基于GIS的昆明市地下排水管线数据库的建设

第11卷第25期2011年9月1671—1815（2011）25-6229-04

科学技术与工程

ScienceTechnologyandEngineering

Vol.11No.25Sep．20112011Sci.Tech.Engrg.

基于GIS的昆明市地下排水

管线数据库的建设

程立鼎

陈

占

（昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093）

摘要以昆明市地下排水管线数据库的建设为例，重点介绍了基于GIS的数据检查、入库以及更新，并提出了数据库的设计地下排水管线

TU990．3；

地理信息系统

数据库

A

原则和功能。最后讨论了地下排水管线信息系统未来的发展与应用。关键词中图法分类号

文献标志码

城市管线是城市的生命线，是城市的血管和神担负着信息、物质、能源输送的重担。尤其是地经，

下管线，因其具有系统性、隐蔽性等特点，往往成为城市管理的一大难题。地下管线信息系统是数字城市的重要组成部分，其建设关系到居民生产生活是城市水污染防治的源头所在。以往的各个方面，

仅利用Excel表格和CAD格式存储管线数据的管理模式存在很大的缺陷，存储的信息仅仅是图形的不能很好地关联属性信息，无法有效地表示显示，管线的特性

［1］

究手段，进行地理信息的空间分析、多要素综合分析和相关参数的动态预测，从而产生更高层次的地为地理研究和地理决策提供科学理空间信息，支持

［2］

。

1地下排水管线数据库设计的基本原则

数据库的设计规范性直接影响应用程序中的

数据维护、查询、检索、分析等功能。只有建立一个低冗余的存储机制，才能对系统中所涉及高效率、

的空间和属性数据进行统一有效的管理。地下排水管线信息系统的设计应遵循以下原则

［3］

。因此必须依靠GIS技术，按照其体

系和方法建立统一的信息系统，才能实现数据的有效管理、拓展数据的应用领域，才能够从根本上解决目前的问题。

地理信息系统（GIS）于20世纪60年代中期逐渐发展起来，它是在计算机软硬件的支持下输入、存储、管理、分析和输出多学科、多专业所需地理空间信息的一种计算机技术系统。GIS能够应用计算机软件和硬件系统的支持，进行地理空间数据的管理，并利用计算机程序建立常规或专门的地理分析与模拟方法，从而对复杂的地理空间系统进行空间定位和综合分析。GIS能够以地理模型方法作为研

2011年5月30日收到

第一作者简介：程立鼎（1985—），男，湖北襄阳人，硕士研究生，研究方向：3S集成应用研究。

：

（1）空间数据的多源性：排水管网的查询和分析，需要多种类型的空间基础数据的支持，包括基DEM等。影像图、础地形图、

（2）空间数据和属性数据的互联性：基于GIS的平台可以对管网数据进行有效地存储，相关的属性数据则利用数据库平台进行高效存储并便于扩充，两者通过关键字段相连。

（3）数据的规范性：地下排水管网中节点和管线的类型比较复杂，数据库在设计和建设中应有统一的依据。昆明市城市地下管线探测办在国家和行业标准的基础上，制定了《昆明市城市管线探测，并上升为云南省地方标准。技术规程》

（4）良好的可扩展性：排水管网的数据随着城市规模的扩大变得越来越复杂，冗余度低、可扩充性好的数据库结构有效支持了数据的维护和更新，便于将来系统的数据内容和功能的扩充。

（5）拓扑关系的可维护性：数据库在设计时必须考虑拓扑关系的可维护性，

包括空间拓扑关系和属性拓扑关系。拓扑关系的正确与否直接影响管网的网络分析和模拟计算结果。

（6）数据的安全性：排水管网数据的泄露将导致数据的破坏和丢失，

因此需设置完善的安全机制。包括对用户权限的设置，对数据库的加密和备份等。

2昆明市地下排水管线数据库的建设

笔者随同昆明市城市地下管线探测管理办公

室在遵循上述基本原则的基础上，建成昆明市地下排水管线数据库，实现了管线数据的表达和应用。2．1

综合数据库设计

综合数据库包括空间数据库、属性数据库和元数据库等。空间数据库存储地下排水管网设施的空间信息和基础地形数据。属性数据库存储运营监测数据、

文档多媒体数据、模型参数数据和管网普查数据等。系统采用混合数据模型（如图1），将空间数据和属性数据分开保存，前者用分层的方式存储在空间数据管理系统中，

以便系统开发应用过

图1

混合数据模型

程中能随时调用。后者用关系型数据库Oracle存储。同时，

在数据库中保存所有数据的描述信息，通过一系列数据表来描述和管理所有数据［4］

。

2．2

数据入库流程入库流程如图2所示。

对准备建库的数据，为了保证数据库的质量能满足要求，

需要对入库前的数据进行一系列的处理，严格控制数据质量。在正式库中来进行数据的修改是相当麻烦的。为保证工程的完整高效性，要建立一个临时的工程，利用该工程来进行预入库处理，直到最后没有任何错误时再将数据输入到正式库中。

数据检查无误后，进行预入库处理，将通过检查的数据导入到一个临时的库中，在入库的过程中系统会自动检查一些错误，

这些错误将自动进行标记后保存下来，

便于后面进行定位、修改。通过了上面所有的工序后，数据才能导入到正式库中

。

图2数据入库流程

2．3数据检查

数据对整个系统起着决定性的作用。排水管

线数据主要包括MDB数据、

DWG数据、纸质数据和其他格式的电子数据，其涉及的数据量大，数据种

类繁多。对海量的基础地理空间数据进行有效的

检查，使之成为符合系统数据标准的数据，是保证整个系统发挥效用的基础。采集到的数据要全部、无损地进入GIS系统，建立起无缝空间数据库。这个空间数据库是全要素的、并且同时符合GIS数据模型和制图规范，保证进入到库中的是高质量的“干净的”数据。数据检查可分为制图检查和要素质量检查两类。前者主要通过有经验的制图人员通过浏览挑错来完成。后者检查的主要内容是要素质量检查。

数据检查采用自动批量处理和人工交互处理相结合的办法。最初完成采集的数据要经过检查→修改→检查等反复的过程，

直到检查不出错误为止。这些都通过专门的检查工具或脚本来进行智能化的检查，对错误加以标记后由数据录入人员进行修改。随着作业人员对规范理解和熟练程度的加深，上述的反复过程就会大大减少。2．4

数据库的数据更新功能设计

城市排水管网地理信息系统的生命力依赖于数据的现势性，这就要建立完善的数据更新机制。一方面，不断获取现势数据，并对数据库进行更新维护；另一方面，

还要能够保存历史数据，以便在必要时能恢复过去任一时刻的数据，并能实现历史查询和数据对比等操作。

基本库是保存完整的、“干净的”现势数据的空间数据库，

其中的信息只能在进行数据更新时进行修改，不能进行随意地修改，同时为了保证检索的速度，整个系统的索引机制不能被随意增加一些无关的内容

［5］

。数据的更新需满足以下要求：

（1）能够针对基本现势数据库建立历史库，把每次被更新的数据及其描述信息保存起来，包括所包含的图形和属性数据、数据更新的时间、位置、范围等；

（2）提供更新状况的查询功能，能够根据给定的条件查询哪些数据在何时进行了更新；

（3）能够将某一次更新前后的历史和现状的变化情况进行对比；

（4）能够恢复出指定范围在指定时间的原始状况；（5）能够根据基本现势库的更新实现其他与之相关的数据库的更新。

数据更新的步骤如图3所示

。

图3数据更新步骤

3数据库管理系统的功能实现

此系统提供了下面的基本功能：

（1）视图显示功能：GIS支持下的电子地图是一

种动态的地理信息视图。通过图层控制、缩放、漫游、鹰眼等功能可以动态改变地图显示的内容和范围。

（2）查询统计功能：图形和属性的互查、对各类要素及其图形进行统计并生成文字、

表格以及专题图等，以满足系统本身以及社会各界对数据的需求。

（3）各种空间分析功能：基于GIS的强大空间分析功能，

可以对管线数据进行多种分析，并能为政府决策提供支持。

（4）各类专题数据的提取：可根据用户的需要按要素或图形参数提取任意区域和类型的数据形成专题地图并输出。

经过严格、高质量的建库过程，数据库及其管理系统建立起来了，如图4所示。

4总结及展望

针对以往管线存储管理模式的不足，本文以昆明市地下排水管线数据库为例，

介绍了基于GIS的地下排水管线数据库的建设，数据的存储、检查、更新和管理。在总结地下排水管线数据库的设计原则和实现功能的基础上，本文给出了数据库管理系统的实现界面。昆明市地下排水管线数据库的建立，对城市规划、雨污分流工程、地铁建设以及滇池治理等提供了宝贵的基础资料和有力的支持。

6232科学技术与工程11卷

图4数据库管理系统

2010京：中国建筑工业出版社，23

1996边馥苓．地理信息系统原理和方法．北京：测绘出版社，

解智强，王贵武，等．基于GIS模型的昆明市地下排水管线数据库2010；（10）：59—62设计与表达应用．测绘通报，4

赵冬泉，王浩昌．GIS在城市排水管网数字化管理之中的应用与开发．2009年第八届ESRI中国用户大会论文集．北京：457—4585

张震芳，信昆仑，郭姣．浅谈地理信息系统与排水模型软件的结2008；27（4）：110—112合使用．四川环境，

笔者正随同昆明市城市地下管线探测办在现进行昆明市城市有数据库的基础上建立排水模型，

片区排水环境的评价与研究。随着污染源调查的进行，在城市排水管网情况信息化程度逐渐提高的地理信息系统与动态模拟系统相结合的方基础上，

式将是排水管网建模的发展方向。

参

1

考文献

陈吉宁，赵冬泉，等．城市排水管网数字化管理理论与应用．北

GIS-basedKunmingUndergroundDrainageLineDatabaseBuilding

CHENGLi-ding，CHENZhan

（FacultyofLandResourceEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，P．R．China）

［Abstract］Kunmingundergrounddrainagedatabaseisconstructed，introducedGIS-baseddatachecking，stor-ageandupdating，andproposedtheprinciplesofdatabasedesignandfunctionality，Finallythefuturedevelopmentandapplicationsoftheundergroundpipesinformationsystemsarediscussed．［Keywords］undergrounddrainageline

geographicinformationsystem（GIS）

database

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