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1、华中科技大学硕士学位论文基于Oracle的三维供水管网数据库实现与数据源分析姓名：赵树理申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：周成平20080602华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I摘摘 要 要 城市地下管网是城市的重要基础设施，是城市赖以生存的重要物质基础。传统的 GIS 系统在三维数据处理、多种类型的数据表示和处理布局复杂的管线方面能力较差。为克服传统 GIS 的弱势，辅助管网设计及实现数据共享，建立地下管网三维数据库和实现三维显示是当前研究的热点之一。本论文在三维地下管网数据库实现和数据源分析过程中，在以下几个
2、方面进行了深入研究： （1）鉴于城市地下管网分布上的不均衡性、拓扑连接上的复杂性和数据上三维特点，本论文根据用户需求，采用客户端/服务器的模式，基于 Oracle 数据库管理系统对三维地下管网数据库进行了设计和构建。数据库按照区域的方式管理数据，使用关系表来保存关键地段或区域的管网图形数据和属性数据。 （2）为实现数据共享，论文重点分析了 SICAD/open 的数据模型和数据结构，SQD 文件格式，给出了 SQD 文件解析方法和程序接口；同时，对于新装管线的AutoCAD 数据源进行了详细分析， 给出了 DXF 文件解析程序接口， 较好地解决了多源数据的集成问题。 （3）论文最后描述了系统的
3、架构，阐述了数据库系统的开发过程和重要模块。在数据库开发过程方面，经过深入地需求分析，从概念设计到逻辑设计、物理设计，利用 Oracle 数据库管理系统建立了三维管网数据库。在数据入库方面，对 SQD 和DXF 解析两个模块的数据操作流程和规范进行了详细的描述，保证了数据的完整性和正确性。 关键词：关键词：数据库 Oracle SICAD/open 数据集成 SQD DXF 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 IIAbstract Underground pipeline network is an important urban i
4、nfrastructure. Conventional 2D GIS system has limitations in processing three-dimensional data, expressing multiple types data and complex topology. In order to overcome these limitations in 2D GIS, assistant pipeline designing and share data with other systems, the following aspects are focused on
5、in this dissertation. (1) The underground pipeline network is unbalanced distributed and its topology is complex. So, based on analysis of usersneeds, a 3D underground pipeline network database system using client/server model was designed and implemented. The database stores both the vector data an
6、d attribute data in the regional way using relational tables. (2) Meanwhile, in order to share data with other systems, the dissertation focused on the analysis of the data model and data structure of SICAD/open. The methods and procedures of the way to analyze SQD file format were given. The new pi
7、peline which is designed with AutoCAD was carried on a detailed analysis. In addition, the interface of analyzing the DXF file format was given, which is a better way to address the multi-source data integration problems. (3) Finally the dissertation described the system architecture, implementation
8、 process and some important modules. In the process of database development, through in-depth analysis of needs, from conceptual design to the logic design, physical design, using Oracle database management system, a three-dimensional pipeline network database was established. As to data flow, Speci
9、fication and the steps were described in detail in SQD and DXF two function modules, to ensure data integrity and accuracy. Key words: Database Oracle SICAD/open Data Integration SQD DXF 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体
10、，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本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本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华
11、 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 11 绪绪 论论 1.1 课题的背景与意义课题的背景与意义 城市现代化建设的发展对城市自来水事业提出了更高的要求， 为跟上城市发展的步伐，适应供水管网的维护要求，许多城市采用地理信息系统（GIS）技术、互联网技术及信息管理技术实现了自来水管网信息管理和业务管理的科学化和现代化。然而，随着城市现代化建设迅速发展，建设规模不断扩大，城市地下空间开发利用越来越受到各方面的重视，使用功能日趋复杂，作为城市公共设施重要组成部分的城市地下管线由单一、简单的形式发展到多类别、多权属和布局复杂的管线网。 武汉市供水管
12、网总长近 4000 公里， 供水面积约 400 多平方公里， 供水总规模 303万吨/日。为跟上城市发展的步伐，适应供水管网的维护要求，武汉市水务集团以德国 AED-SICAD 公司提供的 SICAD/open GSP 作为开发平台，以 ORACLE 作为关系数据库来存储和管理海量数据，建立了传统的供水管网信息管理系统。 然而， 传统的 GIS 系统在三维数据处理、 多种类型的数据表示和处理布局复杂的管线方面能力较差。这些因素导致了因管线埋设情况不清而导致管网维护困难和诸多设计上的失误，给地面施工造成严重经济损失。因此，通过 GIS 系统或其它辅助工具建立三维地下管网数据库成为当务之急。在该集
13、团二维 GIS 系统提供数据的基础上，三维地下管网显示系统的建立实现了对关键地段和重要区域的地下管网进行三维重建和图形显示，使得地下管网显示逼真，便于管网设计、改造和维护。该系统在数据管理方面建立了三维管网数据库，解析数据源，完成了数据入库的功能，提供了用户管理功能；在管网显示方面，系统具有管线二维，三维和纵断面显示功能； 同时采用了客户端/服务器模式， 基于 Socket 进行网络通讯和数据传输， 基于 FTP协议进行文件传输，基于 XML 进行数据封装，实现了用户连接，数据查询、修改等重要功能。 本论文研究如何反映城市关键地段的复杂管网的现状， 获取准确的管线有关三维及连接关系的数据，建立
14、三维管网数据库，并在这个基础上作好对管段、设备属性的维护，反映管网当前运转状态。通过建立地下管网三维显示系统，将给管网施工和维修带来较大的方便，减小因为施工方案错误所造成经济损失，具有重要的应用华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2意义。 与其它 IT 产业不同的是，GIS 产业更强调数据以及处理。面对采集、分析数据的巨额成本和已有的数据众多不同格式的空间数据两方面的因素1， 研究和实现数据共享和多源数据集成具有重要的实用价值和理论意义。三维管网数据库数据源之一来自武汉市供水管网信息管理系统，该系统采用 SICAD/open GSP
15、作为开发平台。SICAD/open 这一 GIS 软件，自身只提供 SQD 和 DXF 之间的相互转换2，因此，分析 SICAD/open 的数据模型，解析 SQD 的数据格式，对达到和 SICAD/open 共享数据有重要的实用价值。 本论文中数据库另一重要数据源来自 AutoCAD 新装管网设计图。 AutoCAD 在图形处理上功能较强，但它在对空间数据信息的描述和分析上还需完善，所以，需要将大量的 AutoCAD 格式数据转换为所需要的格式的数据。AutoCAD 采用了 DXF（drawing exchange format）图形交换文件格式和其它系统进行图形数据交换。因此研究和分析这一
16、数据源对于多源数据集成有重要的实用价值和理论意义。 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 随着计算机和信息技术的不断发展，地理信息系统技术的迅速发展和不断成熟，以 GIS 技术为基础的城市地理信息系统正逐渐被用于城市管线管理的各个方面，并且取得了良好的社会效益和经济效益。它采用计算机软件技术、硬件技术以及网络技术来改变以前传统的管理方式，使城市管网的管理逐渐步入规范化、自动化、科学化的轨道，实现了对管线的信息化、科学化管理，并能够实时提供准确、高精度地提供管网的图形信息和属性信息。 供水管网是城市基础设施的生命线工程，是城市赖以生存和发展的重要物质基础。随着城市的发展，传统的地下管网管理方法已经严重制约了城市经济的发展，地理信息系统技术是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术，其特有的可视化表达和空间分析
