市政设施管理信息平台（路灯、桥梁及道路）建设方案

XX市市政设施管理信息平台 建设方案 （路灯、桥梁及道路） XX市市政管理处 XX市测绘设计研究院 目 录 第一章 建设背景 1 一、宏观背景 1 二、建设现状 2 三、建设意义 3 第二章 建设目标 5 一、总体目标 5 二、具体目标 5 三、建设原则 5 四、建设内容 6 第三章 系统总体设计 7 一、系统设计原则 7 二、系统总体框架 8 （一）数据层 10 （二）组件层 10 （三）表现层 10 三、系统硬件体系 11 四、系统网络体系 11 五、系统软件体系 13 六、系统数据体系 14 七、系统功能体系 15 （一）数据更新管理 15 （二）路灯信息查询 16 （三）道路桥梁信息查询 17 （四）专题图制作 19 （五）GIS数据分析 19 （六）道路网络分析 20 （七）历史数据管理 20 （八）安全管理 20 （九）公共信息发布 21 （十）图层控制显示 21 第四章 系统技术路线 22 一、技术路线概述 22 二、基于ArcSDE+Oracle的数据存储模式 22 三、基于ArcEngine的组件开发方式 24 四、基于ArcIMS的数据发布 24 五、基于C/S和B/S结合的系统架构 25 第五章 基础组建库设计 28 一、设计方案 28 二、组件库设计 28 （一）数据连接 29 （二）数据采集 29 （三）三维表现 30 （四）查询分析 30 （五）数据发布 30 （六）数据编辑 30 （七）数据交换 31 （八）数据库维护 31 （九）安全管理 31 第六章 系统设计特点 32 一、以数据为设计核心 32 二、主流的软硬件平台 32 三、开放的应用结构 32 四、先进的数据管理模式 32 五、完备合理的数据体系 33 第七章 系统关键技术 34 一、数据标准化 34 二、融合IT主流技术 34 三、Internet Web技术 34 四、网络安全技术 35 （一）防火墙技术 35 （二）数据加密技术 35 （三）数字认证技术 36 五、数据迁移技术 36 六、系统分析功能 37 七、地理数据模型 37 第八章 项目实施方案 38 一、系统实施计划 38 二、项目进度安排 38 三、系统开发管理 39 （一）系统开发组织结构 39 （二）系统开发方式 39 四、系统开发过程管理 40 （一）变动控制 41 （二）质量保证 41 （三）风险管理 42 （四）进度控制 42 （五）误期赔偿 43 第九章 系统培训与技术支持 44 一、人员培训 44 二、技术支持 45 第十章 项目预算和效益分析 47 一、项目开发预算 47 二、效益分析 47 第十一章 项目建议 48 一、运行环境配置建议 48 二、标准化建设宜符合XX市地方标准 48 三、采用一库管理方式，保证数据的一致性 49 第十二章 XX市测绘设计研究院简介 50 一、基本情况 50 二、具备优势 51 三、技术力量 52 四、成功案例 54 （一）前端数据采集系统 54 （二）基础空间数据管理与应用信息系统 55 （三）控制测量成果管理信息系统 56 （四）城市综合地下管网信息系统 57 （五）元数据管理信息系统 58 （六）规划成果发布系统 59 （七）专题信息管理系统 60 （八）地名管理信息系统 61 （九）XX市经济发展十一五规划地理信息系统 62 （十）基础地理数据内部网发布系统 62 （十一）地理数据标准化检测系统 63 （十二）XX市电子地图服务网 64 第一章 建设背景 一、宏观背景 当今世界正在发生着人类有史以来最为迅速、广泛、深刻的变化。以信息技术为代表的高新技术突飞猛进，以信息化和信息产业发展水平为主要特征的综合国力竞争日趋激烈，信息化正在成为推动经济和社会发展的主要动力，信息化发展的状况已成为衡量一个城市现代化水平综合实力的重要标志。 发达国家和发展中国家都十分重视信息化，把加快推进信息化作为开展经济技术竞争，提高综合实力的制高点。一场争夺“制信息权”的无形战争已经展开。 我国的信息化进程同样受到党和国家领导人的高度重视。邓小平同志号召“开发信息资源，服务四化建设”，江泽民同志指出“四个现代化，那一化也离不开信息化”， 党的十六大把大力推进信息化作为本世纪头二十年经济建设与改革的一项重要任务，明确指出信息化是我国加快实现工业化和现代化的必然选择，要以信息化带动工业化，以工业化促进信息化。这些论断都充分说明了信息化在国民经济和社会领域的重要地位和作用。 中共XX市委、XX市政府也非常重视信息化发展，1996年上半年成立了市经济信息化工作领导小组，并提出了为建设现代化国际港口城市需要，在加快海港、空港建设的同时，建设XX信息港的目标和思路。经过几年努力，我市信息化建设取得了一定成绩。 XX市市政管理处是隶属于XX市城市管理局的一家全民事业单位，全面负责管理、养护和维修城区主要道路、桥梁、城市照明设施、地下通道、下水道等市政设施，负责城区防汛防台、地下管线管理等工作。在十五计划中，城市市政信息化管理的水平已初具成效，建成了城市市政路灯、道路及桥梁等公共设施管理系统及行业管理信息化体系，在管理中日益发挥着重要作用。 城市道路、桥梁、路灯、下水道、隧道等公共设施或称市政设施，是充分发挥城市载体功能的先决条件，也是发挥城市综合功能的基础，是城市经济、科技、社会发展水平高低的重要标志，也是城市防灾、救灾的必要保证。所以管理和养护好市政公共设施将直接体现城市的管理水平，对城市人民的生活和城市可持续发展的重要性是不言而喻的。同时，随着改革的进一步深入，XX已逐步建立起适应社会主义市场经济的市政设施管理和养护体制，实现管理专业化、养护市场化。这就要求建立一套基于地理信息系统平台（GIS）完善的监督、检查、评价体系、市政公共设施管理信息系统及市政设施公共信息发布系统——XX市市政设施管理信息平台。而行业管理中遇到不少问题，包括管理中缺乏有效的抓手和载体，管理手段跟不上等等一系列的难题，惟有依靠建立起完整的信息系统及配套措施予以化解。 城市市政设施管理信息平台是“数字化城市市政管理体系”的一部分，将路灯、道路、桥梁等相关信息全部数字化，充分应用网络、数据库、GIS、GPS、虚拟现实等先进技术手段，使信息化手段在城市管理领域应用更广泛、全面。 由于城市市政设施信息有着典型的空间分布特征，而地理信息系统又是处理空间信息的有效工具，因此，在地理信息系统的支持下，开发与应用城市市政设施管理信息平台，不仅可以方便地实现路、灯、桥等市政信息的空间化、可视化管理，而且能对这些信息进行有效的监测、模拟、分析和评价。提供一般办公自动化系统不具备的从宏观到微观的空间数据管理、空间分析和模型应用等功能。从而既可以提高日常管理工作的质量和效率，节约管理成本，又能提升管理的层次，使路灯管理与规划决策更为科学、快捷与准确。 二、建设现状 XX市信息公共设施已初具规模，信息资源开发利用也已取得显著进展，信息产业进一步加快，信息化带动工业化作用日益明显，信息技术在改造传统产业、完善城市功能、改进政府服务和提高人民生活水平等方面正在发挥日益重要的作用，为XX市实现经济和社会的跨越式发展提供了新的动力。 XX城市管理信息系统工程的建设已也如火如荼，在十五计划中，以初步建立了饱含城建、地理、交通、公安、生产、社保、科教、金融等多个子项目的信息资源共享系统和政务公开及网上审批平台。实现了信息发布、业务查询、信息咨询等功能，并初步建立网上审批和网上监督等新型管理机制，为社会公众提供方便快捷、透明公正的全方位服务，为政府各部门提供网上协作办公的交流平台。 XX市基础地理信息系统的建设进一步完善，在十五计划中，完成了基础数据库建设、制定了XX市基础地理信息数据标准、实现了基础空间信息的共享。进一步完善了系统功能、建设了XX用地调查信息系统、影像管理信息系统、基础地理数据发布系统、地理数据采集系统和管线数据采集系统等项目，为规划审批、土地管理、水利工程、国民经济管理、交通道路管理、电子地图发布等管理信息系统提供了强有力的支持，取得了良好的社会和经济效益。 基于“XX市数字地理空间框架”的一系列城市管理信息系统的建设正逐步改变传统系统建设的观念，利用地理信息系统GIS、全球定位系统GPS、遥感系统RS等关键技术，深入开发和应用空间信息资源，建设服务于城市规划、建设和管理，服务于城市市政设施的管理和监控，服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源环境、经济社会的可持续发展的信息公共设施和应用体系。其本质就是建设空间信息公共设施并在此基础上深度开发、整合、应用、交流和共享城市的各种信息资源。 因此，XX市市政设施管理信息平台的建立正是基于地理信息系统平台，围绕城市市政管理的信息化、现代化，提供城市市政设施管理水平的科学化、信息化以及可持续发展而提出的。 三、建设意义 “十五”期间，XX市城市市政设施的建设和管理继续保持了高投入、高速度的发展，一大批桥梁设施工程、快速路、主干道、次干道、景观灯、照明灯等相继建成或得到维护，使得XX城市的道路交通节点、瓶颈头绪错乱、路灯偷盗和损坏、危险桥梁等问题得到改造，促进了市政设施管理的可持续发展。 XX市市政管理处在上级城市管理局的领导下，强调“规划－建设－管理”的全程性，严把会审、验收关，严把挖掘占用审批关，加强市政设施监管。针对市政设施在管理上的薄弱环节与现代化城市管理间的差距，以市政设施管理信息化为切入点，提出了“信息化带动设施管理现代化”、“城市道路管理必须服务于交通”、“通过设施内涵型管理，实现动态交通供需平衡”等先进理念。组织科研技术骨干，开展了一系列科技项目研究，取得了丰硕的成果。 XX市市政设施管理信息平台建设保括了路灯、道路以及桥梁等市政设施管理信息系统，同时还包括市政公共设施网上发布系统。它的建设将进一步巩固和深化城市基础设施管理系统，促进管理手段的科学化和信息化。 路灯信息化管理专门针对路灯管理的具体特点，符合市政路灯管理行业规范。路灯管理地理信息系统与路灯自动化控制系统等有效结合，它能够在对路灯系统现有的配电设备、控制设备等各种设备现状和维修档案等进行管理，完成路灯养护等日常管理功能，有效降低市政路灯管理成本。运用先进的通讯技术和计算机网络技术，贴合路灯管理部门实际情况，无论其实用性、可靠性、技术先进性、经济性等方面都有许多创新及可行性。 道路信息化管理将应用于道路使用性能评价、预测以及道路养护对策与养护计划的制定，从数据采集、系统评定、对策制定、实施对策、后评估等系统评价程序完成，形成每年一次城市道路检测制度。 桥梁信息化管理将应用于城市桥梁的辅助决策管理，将形成每年一次的城市桥梁定期检测制度，以达到桥梁长效管理安全受控的目标。 2006年是“十一五”规划的启动年，市管处将围绕城管局要拓宽信息化应用范畴，提高信息化管理水平的要求，继续努力通过信息化、动态管理来挖掘现有设施的潜力，提高道路、路灯以及桥梁设施的服务水平和运行效能，提高城市管理的现代化水平，更好的为市民生活和交通便捷服务。 66 第二章 建设目标 一、总体目标 本项目的总体目标是建设XX市市政设施管理信息平台，构建路灯、桥梁及道路一体化信息应用和管理系统，积极推动XX城市信息化管理的全面、科学、和谐及可持续发展。 二、具体目标 市政管理信息系统的具体目标就是以地理信息系统技术为核心，以计算机网络为传输载体，建立基于基本地形图的道路、路灯及桥梁城市市政公共设施信息库，实现市政管理部门内部的信息共享，并在此基础上，紧密结合市政管理工作的业务流程，建立路灯、道路和桥梁的一体化的动态监测网络平台，全面监测、快速调查和定期发布道路、桥梁、路灯的基本信息情况。同时，建立以三维为基础的路、桥、灯评价模型，为市政管理工作提供科学的决策依据，使市政设施管理工作更加科学化、规范化和自动化。 三、建设原则 1） 实用性：用户界面具有良好的可操作性，简便、直观、实用；应用系统要具有易于掌握、操作简单的特性，易于管理。 2） 可靠性和稳定性：应采取成熟可靠的技术和体系结构，选用可靠性高、稳定性好的软、硬件产品，对开发的应用系统实行严格的项目管理和质量管理，保证系统可以支持每周7天，每天24小时的系统运作模式。 3） 先进性：应具有先进的技术水平，采用标准化产品，有较高的性能，符合当今世界技术发展的方向。 4） 可扩展性：系统提供良好的数据接口，并具有很好的可扩展性和可移植性。市政管理信息系统的建设要立足于XX城市公共设施管理的应用，同时着眼于未来技术的发展而留有余地。 5） 安全性：充分保证系统、网络和数据的安全，以确保相关是市政保密数据的安全。 6） 灵活性：系统要能与以后业务的变动相适应。业务流程和信息分类应可自定义，当业务变动时，无需修改系统或只需极少修改即可。 7） 经济性：在保证系统功能和性能满足要求的前提下，适当考虑经济性，使系统具有较高的性能价格比。同时避免重复建设和力争节约，对现有的市政公用信息要充分利用、发挥效益，对新建系统要科学论证，硬件设备通过政府采购形式购置。 8） 设计一体化：将路灯、城市道路、桥梁等市政设施信息统一纳入市政管理信息系统，要统一数据标准（指标体系和数据结构）、安全标准和网络接口标准，并形成统一的核心应用软件，同时兼顾不同数据和平台的转换或移植。 四、建设内容 建设的具体内容主要包括以下五个方面： 1、硬件环境建设 主要包括网络环境和微机系统建设，为整个系统运行提供硬件支撑环境。 2、软件环境建设 主要包括操作系统、数据库系统、系统开发平台以及GIS开发平台等的建设，用于搭建系统开发和运行的软件环境。 3、数据库建设 包括基础地理空间数据和路、桥、灯等市政公共设施专题数据两类数据库的建设。其中基础地理空间数据作为系统的背景参考数据；路、桥、灯等市政公共设施数据则是系统的核心数据，主要包括路灯分布数据库、配电箱分布数据库、桥梁分布数据库、XX道路信息数据库等，为管理系统和评价模型奠定数据基础。 4、系统开发 包括XX市市政设施管理信息系统（路、桥、灯）和市政公共设施信息发布系统，前者面向市政管理部门，后者则面向社会公众。 5、人才培养 人才培养是有效使用和维护城市市政设施管理信息平台的重要条件。 第三章 系统总体设计 在系统建设方案的设计中，我们将以提高平台的实用性、降低平台开发的成本和提高平台的生命周期为目的，充分地研究和总结以往基础地理信息应用系统的开发思路和方法。根据用户的需求，在平台的设计中，融入当今在地理信息系统理论和技术研究的最新发展：在集成平台技术方面，采用信息获取、分析、应用的一体化平台；在标准化方面，参照OPENGIS标准发展趋势，建立市政设施地理数据标准化方案；在数据库管理方面，采用图形数据和属性数据存放于同一数据库中的数据库技术。 设计的基本思路是： 首先，制定数据标准、设计数据库、建立入库（更新）流程； 其次，建立基础组件库，提供调用、查询、统计、分析和表现等操作接口； 最后，通过基础组件库构建《XX市市政设施管理信息系统》以及《XX市市政设施公共信息发布系统》两个子系统。 一、系统设计原则 XX市市政设施管理信息平台（路灯、桥梁及道路）是一项复杂性、综合性、专业性极强的系统工程，系统的建设严格遵循软件工程的规范程序，在保证系统具备科学合理的结构框架基础上，力求先进性和高效性，不仅要最大限度地满足用户要求、将传统作业模式计算机化，而且要尽可能地提高各项指标，如一致性、可靠性、可扩充性、兼容性和适用性等，切实提高生产效率、体现系统的优越性。因此，系统设计过程中应遵循如下原则： 1、专业化原则 提供专业的工程解决方案，切实满足政府部门对路灯监控、维护和管理的需要，彻底解决在监控分析中出现的问题。 2、标准化原则。信息系统管理的对象既包括路灯、桥梁以及道路专题地理信息，同时也包括基础地理数据，因此强调各类数据的标准化、规范化和统一化。 3、完备性原则 ● 数据的完备性：包括数据的完整性、现势性、准确度 ● 功能的完备性：系统功能应涵盖路、灯、桥等市政设施管理工作内容，满足成系统详细设计的全部功能要求 4、可靠性原则 ● 数据的可靠性：系统提供的市政设施监控信息来源准确可靠，并能及时反映系统中数据的变更情况； ● 抗干扰性（包括人为的和机器的故障）：保证系统正常工作的能力，即体现工作的连续性和正确性，包括检查和纠正错误的能力 ● 在错误干扰下重新恢复和启动的能力 ● 数据的安全性 5、适用性原则。系统易于操作，更新，管理，并能满足各层次用户的使用要求。 6、可扩充性原则 ● 能不断满足系统目标变化的要求 ● 系统的结构设计应考虑到功能扩充 ● 能适应技术更新（如软、硬件升级更新）的要求 7、兼容性原则。系统提供公开的数据格式及完备的数据输入、输出接口。 8、方便性原则 ● 经系统深层次的应用开发，实现“傻瓜式”的操作 ● 考虑到应用人员的不同层次，系统采用汉化界面 ● 系统运行简单方便，用户经短期培训即能尽快掌握 9、先进性原则 在满足系统功能要求的基础上，始终保持系统的先进性。 二、系统总体框架 正确、全面、及时地获取城市市政设施资源——路、灯、桥等市政信息，并加以提炼、分析，为市政部门的直接管理者提供及时准确的监控信息，为城市管理部门的决策者提供辅助决策的依据，从而保障城市市政管理健康、和谐、科学地运作，以及为市民提供良好的交通、照明以及生活服务，这是市政管理的根本出发点。 GIS以其良好的开发性和可扩展性，集成并融合市政部门内已有的各种信息资源，并以其丰富直观的表达形式，从GIS分析的角度为城市市政建设构造新的管理平台，具有创新性的应用。 信息系统的设计与开发都要从整体和系统的角度考虑其角色和作用，并有效地利用最新的信息技术，如GIS技术、组件技术、WEB技术、数据库技术等，实现市政公共资源信息与基础空间数据相结合，构造一个既相互独立、又相互匹配、信息共享、可进行统计分析的、集成的、综合的市政管理和决策支持平台，实现经济和社会效益的最大化。 系统的框架结构如下图所示： 图3.1 系统总体设计框架 如上图所示，在系统具有良好的运行环境保障下，根据系统建设的目标，系统的设计框架基于业界标准的三层体系结构——数据层、组件层、表现层。因为采用这种体系结构无论从平台的角度还是从开发的方面，均是一个结构灵活，便于调整的应用体系。而对整个系统的业务逻辑和数据访问、共享等通过组件层进行封装，各个应用可以基于组件迅速搭建。 （一）数据层 数据层指明了数据的来源，包括各类数据在数据库中的存储内容，组织方式和存储机制。整个XX市城市市政设施管理信息平台的数据存储选用主流数据库软件Oracle9或其更高版本；存储方式可采用GIS软件与数据库软件相结合，满足基础空间数据的存储要求；数据内容主要包含城市市政公共资源信息：路灯、桥梁以及道路，同时还包括与市政公共资源信息相关的地理空间位置图——基础空间数据等。除此之外，整个地理空间数据库采用统一数据模型与各类市政资源信息的属性数据一同存放在数据库中。 （二）组件层 组件层可采用二次开发的方式，基于主流GIS软件——ESRI提供的ArcGIS9或其更高版本，在此基础上进行开发组件库。除了应继承ArcGIS强大的GIS管理和应用体系，还应针对市政管理信息系统对数据处理的特殊要求、满足用户提出的各种需求功能，主要包括数据输入、数据输出、查询统计、GIS分析、数据发布、三维表现、数据维护、数据更新以及安全管理等。而且所开发的组件使得系统符合GIS空间决策分析的用户要求，实现后台对数据库的日常管理，如数据的备份、恢复，性能优化、用户管理、网络监控、安全管理等功能，为系统的高效、稳定运行创造良好的外部环境。 （三）表现层 表现层反映了图形用户界面以及所有的显示逻辑，它是应用的客户端部分，由它负责与用户进行交互。在本系统中，表现层可包含路灯信息、配电箱信息、道路信息以及桥梁信息管理四个主要模块，分层、分类、相互协调以构成整个市政管理信息平台的主框架。 三、系统硬件体系 系统的硬件资源包括数据输入输出设备、数据存储和处理设备、网络设备及相关的辅助设备等。硬件资源在现有的硬件设施基础上，需要增添相应硬件设备，即可满足系统需求的硬件环境，硬件配置要注意以下几个方面。 ● 硬件性价比高，可维护性好，可靠性高 ● 硬件的各项性能指标满足要求，且易于扩展 ● 硬件销售商有较强的技术实力和较好的售后服务 根据系统建设的基本要求，本系统构建了基于微机的基本硬件环境。随着近年来硬件性能的飞速提高，微机服务器和图形工作站都已经能很好地满足系统建设与运行的要求。与基于UNIX系统相比，微机系统具有易于维护、使用方便、性能价格比高的优点。 1、服务器 由于系统对基础信息数据实现统一存贮和多部门并发共享，并且具有数据的Web发布功能，因此对服务器提出了较高的要求。同时出于数据安全性的考虑，系统应具有用于进行数据复制的数据备份服务器以及双机热备软件。 2、客户机 系统客户机分为两类系统应用客户机和专业地理信息系统客户机；系统应用客户机主要用于数据的输入、查询等应用工作，作为用户从数据库中获取地理信息的交互接口，不必进行复杂的数据处理和运算，采用当前中高档微机即可满足要求；专业地理信息系统客户机由于需求进行空间数据采集、检验和复杂的数据建模和分析等应用，因此需要具有较高的空间数据图形处理功能。 3、掌上电脑（PDA） 采用带有GPS的PDA来进行路灯数据的野外采集。 四、系统网络体系 计算机网络是该系统的重要环节。根据具体业务情况，整个网络结构设计如下图： 图3.2 系统网络结构图 可将网络分为三个层次： 1、政府专用网 政府专用网由主干网、高速通信网，路由设备等组成。主干网用于连接着服务器及各局域网。主干网采用FDDI双环光纤网，可以满足市政管理信息系统的需要。在主干网配置远程路由器，利用向电信部分申请的高速通信网（如：DDN64K远程数字线路网）将各个单位的局域网分别与主干网连接。 2、内部局域网 局域网为内部的用户工作站提供高速的网络互联。局域网分为核心、工作组交换机以及与市政府的内网交换中心相连设备和线路三部分组成。在局域网采用核心交换机，通过不同网段组成局内部各自的局域网。同时通过专用网段，设置防火墙和路由器实现与党政信息网——政府专用网络的联接。 3、与公众连接的互联网 外部网络由防火墙、接入设备以及与Internet连接的通信线路组成。外部网通过防火墙和外网交换机经通信线路与城管局各内部网连接。外网用于向公众提供公共服务、信息发布，如WWW、FTP等，Internet用户可以通过互联网访问该网络。 五、系统软件体系 1、操作系统平台 服务器操作系统平台选用Windows 2000/2003 Server。该操作系统功能强大，安全可靠，适合于局域网和广域网应用，且其内部集成Internet发布服务器（IIS），可以方便地通过网络实现信息资源共享。 客户端的操作系统平台则不做限定。 2、数据库管理系统 系统采用Oracle 9i作为整个应用系统的数据库平台。Oracle是最为成功的数据库管理系统之一，它采用客户机/服务器体系结构，实现真正开放和分布的数据管理，具有强大的功能，超常的速度和稳定性，特别适合管理大型数据库。 3、基础地理信息平台 地理信息处理是本系统的应用主体，因此GIS软件平台的选型对系统建设成功与否极为关键。系统采用Engine为系统开发的GIS平台工具。 ArcGIS Engine是一个创建定制的GIS桌面应用程序的开发产品。包括构建ArcGIS产品的所有核心组件。使用ArcGIS Engine可以创建独立界面版本的应用程序，或者对现有的应用程序进行扩展，为GIS和非GIS用户提供专门的空间解决方案。ArcGIS Engine 提供了COM、.NET和C++的应用程序编程接口（API）。这些编程接口不仅包括了详细的文档，还包括一系列高层次的组件，使得临时的编程人员也能够轻易的创建ArcGIS应用程序。 4、市政信息发布平台 本系统的发布平台选用主流软件ArcIMS，它是ESRI针对WebGIS提出的Internet GIS解决方案。它是一个基于服务器的产品，提供了一个用于在网页上发布GIS数据和服务的分层框架结构，通过它组织内外网络中的更多用户可以进行数据获取和浏览等操作。因此，以此作为内外网系统的发布平台，ArcIMS使得网站提供GIS 数据、交互式地图、元数据目录以及目标GIS 应用成为可能。 5、系统开发平台 开发选用主流.NET（包含VC++.NET、VC#.NET、VB.NET）作为系统的主要开发平台。系统底层模块的开发平台将采用VC++ 6.0。 六、系统数据体系 数据库作为市政管理信息系统的数据支撑层，是由多信息源、多种数据类型构成的，是整个系统的基础。其数据库从数据内容上主要分为基础地理空间数据和市政信息专题数据库两个层次（如图3.3所示），市政信息又可以分为路灯、桥梁以及道路信息数据库等，以便统一管理空间数据和属性数据，确保了空间和非空间数据的一体化集成。 图3.3 市政管理信息系统数据库组成 1、基础空间数据建设： 指基础地理信息数据库和它们的元数据。这部分数据主要作为背景数据进行查询、编辑、分析使用。主要包括：地形、居民地、工矿建筑、道路、水系及行政境界等数据。 2、市政数据建设，主要建立如下数据库： 道路数据库；包括（市主要管道路48条以及市路、街、巷等道路信息）； 桥梁数据库：131座； 路灯数据库：包括（道路灯42921盏，景观灯110559盏）； 其他数据库：包括（地下通道2个，雨、污水井 19390 座等）。 七、系统功能体系 XX市市政设施管理信息平台功能模块如图3.4所示： 图3.4 系统功能模块组成 （一）数据更新管理 能方便地对市政设施信息，如路灯数据，详细包括双挑立柱灯、单挑立柱灯、大弯肩立柱灯、铜管灯、配电箱等，以及各种城市道路数据（包括地下通道），桥梁数据（包括高架桥）等数据进行录入、修改和删除等更新操作。同时包括对空间信息的更新和专题属性信息的更新两部分。 现场数据采集使用先进的带有GPS的掌上移动电脑，录入数据以后，直接通过网络发回服务器，经过处理确认后，导入路灯数据库，如图3.5所示。 图3.5 数据采集模式示意图 （二）路灯信息查询 系统能对双挑立柱灯、单挑立柱灯、大弯肩立柱灯、铜管灯等路灯的类型、高度、底部直径、上部直径、挑肩长度、灯罩型号、灯罩内电器型号、灯罩产地、柱脚型号、柱子颜色、瓦数、电缆、灯颜色、变电箱ID、创建时间以及所属道路等信息进行查询，同时，可查询配电箱的类型、高度、颜色、启用日期、详细位置、进线电源点电缆型号、进线电源点黄相、进线电源点绿相、进线电源点红相、表计容量、表号、查户号、变率大小、CT型号、继电器型号、交流接触器型号、开启关闭时间以及上下熔断器安数等信息。如下示意图： 图3.6 配电箱查询结果 图3.7 路灯查询结果 高级定制查询：可按照道路名、周边地名、类型对路灯和配电箱进行查询，还可按配电箱对其相关路灯进行查询。 （三）道路桥梁信息查询 系统可以访问XX市基本比例尺中的的全部地理数据，并以图形化方式显示，实现道路指标数据的可视化，便于业务人员查询使用。系统可以根据行政区划、路线编码、技术指标等相关信息，按一定条件加载数据，能够快速找到感兴趣的信息。 例如系统可以查询城市任何道路中一条路线的简明信息和明细信息。可以查询任何一个行政区划范围内的路线简明信息和路线名细信息。可以查询路线上任何一点的桩号信息及相关技术指标。可以通过点击地图方式，查询地图上任何一个要素的属性信息。查询的方式包括：快速查询、组合查询、SQL 查询、空间查询、查询结果的闪烁显示、详细属性的浏览、动态报表打印输出。 图3.8 桥梁信息查询 图3.9 车行道信息查询 （四）专题图制作 各类专题图制作：如XX路灯分布图，路灯类型分布图，配电箱分布图、道路分布图、桥梁分布图等。 （五）GIS数据分析 统计分析：按多种查询方式进行系统查询，对查询结果进行统计，报表输出。如分析江东区所有路灯的类型构成信息、各自所占比例、以及耗电情况等，并以三维饼状图进行表现。还可对分析结果编制各种报表，即可进行任意输出，还可进行定制输出（例如生成年终报表），并进行计算、汇总、打印等操作。 利用GIS擅长空间分析，辅助进行城市路灯发展规划，进行照明盲点分析等。 动态报表功能：属性库中的表和查询结果均可以直接生成报表，或按需求由用户进行自定义报表。 建立三维立体模型，模拟设计效果，进行辅助规划。如进行各种路灯的三维景观效果分析，合理选取路灯类型等。如下图所示： 图3.10 三维效果分析（1） 图3.11 三维效果分析（2） （六）道路网络分析 指定起止点，可以选择最短路径。可以用鼠标临时设置某个路口不能通行，某个路段不能通行。指定通行条件，寻找最佳路径。例如：最佳路径必须在城市主干道上，并且不能经过危桥。通过行政区划名称设置起止点。显示网络分析的结果。统计最佳路径上的道路指标，例如，最佳路径经过不同街、道各多少公里。添加最佳路径上的道路数据，例如，将最佳路径上的隧道信息添加到地图上。 （七）历史数据管理 记录和保留各种市政设施信息的历史数据，并可与现状数据进行比较。分析整个城市的路灯变迁情况。 （八）安全管理 主要通过用户管理，为系统使用者的身份设置严格的帐户和权限来保证系统的安全性和数据的保密性。关键模块，特别是系统的维护软件模块要设置二级口令，数据库的部分信息要加密存放。 （九）公共信息发布 面向社会公众用户发布市政公共设施信息，如路灯照明、配电箱及接线井、接地、道路及桥梁定位及其属性等相关信息。 （十）图层控制显示 设置地图显示范围，提供概览图、空间书签、比例尺控制等功能控制图层显示状态，提供修改符号，制作市政专题图等功能；地图定位的功能，可以按照行政区划、路线编码及查找功能进行快速定位。 第四章 系统技术路线 一、技术路线概述 根据市政设施管理业务的实际需求，系统采用以Client/Server（C/S）为主，同时与Browser/Server（B/S）相结合的混合网络结构，即内部网采用C/S模式，与外网关联部分则采用B/S模式。主要包括以下两个部分： 一是基于Ｃ/Ｓ结构的市政管理信息系统，二是基于B/S结构的市政公共信息发布系统。前者针对市政管理部门业务管理人员使用，后者则面向社会公众用户，发布城市市政公共设施相关监控和维护信息。 图4.1 市政设施管理信息平台结构图 系统的开发将采用ESRI ARCGIS9作为GIS平台，采用Oracle9作为数据的存储管理平台，采用Microsoft Visual Studio.NET 作为系统的开发语言。利用ArcSDE和Oracle提供的Geodatabase存储和管理空间数据，利用VC#.NET和ArcEngine开发核心组件库，并以此组件库来搭建所有管理应用系统的。对于数据发布将采用ArcIMS发布各类空间数据及市政专题数据。 二、基于ArcSDE+Oracle的数据存储模式 系统数据采用ArcSDE+Oracle的存储模式，它的设计涉及到ArcSDE应用服务器、Oracle数据库服务器以及地理数据库实体（Geodatabase）之间的相互关系。ArcSDE起中间件作用，它和后端的Oracle数据库服务器一起构成多用户空间地理数据库（Mutiuser- Geodatabase） ArcSDE是ESRI公司提供的空间数据库引擎，是地理信息系统通向Oracle关系数据库管理系统（RDBMS）的通道。从空间数据管理的角度来看，ArcSDE可看成是一个连续的空间数据模型，借助这一模型，我们可用Oracle管理空间数据。在Oracle中融入空间数据后，ArcSDE可以提供对空间数据、非空间数据进行高效率操作的数据库服务。由于ArcSDE采用的是客户机/服务器（Client/Server）体系结构，大量用户可同时并发地对同一数据进行操作。ArcSDE同时还是一种服务，它可以为各种前台应用软件提供数据来源，如：ArcGIS和ArcIMS等。 Geodatabase是ESRI在新的一体化数据存储技术的基础上发展起来的新数据模型。它实现了各类空间数据的统一管理，即在一个公共模型框架下对GIS通常所处理和表达的地理空间特征如矢量、栅格、TIN、网络、地址进行同一描述。同时，Geodatabase是面向对象的地理数据模型，其地理空间特征的表达较之以往的模型更接近我们对现实事物对象的认识和表达。 图4.2数据存储模式图 由于系统不仅涉及到基础空间数据，还包括路灯、道路、桥梁等市政信息专题地理空间数据以及其相关的属性信息——非空间数据，形式包括矢量、文本、表格甚至一些视音频等多种类型，而且数据量非常庞大，因此我们选用Geodatabase用来组织和管理这些复杂的空间数据，从而很好的建立了各类空间数据和市政专题数据之间的关联关系以及图形和属性信息的统一管理，为应用系统提供强大的数据管理平台。 三、基于ArcEngine的组件开发方式 ArcEngine是基于开发的用于搭建及配置ArcGIS解决方案的产品。ArcEngine基于ArcObjects构建，并提供跨平台的，C++组件技术框架用于构建ArcGIS。通过ArcGIS Engine，开发商可以为用户搭建及配置ArcGIS解决方案，而不需要在同一机器上安装ArcGIS桌面应用（ArcMap，ArcCatalog）。 ArcEngine支持全部标准开发环境，包括.NET，组件对象模型（COM），Java和C＋＋以及所有主流操作系统，如Windows，UNIX和Linux。 软件开发的重用手段从最初的源代码、目标代码、类库（面向对象技术），发展到今天的组件式开发技术。组件是具有某种特定功能的软件模块，它几乎可以完成任何任务。组件以其较高的可重用性产生了一种崭新的软件设计思路，它把硬件以芯片为中心的工艺思想恰如其分地融合于软件的分析、设计和施工之中，使得以组件形式开发软件就像搭积木一样容易，组件技术是迄今为止最优秀也是发展最快的一种软件重用技术，它比较彻底地解决了软件开发中存在的重用性、适应性差和周期长等问题。 所以我们采用组件技术对ArcEngine所提供的接口进行封装，从而更好的为空间数据的管理和应用提供服务。 四、基于ArcIMS的数据发布 ArcIMS是一个通过中心网络门户来发布GIS地图、数据和元数据的有效解决方案。使用ArcIMS构建的GIS网站允许任意数量的用户通过企业局域网或Internet进行访问。ArcIMS使网站能够提供GIS数据、交互式地图、元数据目录以及特定的GIS应用。通常，ArcIMS用户通过他们的Web浏览器，借助ArcIMS 内含的HTML或Java应用程序来访问这些GIS服务。因此，我们采用ArcIMS作为WEBGIS服务器发布XX市市政管理系信息系统所管理的各种空间数据及其相关的元数据。 五、基于C/S和B/S结合的系统架构 整个系统架构采用C/S和B/S的相结合的混合架构。对于市政管理信息系统采用的是C/S模式，通过调用ArcEngine组件，开发独立运行的Windows应用程序；对于市政公共信息发布系统采用B/S计算模式，基于ArcIMS或Web发布平台，在IE浏览器上实现系统的全部操作功能。 一、C/S系统架构 C/S模式是传统应用系统搭建的技术架构体系，它主要包括了两层服务，一是在客户端提供了为用户定制的使用和表现界面，并在客户端实现计算和分析等业务逻辑，二是数据层主要指位于服务器端的数据库服务器，它包含了各类数据以供客户端访问。C/S结构的优势在于运行稳定、高效，适用于各种复杂的建模、分析等高级功能。 图4.3 C/S系统结构 n 客户端 基于ArcEngine平台或调用ArcGIS Engine的嵌入式组件开发的应用软件将作为客户端，该客户端署在市政管理部门相关科室。客户端包括了为地理信息业务用户定制的使用界面。 n 服务端 服务端指部署于管理部门数据库服务器，Oracle9作为系统地理信息（包括空间信息及相关属性信息）的主体数据库管理平台，其中，地理信息通过空间数据库引擎ArcSDE集成在RDBMS内部；再通过ArcSDE访问Geodatabase，就可以浏览查询各类空间数据，进行空间统计分析。 二、B/S系统架构 B/S结构是目前Internet和Web应用不断发展所产生的一种新的技术架构，这种体系的优势在于客户端采用了统一的浏览器界面，用户不用经过太多的技术培训就可以对系统进行操作。其次，系统的逻辑层和数据层集中在了服务器端，使得系统的维护工作大为简化。 图4.4 B/S系统架构 n 浏览器 界面采用通用的浏览器（如：Microsoft IE6.0），客户端可以分布于各管理科室和相关单位的各个部门，用户在客户端可以提交各类请求，同时浏览器显示返回的结果，另外对地理图形各种操作都可以在浏览器中完成。 浏览器是通过Java Applet或ActiveX等插件形式，在用户浏览的计算机上实现一定的GIS应用功能。浏览器实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统构造技术。 n 服务器 该层设置了强大的数据库服务器、空间服务器以及空间数据引擎，以B/S架构模式开发的应用程序应部署于数据库服务器上。系统的相关属性和空间数据存储和调用，空间图形的生成以及系统GIS数据处理和分析功能都将在服务器上发生，是系统的数据和图形的基础。 第五章 基础组建库设计 一、设计方案 基础组件库的设计目标是通过对组件的快速搭建，提高项目实施过程中软件开发的速度和可靠性。组件化服务可以使项目应用开发人员以及第三方软件开发人员通过对组件的选择和搭建实现软件框架的快速构建和应用系统的扩充。 组件库采用的设计标准完全按照国际通用的软件开发工业标准，采用了COM，.NET，WEBSERVICE，XML等技术。开发操作系统为Windows Server 2003，开发环境为Microsoft Visual Studio .Net 2003（基于.Net Framework 1.1），支持XML2.0标准。 高可用性，高易用性，高重用性是组件库的设计特点。组件库的整体开发架构是在ESRI组件库的基础上结合.NET和COM技术进行二次开发。 基础组件库的技术结构如5.1所示。 ESRI组件库 .Net组件库 基础组件库 COM .Net WebService XML 图5.1 基础组件库的技术结构 二、组件库设计 根据系统建设的要求，我们将一系列互相关联的操作和服务包装成一个组件，各个组件的组合就形成了组件基础库。设计的组件基础库主要包括数据连接、数据获取、数据表现、数据应用、数据发布、数据编辑、数据交换、数据库维护、安全管理等几个组件。组件库如图5.2所示。 图5.2基础组件库的组成 （一）数据连接 数据连接组件提供了对多源数据的连接能力。多源数据具体指大型企业版关系空间数据库（通过ARCSDE），例如ORACLE，SQLServer等；本地个人空间数据库（Personal GeoDatabase）；本地文件的连接（包括ESRI SHAPE文件,MICROSTATION DGN文件，AUTOCAD DXF,DWG文件，MapInfo TAB文件等）。 数据连接作为整个系统的基础组件，通过数据连接进行数据的获取和数据库的维护，同时系统的安全管理机制也需要数据连接。数据连接组件完成将物理数据组织方式获取转换为统一的可供调用的逻辑数据组织方式。它所提供的数据连接完全封装了数据的物理组织方式，用户只需按照统一的调用接口就可以进行数据的访问。 （二）数据采集 数据采集组件着重于通过数据连接获得用户需求的数据。用户感兴趣的数据可能存在于多个数据源，数据获取组件通过数据连接组件提供的数据连接接口获取不同来源的数据，并转换为一种标准数据，在本组件库中获取的空间数据将以ESRI ArcEngine支持的SHAPE格式表现，属性数据将以ADO.NET技术返回的数据集表现。 数据库中元数据的存在可以使数据获取更加方便和准确。数据获取方式可以是完整的数据信息，也可以通过查询定义接口实现特定数据的获取。数据获取组件根据数据连接提供的数据接口，按照统一的数据逻辑组织方式，根据用户的需求将物理磁盘数据获取。 （三）三维表现 三维表现组件针对获取后的数据根据用户的三维需求进行展现，获取的数据可以表现为一幅三维动态浏览图，或是自定义三维分析图。数据表现组件提供了完整的组件工具实现数据三维表现功能。 空间数据三维表现功能主要包括路灯、道路以及桥梁数据的三维空间动态浏览以及空间数据如何按照用户自定义方式展现给用户。包括三维浏览路径、飞行路线、飞行角度、飞行高度等三维设置功能。 （四）查询分析 数据分析主要表现为数据查询、分析以及在此基础上的辅助决策。 数据分析组件实现了核心的数据查询和分析接口，能够实现对指定条件的查询和分析要求进行响应，还包括道路网络分析功能。数据分析组件和数据表现组件的协同工作能够使应用开发人员开发出非常方便的空间或属性定位工具，满足用户在最短时间内对数据查询、定位以及网络分析的需求。同时可以结合数据表现将查询或分析后的结果数据以多种方式展现给用户。 （五）数据发布 数据发布组件包括异构系统的数据接口和互联网发布接口。异构系统数据接口采用COM或.NET实现，提供了在安全认证条件下的对数据库的直接访问权限，满足不同业务系统对数据库中大数据量数据的访问需求。互联网发布接口采用WebService技术实现，满足数据的网上发布和异构系统对部分属性和空间数据访问的需求。 （六）数据编辑 数据编辑组件提供了数据的实时在线编辑能力。 数据编辑组件实现了大量的数据编辑工具，包括创建、删除、修改、旋转、复制、粘贴、延伸、相交、打断等等。每种工具都是一个独立的对象，工具集可以进行很方便的扩充和修改。 （七）数据交换 数据交换组件提供了将监理好的数据导入的数据库中，同时可以将数据库中的数据进行导出到作业平台进行更新，然后再导入到库中。数据交换组件包含了一个数据入库检较引擎，能够实现分幅或任意范围数据的导入导出，并且在导入导出的过程中实现自动接边和版本历史的处理。 （八）数据库维护 数据库结构维护组件包括对数据库的新建、扩充、配置、删除等管理组件，该组件保证了数据库的结构是灵活的、可按需修改的。该维护组件包括对空间和属性数据库以及元数据库的统一维护。一般作为一个系统高级管理组件完整的提供给用户。 （九）安全管理 安全管理组件提供一致的安全管理模式，使得通过组件搭建的系统能够实现单点登录一致管理，同时组件提供了对数据、功能的权限分配管理。采用”角色－用户－权限”的管理模式，确保系统的权限能够得到控制和分配。日志管理提供了对数据访问和操作的详细记录。 第六章 系统设计特点 一、以数据为设计核心 系统设计以城市市政数据（路灯、道路和桥梁）的管理和应用为主，以城市地理空间数据为基础框架来组织和管理城市市政综合数据。在数据的选择上提出完善（考虑历史数据等）、适当（不提倡数据越多越好）和综合数据的有机结合的思路。 二、主流的软硬件平台 本系统所选用的服务器、网络设备等硬件，以及网络操作平台、数据库管理平台以及地理信息系统平台软件等软件皆为业内主流的平台，满足建立大系统和日后系统数据和功能不断扩充的要求。 系统软硬件的设计一方面结合本系统的实际需求，另一方面考虑到与正在建设的市政府的高速主干网的关系，并且充分利用XX市信息化建设现有的基础网络设施条件，避免重复和浪费，同时必须站在市政管理信息化的角度上来考虑系统和数据应用的发展的需要。 三、开放的应用结构 系统采用C/S与B/S结合的应用模式。其中C/S结构主要针对市政管理部门内部应用需求，基于局域网的系统应用模式，通过B/S的应用模式，完成市政设施管理信息的发布、电子地图的服务功能，并在一定程度上解决与公众的交流问题。 本方案的开放式结构，坚持基于通用标准和想用户之所想的产品开发理念，利用XML技术逐步实现数据和应用的标准化，通过标准数据接口形成开放易集成的应用系统。 四、先进的数据管理模式 系统针对市政路灯数据、道路数据、桥梁数据以及基础空间数据、不同类型的数据、相关历史数据等进行分别建库，并形成有机的城市市政信息系统数据库，统一管理各种城市市政空间数据、基础地理数据，使系统不仅满足现有市政管理办公的需求，而且为将来数据在全市范围内的分布式共享打下坚实的基础。 数据管理采用Oracle9i + SDE的技术模式，基于Geodatabase的思想将空间数据（图形）与业务管理数据（属性）存放在统一数据库，进行图文一体化的管理，两类数据通过内部关联码进行关联，构成灵活的系统数据体系，这也为分布式的全局共享提供了技术保证。 五、完备合理的数据体系 作为基础空间数据管理的前提，我们首先将对现有的国家标准、行业标准、XX市标准、权威文献进行周密的分析和研究，在此基础上根据市政管理系统的实际情况进行科学的分类与调整，将形成包括市政路灯信息、道路交通信息、桥梁信息、等多种数据标准在内的市政管理信息系统标准化方案。 第七章 系统关键技术 一、数据标准化 市政管理信息系统要管理多种类型、多个领域的数据，涉及的不仅路灯、桥梁、道路等市政信息，而且还包括地理空间数据，其数据复杂、数据量巨大，要保证系统正常运行，数据的规范化、标准化是必要的基础条件；同时，科学的、统一的数据标准化方案也是系统与外部其它系统之间进行数据交换、数据共享和互操作的基础。在当前可依据的各级标准还不是很全面的情况下，需要根据本市实际合理设计。 二、融合IT主流技术 系统的开发建设将融合现有的诸多主流信息技术，采用主流地理信息平台ArcGIS、主流数据库管理系统平台Oracle；允许用户使用CASE工具来设计基于COM的应用；使用标准的可视化建模语言UML 来定制数据模型；支持工业标准的大型数据库；通过TCP/IP、HTTP 协议，运用标准的XML、SQL，实现基于网络的通讯。 三、Internet Web技术 系统软件所选的ArcGIS地理信息西同软件，可以跨平台，可运行于各种Windows版本环境，可以网上传矢量和CGI 方式，可以采用ActiveX和JAVA 技术二次开发；支持多种大型商用数据库；支持多种Web 服务器，包括Microsoft Internet Information Server，Netscape EnterpriseServer 和Java Server。除了Java Server，ArcIMS 还可以运行在其他支持servlets 的web服务器（如：Apache 和OReilly）上。可以将本地或网络上的数据与远端的ArcIMS 站点上发布的数据集成在同一浏览器的窗口中。内置安全机