见图2-1在供水管网管理系统中主要包括八个子系统管网输入编辑子系统管网设计子系统管网维护子系统用户水表管理子系统管管理子系统事故处理子系统运行调度子系统管网web发布子系统其屮管网输入编辑子系统是所有其他子系统的基础为其他子系统提供运行的数据如果没有准确的数据其他子系统的工作就 成了纸上谈兵没有实用价值大量的基础的工作都是在管网输入编辑子系统屮实现很多水司的供水管网管理系统最后都半途而废也正是因为数据不全不准没有及时更新等原因造成的所以GIS的应用就显得至关重要如果没有GIS依靠图纸普查数据不但耗费大量的人力物力和财力而且不等数据普査完就已经过时了实现不了动态更新2.2基于UML系统建模UML建模基础所谓模型就是关于某个系统完整的书而描述这种描述可以是严格的数学公式11 图2-1系统架构图Fig2-1systemstructurediagram也可以是图形表示或文字叙述模型是对事物的一种抽象抽象的目的在于明确地展[24]示和描述那些对某种目的有重要影响的特征而略去次要的性质UML是一种对软件系统进行可视化表示描述构造和说明的标准建模语言是而向对象技术领域的 ModelingTechnique和OOSEObject-OrientedSoftwareEngineering等方法屮的基本概念集众家之长并对现有的应用范围进行丫扩展[25]面向对象建模面向对象建模方法是一种对应于真实世界概念的抽象思维方式它按照问题领域的基本事物实现自然分割按人们通常的思维方式建立问题领域的模型这样从问题空间到求解空间是一种自然的映射相互间有着直接的对应关系面向对象建模方法关心的是系统涉及的对象及其相互间的联系围绕组成问题领域的事物进行分析 将这些对象进行一般化处理抽象成类建立类之间的关联并确定多阶性 Multiplicity在面向对象的建模方法中对象是一个具有局部状态和一个操作集所组成的实体可以表示为Object01DDS0ID为对象名称DSDID2DnOS01020mMIMM,MkOSMl其中数据结构集操作集消息名称集类则是对具有相同属性和操作集的对象的抽象是一种数据结构00方 法中数据封装原则的引入极大地降低Y各代码之间的耦合度使得在系统功能发生改变时只需改变涉及对象的类的代码即可而类的继承机制的采用实现了代码的重用性数据封装和继承机制使系统具有更大灵活性可以对需求功能的变化快速做出反应面向对象的建模方法采用功能模型对象模型和动态模型来建立系统模型在实际应用中而向对象建模方法根据其抽象方向可分为自底向上方法自顶向下方法和混合方法自底向上方法通过用户需求文档中的每个句子来建立00对象模型或动态模型具有强调可追踪性的优点自顶向下方法则通常使用判断从问题领域中选择重要信息抽象出需求模型然后再对其进行细化最后得出比较详细 的系统模型[26]在实际中往往采用混合方法即把两种方法结合起来使用UML建模机制UML是一个通用的标准建模语言它将系统描述为一些离散的相互作用的对象并最终为外部用户提供一定的功能的模型结构它适应于对任何具有静态结构和动态行为的系统进行而向对象的建模其中静态结构定义了系统中的重要对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系面动态行为定义了对象的时间特性和为完成S标而相互进行通信的机制UML由各种不同的彼此关联的图组成这些图可分为两类第一类是静态图 Staticdiagram表示系统的静态特征描述丫系统的结构和职责最主要的有用例图和类图其屮用例图从用户角度描述系统功能并指出各功能的操作者类图则描述系统中类的静态关系不仅定义系统中的类还表示了类之间的联系如关联依赖聚合等也包括类的内部结构类的属性和操作第二类是动态图Dynamicdiagram表示系统的动态特征描述了静态图中结构性元素之间的交互主要用于指定满足系统需求行为的元素间的合作关系其中最主要的是顺序图协作图和状态图其屮顺序图显示对象间的动态合作关系它强调对象之间消息发送的时间顺序同时显示对象之间的交互跟顺序图相似协作图描述对象之间的协作关系 侧重于对象交互的空间布局也显示对象之间的动态合作关系这两种图合称为交互图Interactivediagram共冋描述了对象间的交互关系状态图描述类的对象所有可能的状态以及事件发生时状态的转移条件通常状态图是对类图的补充[27]系统建模基于GIS的供水管网管理系统是在MIS系统中嵌入了GIS的功能所以对地图的操作成了整个系统的核心部分包括对地图的基本操作部分如放大缩小漫游查询等功能还包括供水管网的特殊功能如管网截断面的查询爆管关阀方案的确定等 .1静态建模以业务用例和业务角色分别对应业务功能和业务的执行者来描述一个系统总的业务功能概况所谓用例就是对系统提供的功能的一种描述它指定了一系列的活动执行者让系统执行这些活动后会产生可见结果角色就是用例的使用者业务用例模型代表从使用者的角度看到的系统功能概况系统核心功能的用例图如图2-2用例图只考虑系统应该提供什么样的功能而对这些功能的内部运行情况则不予考虑为了揭示系统的内部关系需要建立系统的类图ClassDiagram类图设计 13地图鹰眼地图放大图数查询地图缩小操作者地图斉询地图漫游数图查询地图全图显示 管网断而杳询地图景算地图刷新图2-2系统用例图Fig2-2SystemUseCaseDiagram是面向对象方法的核心技术通过类图将用例的实现具体到每个类屮从而完成设计走向细化的过程图2-3定义了所使用的基本类以及类之间的静态关系LayerlnfoMPointMLineIndexinfoMaplnfoFeatureDispGTubeWebNetLayerNetPointNetLineNetEdgeNetNodeNetLinkNetLinkBackup 图2-3系统类图Fig2-3SystemClassDiagramLayerlnfo用于定义萊一图层的主要信息Mpoint矣用于表示地图上的一个点Mline类用于表示地图上的一条线Maplnfo类用于定义某一地图的信息Indcxlnfo类用于定义索引GTubeWeb为地图主要功能的实现类其实现依赖于上述的辅助类表2-12-2为GTubeWeb类的属性与方法14表2-1GTubeWeb类的属性 gDBNamcg_DBPathg_AppPathgHelpPathg_db数据连接的对stringstringstringstringMap0bjcct2.DataConncction元数据数据库名称元数据所在路径应用程序的路径帮助文件的路径与空间数据的属性gnCurrMapIndcx中的索引g_nMapNum图数sg_MapInfosintintMaplnfo[]gnLayerNumint象当前地图在地图集当前地图集中的地当前地图的信息当前地图包含的图 层数Ag_LayerInfos层的信息集合Layerlnfo[]g_nIndexNumintg_indexTnfoTndexTnfo[]g_SelSymbol号Map0bjects2.Symbolg_FntStationstringg_ChStationcharg_nEntStationint当前地图屮所有图索引数目索引信息集合选择地物显示的符注记字体的名称注记字体的索引注记字体的大小gDataSetSySct表示元数据集合的对象 g_MapOpr的操作类型int用户当前在地图上g_UDistance距离double阀门距上游节点的gUdistancc距离double阀门距下游节点的g_SelectedFeatureobject被选择的地物对象gSclcctcdSymbol符号Map0bjccts2.Symbol被选择地物显示的gSelectedSymbolSizeshort符号的大小被选择地物显沁的g_SelectedScaledouble被选择地物的比例 g_Tubes象tubes查询得到的管线对g_Valves象valves查询得到的阀门对g_Nodcs象nodes奔询得到的节点对g_TabRect形lap0bjects2.Rectangle当前图层的外包矩g_LayerTubeMap0bjects2.MapLayer含管线的图层表2-2GTubeWeb类的方法 说明GTubeWebGetMapIndexstring得到该地图在索引位置GetLayerlndexByNamestring得到该图层在索引位置GetLayerNamestring地名所在的图初始化变量int根据地图名称地图集中的int根据图层名称地图集中的string根据地名得到层名GetFieldNamestringstring根据地名得到 包含该地名的数据然后在该数据表中查询地名所在字段GctTablcNamcstring，stringstring根据地名从指定的表中查该地名所在的属性表的表名ExecuteSpatialObject，Map0bjects2.void操作执行空间查询SearchMethodConstants,BoolClearSelRstsvoid清中选择记录 DrawRecordSetAxMap0bjects2.AxMapvoid绘制记录集DrawSelectedShape物AxMapObjects2.AxMapvoid绘制选择的地GetLayerVisible可见intbool判断图层是否SetLayerVisible见int，bool,doublevoid设置图层是否可CalcLcngth长度Mpoint[]，intdouble计算点集合的CalcArea面积Mpoint[]，intdouble计算点集合的GetLineLengthMapObjects2.Linedouble计算一条线的 长度 GctPolygonLcngth形的周长Map0bjccts2.Polygondouble计算某一多边GctPolygonArca形的面积Map0bjccts2.Polygondouble计算某一多边CreatePolygondouble,doubledouble，void创建多边形CreatePolygonSearchByDistance离内CreateLinerefMpoint[],refintMap0bjects2.Polygon,voiddouble,double,doubledouble,double,doublelongWinBox的所奋地物Map0bjects2.LineMline创建多边形查询某点给定距创建线 的坐标换算double,double为屏幕坐标DrawLineCalcScale尺CalcScale尺16AxMap0bjects2.AxMapAxMapObjects2.AxMapAxMap0bjects2.AxMap,Mcip0bjects2.Rectanglevoid绘制一条线double计算地图比例double计算地图比例TsValve否有阀门AxMapObjects2.AxMap,bool判断管道上是String IsNodcAxMapObjccts2.AxMap,bool判断节点是否在管道上StringGetPointPtstring,Mpointbool得到给定点的地理坐标Nctpoint类定义了网络图层中的某个结点NctLinc类用于定义网络图层中的线对象主要记录线起始结点终止结点阻力等NetEdge类用于定义一条弧段NetNode矣从NetPoint派生而来NetLink矣用于定义网络弧段链NetLinkBackUp用于备份弧段的类Netlayer为定义网络图层的主要类其实现依赖上述的辅助类表2-32-4为NetLayer类的属性和方法 表2-3NetLaycr类的属性属性名称数据类型g_arrLinksArrayList说明弧段表g_arrNodesArrayList结点表garrValvcsArrayList阀门表g_arrLinkBackupsArrayList弧段备份表g_nkinkNum扑建成后int原始弧段数B网络拓g_nodeNum扑建成后int原始结点数目网络拓gJLayerg_DataSetMapObjccts2.MapLaycr连接的图屋对象SySet连接的数据集对象 表2-4NetLaycr类的方法返回值说明类的构造函数方法名称参数NetLayerMapObjects2.MapLayer,SySetReadNetTablcbool将弧段表结点属性表和阀门表从数据库读入到内存IsConnectedDirectlyint,int,double,boolint判断两个结点是否直接相连，即两个结点在冋一条弧段上IsValueAtLineint,int,double,boolint判断阀门是否在 弧段上double得到两个结、6:直GetConnectedDistanceint,int,bool接相连的距离不直接连接则返回-1CreateResultPathArrayList,NetLine,boolbool由结点生成路径的结果图层PathAnalysisdouble,double,doublebool两点路径分析，并生成线图层17.2动态建模动态建模主要描述系统对象之间的相互作用及其消息的交换UML以图的形式提供了四种动态模型从动态视角提供了应用程序的不同视圏主要包括交互 图状态图和活动图交互图是其屮最为重要的形式主要用于对UseCase屮的控制流进行建模编写主要用例的交互活动的剧本确定参与交互的活动者对象及其交互事件UML的交互图有两种类型顺序图和协同图各自包含了共同的模型元素对象消息以及链接等两者都是用于对系统的行为建模但侧重不同顺序图着重描述对象按照时间顺序的消息交换而协同图则着重描述系统成分如何协同工作不过两者之间可以相互转换[28]图2-4给出了地图查询的顺序图地图操作图层操作图元处理拓扑分析空间数据属性数据 GTubeWebLayerInfoFeatureDispNetLayerGetLayerNameGetMaplndexRcadNctTablcFeatureOperateGetFieldNameGetTableName图2-4查询顺序图Fig2-4SearchSequenceDiagram18第三章系统数据结构设计 3.1GIS数据管理方法数据管理设计的H的是确定在数据管理系统中存储和检索数据的基本结构，0前有三种主要的数据管理方法普通文件管理关系型数据库管理系统面向对象的数据库管理系统普通文件管理提供基本的文件处理和分类能力关系型数据库管理系统建立在关系理论的基础上采用多个表管理数据每个表的结构遵循一系列范式进行规范化以减少数据冗余而向对象的数据库是一种正在走向成熟的技术它通过增加抽象数据类型和继承特性以及一些用来创建和操作类和对象的服务实现对象的持续存储[29] 全部采用文件管理将所有的数据都存放于一个或多个文件中包括结构化的属性数据采用文件管理方案的优点是灵活即每个软件厂商可以任意定义自己的文件格式管理各种数据这一点在存储加密数据及非结构化的不定长几何体坐标记录吋是有帮助的文件管理的缺点是显而易见的就是需要由开发者实现属性数据的更新查询检索等操作增加了属性数据管理的开发量并且也不利于数据共享目前许多GIS软件采用文本文件进行数据存储其目的是实现数据的转入和转出与其他应用系统交换数据 文件结合关系数据库管理这是目前大多数G1S软件采用的数据管理方案由于空间儿何体坐标数据和属性数据是分开存储管理的所以需要定义它们之间的对应关系通常的解决方案是为文件中的每个地物都分配一个唯一标识码地物ID而在关系数据表结构中也对应有一个标识码地物ID这样数据表中的每条记录可以通过该标识码确定与文件中对应地物的连接关系其关系见图3-1地物ID坐标地物ID属性1属性2 值ID1XI,Y1,X2,Y2,ID1属性值属性值ID2XI,Y1,X2,Y2ID2属性值属性值TD3XI,Y1,X2,Y2TD3属性值属性a:通过文件管理空间数据b通过关系数据库管理属性数据图3-1文件结合关系数据库管理Fig3~lFileandRelationDatabaseManage采用该管理方案的缺点在于需要经常进行基于地物TD的查找既包括从给定地物査找其对应记录乂括根据给定记录检索相应的地物使查询模型运算等操作的速度变慢 伞部采用关系数据库管理在这种管理方案中不定长的空间几何体坐标数据以二进制数据块的形式被关系数据库管理即坐标数据被集成到RDBMS中形成空间数据库其结构如图3~2所示GIS应用GIS应用GIS应用空间模型服务GIS 空间数据访问接口数据库访问接门RDBMS空间数据库图3-2关系数据库管理Fig3~2RelationDatabaseManage可以认为一个地物对应于数据表中的一条记录这样带来的最直接好处是避免了对连接关系的查找目前关系数据库不论是其理论还是工具都已经成熟它们提供了一致的访问接口SQL以操作分布的海量数据并且支持多用户并发访问 安全控制和一致性检查此外通用的访问接口也便干实现数据共享采用面向对象数据库管理采用而向对象数据库管理GIS数据，则需要扩充而向对象数据库中的数据类型以支持空间数据包括点线多边形等儿何体并且允许定义对于这些儿何体的基本操作括计算距离检测空间关系甚至稍微复杂的运算如缓冲IX运算叠加复合模型等也可以由面向对象数据库管理系统无缝地支持这样面向对象数据库管理系统提供Y对于各种数据的一致访问接门以及部分空间模型服务不仅实现了数据共享而且空间模型服务也可以共享使GIS软件可以将重点放在数据表现以及幵发复杂的专业模型上 203.2数据结构设计系统采用文件结合关系数据库的方法管理数据通过地物1D进行连接元数据表结构设计系统主要包括以下几个数据表1地图集信息表该表用于存储供水管网管理系统可用的地图信息包括地图编号名称地图信息对应的表名地图的描述信息等其结构如表3-1表3-1地图集信息表 描述id图编号自动编号长整型地名称文本100名称地图表名文本50信息对应的表名地图描述文本的描述信息255地图2市区图层信息表市区图层信息表描述的是烟台市区地图所包含的图层的信息其结构如表3-2表3-2市区图层信息表 编号描述图层信图层的类包含图层该图层的图层显示的描述id自动编号长整型图层名文本255息的元数据表名称图层类型文木50型属性表名文本50属性信息的文件名称图形文件文本50空间数据对应的文件名称文本50 名称 层是否存在显示是/否图层选择是/否可选择注记是/否否存在注记信息地物是/否否存在地物信息是否显示该该图层是否该图层屮是该图层中是字段名文本字段名50注记对应的显示比例尺数字双精度型图层显示的比例尺 注记比例尺数字双精度型注记显示的比例尺注记大小数字长整型注记的大小21字体名称的字体文木50注记显示符号索引示的符号的索引数字长整型地物显符号大小示的符号的大小数字长整型地物显符号颜色数字长整型地物显示的符号的颜色3图层元数据表 地图中的每个图层都有一个对应的元数据表该表含该图层中地物的类别信息其结构如表3-3所示表3-3图层元数据表字段名称数据类型大小描述名称地物名称文本80类型图层类型名称文木10属性表名属性表的表名文本50图层名文本50图层的名称 4弧段表弧段表用于记泶边的属性在建立网络拓扑时生成其结构如表3-4表3-4弧段表字段名称数据类型大小描述ARCID弧段号数字长整型GEOID内部标识号数字长整型ENODE起始结点号数字长整型TNODE数字长整型终止结点号 LENGTH长度数字双精度型FIMP正向阻力数字双精度型T1MP逆向阻力数字双精度型RESOURCE数字双精度型资源需求5结点属性表结点属性表用于记录结点的属性在建立网络拓扑时生成每一个结点有一个唯一标识号其结构如表3-5表3-5结点属性表 描述NODEID数字长整型结点标识号LABEL字文本255注记文22X记位置的X坐标数字双精度型注Y记位置的Y坐标数字双精度型注ARCTD段的标识号文本255连接弧数字RESOURCE'