基于WebGIS的城市供水管网信息系统设计

基于WebGIS的城市供水管网信息系统设计

摘 要：供水管网作为城市居民生活的命脉，在城市中扮演者举足轻重的角色。随着我国经济的快速发展以及计算机网络技术的飞跃进步，传统的对供水管网管理的方法已经不能满足各个部门的需求，迫切要求引入GIS技术特别是WebGIS进行供水管网的管理。该文使用了SuperMap IS .NET平台进行城市供水管网信息系统的设计，结合Silverlight技术并以福州市为例证进行了实现。WebGIS的成功搭建实现了供水管网信息资源的共享，为城市居民获得相关信息提供了一个方便快捷的平台，同时系统还为用户参与管网维护提供了通道，降低了管网维护的代价。

关健词：供水管网 WebGIS SuperMapGIS NET Silverlight

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（b）-0045-05

The Design And Realize on Information System of Urban Water Supply Network Based on WebGIS

Xu Yang Zhou Hui

（Chengdu University of Technology，Chengdu，610059，China）

Abstract：Water supply network as the lifeblood of residents in the city plays pivotal roles. With the rapid development of economy and computer network technology， the traditional management method of water supply network can not satisfy all departments’ requirement. It requires we bring the technology of

GIS especially WebGIS in the management of water supply network. This paper designed the information system of water supply network based on SuperMap IS .NET， and take Fuzhou as an example to realize using Silverlight technology. The successful construction of WebGIS leads this system to realize the sharing of the water supply network information resources， it provides a convenient platform for urban residents to access relevant informations. The system also provides channels in network maintenance， which can reduce the cost of network maintenance .

Key Words：Water Supply Network； WebGIS； SuperMap IS .NET； Silverlight

城市地下供水管网是城市基础设施的重要组成部分，作为城市的血管，它带来生活必需品，如水、天然气；带走生活废物，如污水[1]，从而保证各种生产经营和社会活动的正常进行。地下供水管网布设的基础资料是进行城市规划、设计、施工建设和管理的重要依据，应妥善保管，并充分利用，发挥其应有的价值。

目前，我国许多城市地下供水管网的使用时间已相当长，如何科学合理地管理和利用管网信息，是长期以来困扰着各城市相应管理部门的一大难题，当前城市供水管网现状如下：

（1）地下供水管网统一规划，统一实施力度不够。

（2）地下供水管网数据不全，无专门机构统一管理。

（3）地下管网密如蛛网，错综复杂。

（4）地下管线老化，供水体系混乱。

因此，尽快尽早查清城市地下管线的现状，采用高新技术和方法来高效管理地下各类专业管线，满足决策、管理部门和施工单位的需要已成为当务之急。城市供水管网是一个纵横交错的巨大网络，是城市地下管网的重要组成部分，具有复杂的信息。近年来，随着城市建设的迅猛发展，供水管网变更速度不断加快，管网体系也越来越大，大量的管网资料急需处理，管理的复杂程度也逐年增加，传统的供水管网的管理模式已经远远满足不了城市供水的现代化管理要求，加强对它的管理十分重要[2]。

1 国内外研究和应用现状

供水行业上国外已较普遍的采用计算机信息管理的方式，特别是一些发达国家更加重视这些基础信息的建设和管理，较早的引入GIS到城市基础建设，目前在理论和实践上都取得了长足的进展。许多城市都已经建立了完善的地下管网GIS，并且已经进入专业化应用和商品化生产阶段[4]。如Dulanly和Hewitt等处理管网的日常工作是通过运用GIS通用软件实现的；Zick将Geo/SQL Server、GIS和AutoCAD与供水系统分析结合起来，使供水管网变化的影响能够及时提供给用户；1992年Moutaletal设计出了纽约市GIS的管线绘图和数据库管理系统，该系统包括 19000个消火栓、8000个闸阀、960Okm管线；1993年美国华盛顿环境工程委员会建立了GIS给排水管理系统，该系统是以GeoMap为开发平台，实现了对该市给排水管网的成功管理[5]。 2 WebGIG概述与平台简介

2.1 WebGIS简介

WebGIS是一种典型的基于Internet的网络GIS，其在结构上采用分布式模型，通过WWW机制来进行信息处理，实现客户端和服务器端的数据连接和交互操作[10]。WebGIS

通过浏览器访问服务器上的地理信息，WebGIS的发展依靠了WWW技术的快速发展进步，其实现技术的重点是加强浏览器显示操作地理数据的功能，同时加强服务器读取GIS数据库的功能。

各浏览器厂家在浏览器软件中内置了MIME（Multipurpose Internet Mail Extensions，多功能Internet 邮件扩充服务）解释器，还有第三方软件开发商提供了开发MIME解释器的预留开发接口，为WebGIS开发浏览器接受解释专用GIS数据格式和执行特定功能提供了机会。目前发展较快的是Plug-IN技术，针对解释特定GIS数据格式的Plug-IN程序整合到浏览器后，当浏览器接收到指定类型的GIS文档时就交给这些插件处理，完成GIS数据的解译。其工作原理如图1所示。

2.2 RIAWebGIS简介

随着计算机技术的快速发展，传统WebGIS的局限性越发凸出，表现在地理空间信息表达的不丰富、数据传输与更新模式的单一、用户交互过于简单、用户体验不好、开发维护比较复杂。而丰富型互联网应用程序（Rich Internet Application，RIA），结合了桌面程序的反应迅速、交互性强的特点，以及Web应用程序易于部署、方便传播的特点，并具备多媒体表达能力，可以将文字、图片、音频、视频等进行无缝集合[13]。因此，将RIA技术应用于WebGIS，很大程度上可解决传统WebGIS所遇到的上述问题。

随着Silverlight应用面的提高，GIS公司也都相继开发出了针对Silverlight的API，如ESRI、超图、中地数码，基于这些接口开发的WebGIS具有技术上的可行性和性能上的优越性。

2.3 SurperMap IS .NET简介

SuperMap服务式GIS平台产品正是北京超图软件股份有限公司顺应这一发展趋势而研发的一类平台产品。SuperMap服务式GIS系列平台产品基于面向服务的开发与架构，为实现高性能、GIS全功能的企业级应用系统从服务定制、个性化服务集成、多源服务无缝聚合、服务扩展、服务配置、部署与管理等提供了完整的一体化解决方案[18]。

SuperMap IS .NET是一款高效、稳定的网络地理信息发布系统的开发平台，基于SuperMap Objects实现，采用面向Internet的分布式计算技术，支持跨区域、跨网络的复杂大型网络应用系统集成。SuperMap IS.NET为GIS数据的发布提供了高可扩展的开发平台，开发者可以方便、灵活地实现网络空间数据的共享。 SuperMap IS.NET支持功能如表1所示。

3 需求分析与设计路线

3.1 数据需求

福州市供水管网系统的数据类型包括地图数据和功能数据。地图数据包括空间数据和非空间数据。空间数据是使用SuperMap Desktop编辑处理的，主要包括以下数据层：设备、管线以及为了分级显示而划分等级的道路、地名、水系、住宅等图层。非空间数据主要为文字资料、底图数据。功能数据包括用户数据、巡查反馈数据、安装申请数据、事故上报数据，这些数据通过SQL Server数据库建立的数据表来分别存储，数据分类结构如图2所示。

系统对数据的业务处理功能也因数据的两大类型而有所不同，对于地图数据其主要支持包括地图的放大、缩小、复位、书签等常用GIS功能，还有图查属性、属性查图、定位、设备管线的统计分析等，对于功能数据其主要用于支持普通用户的登录、信息反馈上报以

及管理员对普通用户的管理和处理上报信息。

3.2 功能需求

根据当前城市供水系统的现状和WebGIS的特点，提出以下功能需求，如图3所示。

3.2.1 用户管理

用户登录系统后需要注册用户才能够进一步浏览系统信息，注册成功后可以及时修改更新自己的信息。同时系统会自动记录用户的申请日期和最后登录日期；系统有管理员账号，管理员可以对普通用户进行管理，包括查看用户信息，监看用户登录信息，删除用户等。

3.2.2 地图管理

地图数据的管理是GIS系统的基本功能，除了要能良好及时响应用户对地图的浏览功能外，同时要提供全面的基本GIS功能，包括地图的放大、缩小、漫游、全图、书签、比例尺等。

3.2.3 查询和定位

本系统在查询这个功能上要求实现中心点查询、几何查询、SQL Server查询、缓冲区查询；中心点查询通过选择目标图层和设定查询半径，点击鼠标后查询出符合条件的数据；几何查询通过选择图层和绘制几何要素，查询出几何要素覆盖区所包含的数据；SQL Server查询通过设定SQL Server查询语言，返回满足条件的数据；缓冲区查询通过绘制线段和缓冲区大小，得到落入缓冲区的数据。

3.2.4 统计分析

本系统在统计分析这块主要针对设备、管线两个图层。通过多边形选择来统计所选择区域内的数据信息，并按照所选择条件生成各种形式的统计图。具体统计方式包括按设备统计、按管线统计、全区统计。对于按设备统计，分为按设备类型统计、按材质统计、按口径统计，并获得统计区内所有的设备数。对于按管线统计，分为按管材统计、按管径统计，并获得统计区内总管长。

3.2.5 设施养护

设施养护功能是本系统的核心部分，主要是获得用户反馈信息并由管理员统一管理信息。该部分分为三个功能：巡查数据反馈，安装申请和事故上报。 对于普通用户可以通过“巡查数据反馈”功能来提交反馈信息，包括文字描述和图片信息。通过“安装申请”功能可以向管理员申请安装某种设备，申请提交后由管理员审核，然后组织人员去安装。通过“事故上报”功能，用户上报事故信息，管理员通过获得的文字描述信息和图片信息，进一步安排对事故的处理方案。

3.3 系统设计路线

福州市供水管网信息系统的设计路线主要包括两大部分，即数据的采集、处理分类、入库和系统功能的开发实现[21]，如图4所示。

4 系统总体设计

4.1 系统框架设计

通过对系统的需求分析，结合WebGIS的本身特点，应当充分利用客户端的网络环境，实现支持网络共享和并发控制，允许多个用户同时访问并进行相关操作的需求。系统的总体架构基于B/S架构，通过浏览器不同用户可以实现系统提供的不同权限的GIS功能操作，并且客户端不需要安装任何软件，从而降低系统的部署成本。系统软件架构如图5所示。

4.2 系统功能模块设计

通过对当前城市供水系统现状的分析结合WebGIS的特点和用户的需求，本系统通过实现基本的GIS功能、属性查询、管网统计分析、管网设施的养护，为城市供水管网的管理、规划和决策提供了辅助支持。其功能上的划分和设计，如图6所示。

4.3 界面设计

本系统使用了微软Silverlight技术来实现RIA。前端设计工具主要使用微软Blend和Adobe Photoshop，设计语言选择了XAML语言。系统尽量做到简洁、大方、清晰。同时系统还提供了多种风格界面的选择，满足不同用户的需求。界面布局框架如图1、8所示。

用户通过“注册”按钮可以弹出注册用户框，注册成功后输入用户名和密码，通过验证后即完成登录。通过“风格选择”用户可以选择 喜欢的界面风格。管理员通过“用户管理”可以打开用户管理面板，实现对普通用户的管理功能。

在“功能管理区”集成了很多开关各个小功能的按钮，用户可以通过该区域实现自己的功能需求。查询、分析等操作的结果以表格、图标、高亮图层等显示在地图区之上。

5 结语

论文深入分析与研究了当前我国城市供水管网信息系统的发展现状，在此基础上，结合了Silverlight技术、使用SuperMap IS .NET为GIS平台、使用B/S架构提出了构建城市供水管网系统的解决方案，并以福州市为例开发了福州市供水管网信息系统原型作为实践验证。通过以上研究，本文主要取得了以下成果：

（1）通过对城市供水管网系统、WebGIS和SuperMap IS .NET平台的研究，具体包括对城市供水管网系统的现状、发展趋势，WebGIS的理论方法、实现方式，SuperMap IS .NET简介和特点，从而探索出一条使用WebGIS的理论并基于SuperMap IS .NET的城市供水管网信息系统的建立方法。并以福州市供水管网信息系统作为开发背景。

（2）进一步深入研究 SuperMap IS .NET理论体系、开发技术，对系统的总体架构进行介绍，构建了符合实际情况的开发模式，在城市供水管网系统中采用B/S开发模式，选择 SuperMap IS .NET为GIS平台，结合Microsoft的新一代开发工具Visual Studio 2010，利用Silverlight技术进行开发。实现了城市供水管网信息系统中的电子地图系显示、信息查询、统计分析、设施养护、用户管理等功能。系统界面良好、响应速度快、交互性强，用户反映良好。

（3）系统重点研究了客户端向客户端进行信息反馈的功能，使用Web Service技术和Generic Hander方法顺利解决了客户端和服务端数据库交互以及用户上传图片数据的功能。

（4）论文开展了基于SuperMap IS .NET和微软Silverlight技术开发城市供水管网信息系统的研究，完成了系统总体结构、系统Web模型、城市供水信息系统数据的建库、

功能模块等的设计，最终达到了系统的基本要求。

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