碩士學(xué)位論文 （專業(yè)學(xué)位） 天津市地下空間信息綜合 管理系統(tǒng) 的設(shè)計與實現(xiàn) 姓 名：李世恒 學(xué) 號： 1021170448 所在院系：軟件學(xué)院 職業(yè)類型：工程碩士 專業(yè)領(lǐng)域：軟件工程 指導(dǎo) 教師：張苗苗 教授 副 指導(dǎo)教師 ： 二 一 三 年 三 月 A in 2013 i 1021170448 天津市地下空間信息綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 李世恒 同 濟(jì) 大 學(xué) 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解同濟(jì)大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論 文的規(guī)定，同意如下各項內(nèi)容：按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文；學(xué)校有權(quán)提供目錄檢索以及提供本學(xué)位論文全文或者部分的閱覽服務(wù)；學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國家有關(guān)部門或者機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版；在不以贏利為目的的前提下，學(xué)?？梢赃m當(dāng)復(fù)制論文的部分或全部內(nèi)容用于學(xué)術(shù)活動。 學(xué)位論文作者簽名： 年 月 日 同濟(jì)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。 學(xué)位論文作者簽名： 年 月 日同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 I 摘 要 隨著城市的快速發(fā)展建設(shè)，城市的大量建設(shè)信息正在以指數(shù)級速度增長 ， 全國各地紛紛提出“數(shù)字城市”的理念 ，如數(shù)字社區(qū)、數(shù)字規(guī)劃、數(shù)字城管等等，并先后建立相應(yīng)的信息系統(tǒng)。 相對于城市地表以上“可見”的部分，地下空間的信息化 及管理相對落后。而 隨著地上空間開發(fā)建設(shè)的日趨飽和，人們越來越多的將目光投入到地下空間中來。然而人們長期以來“重地上，輕地下”的理念已造成城市地下空間的混亂無序、缺乏信息、缺乏管理。在城市建設(shè)當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)“馬路拉鎖”、施工爆管等現(xiàn)象，如何設(shè)計出 一套信息量大、效率高、 表現(xiàn)形式明顯、應(yīng)用能力強(qiáng)的地下空間信息綜合管理系統(tǒng)，配合城市地下空間規(guī)劃發(fā)展的政策法令將地下空間管理起來，是我國甚至世界各大城市規(guī)劃建設(shè)面臨的一個重點難題。 本系統(tǒng)是 在 架 下 ，使用 據(jù)庫，并采用 發(fā)的 地下空間信息綜合管理系統(tǒng) 。 分為 數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)與決策支持子系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)了地下空間信息建庫、新數(shù)據(jù)監(jiān)理、新數(shù)據(jù)入庫、數(shù)據(jù)輸出、輔助分析、查詢統(tǒng)計等功能 。 最終實現(xiàn)地下空間信息的動態(tài)更新管理 與輔助決策支持 。 系統(tǒng)經(jīng) 測試表明，系統(tǒng)界面友善，操作方便，大批量數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定，響應(yīng)速率快，輔助規(guī)劃功能科學(xué)合理，在實際工作中能夠起到很大的幫助。 本文首先對 術(shù)、 架 、 面向?qū)ο缶幊?、 面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu) 作了簡要介紹，接著 根據(jù)用戶需求進(jìn)行了需求分析 ， 并進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，并對系統(tǒng)進(jìn)行了測試 。最后， 論文 對相關(guān)工作進(jìn)行了簡要的總結(jié)與展望。 關(guān)鍵詞 ： 地下空間 ， 動態(tài)更新I of s a of is to at an as at to of of is on of of As of on at is to as it of of a in ,is a to a of of to is of s is IS in of s a of of of of of of is to to be to a of in IS II at On it a on of a 濟(jì)大學(xué) 碩士學(xué)位論文 目錄 錄 第 1 章 引 言 . 1 究背景 . 1 究目的及意義 . 1 究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢 . 1 下空間信息綜合管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 . 1 下空間信息綜合管理系統(tǒng)發(fā)展態(tài)勢 . 3 文組織結(jié)構(gòu) . 3 第 2 章 相關(guān)技術(shù)介紹 . 4 構(gòu)介紹 . 4 向?qū)ο缶幊探榻B . 4 紹 . 6 向服務(wù)體系結(jié)構(gòu) . 7 章小結(jié) . 8 第 3 章 系統(tǒng)需求分析 . 9 統(tǒng)目標(biāo) . 9 統(tǒng)需求描述 . 9 下管線數(shù)據(jù)管理需求描述 . 9 下建 (構(gòu) )筑數(shù)據(jù)管理需求描述 . 10 下空間查詢統(tǒng)計需求描述 . 10 下空間分析需求描述 . 11 下空間輔助決策需求描述 . 12 統(tǒng)管理需求描述 . 12 統(tǒng)用例總體說明 . 12 統(tǒng)用例基本情況說明 . 12 例邏輯圖 . 13 統(tǒng)需求分析 . 14 下管線數(shù)據(jù)管理需求分析 . 14 下建（構(gòu)）筑數(shù)據(jù)管理需求分析 . 14 下空間查詢統(tǒng)計需求分析 . 14 下空間分析需求分析 . 15 下空間輔助決策需求分析 . 15 統(tǒng)性能及安全性要求 . 16 間特性 . 16 用性 . 17 同濟(jì)大學(xué) 碩士學(xué)位論文 目錄 V 全性 . 17 統(tǒng)可維護(hù)性、可擴(kuò)充性 . 17 障處理要求 . 17 章小結(jié) . 18 第 4 章 系統(tǒng)設(shè)計 . 19 統(tǒng)總體設(shè)計 . 19 統(tǒng)功能設(shè)計 . 20 據(jù)管理子系統(tǒng) . 21 策支持子系統(tǒng) . 23 據(jù)庫設(shè)計 . 23 據(jù)庫邏輯設(shè)計 . 23 據(jù)庫物理設(shè)計 . 25 據(jù)庫安全性設(shè)計 . 37 本章小結(jié) . 38 第 5 章 系統(tǒng)實現(xiàn) . 39 統(tǒng)開發(fā)平臺 及工具 . 39 統(tǒng)核心實現(xiàn) . 39 據(jù)管理子系統(tǒng)核心實現(xiàn) . 39 策支持子系統(tǒng)核心實現(xiàn) . 54 章小結(jié) . 59 第 6 章 系統(tǒng)測試及運(yùn)行分析 . 60 統(tǒng)測試概述 . 60 試范圍 . 60 試類型 . 62 試用例設(shè)計 . 62 試環(huán)境與配置 . 63 試工具 . 63 試方法 . 63 功能測試 . 64 性能測試 . 65 章小結(jié) . 65 第 7 章 結(jié)論與展望 . 67 致謝 . 68 參考文獻(xiàn) . 69 個人簡歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果 . 70 第 1 章 引 言 1 第 1 章 引 言 究背景 在城市不斷發(fā)展過程中，地上規(guī)劃與建設(shè)逐漸飽和，人們意識到要向地下要空間。 相對于城市地表以上 各類信息系統(tǒng)建設(shè)的逐步成熟 ，地下空間的信息化 還處于剛剛起步的階段 1。 地下空間信息 包括地下管線 、地鐵 、地下建（構(gòu)）筑物等信息。 地下管線被喻為城市的生命線，負(fù)責(zé)供應(yīng)人民生活、生產(chǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施； 地鐵、地下隧道是城市交通的動脈；而地下建（構(gòu)）筑物又是地上建筑的基礎(chǔ)， 其重要性不言而喻 8。地下工程具有隱蔽性與不可逆性，無論從規(guī)劃還是管理角度，都需要掌握第一手的地下空間信息，并應(yīng)用信息 系統(tǒng)輔助決策 11。 因此 ， 地下空間信息管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 是 軟件工程師正在面對的 一項重要 課題。 本系統(tǒng)是在總結(jié)天津市規(guī)劃局下屬地下空間規(guī)劃管理信息中心日常業(yè)務(wù)工作需求基礎(chǔ)上，結(jié)合天津地方法律法規(guī)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計與實現(xiàn)，其成果將服務(wù)于城市規(guī)劃建設(shè)與規(guī)劃管理 2。 究 目的及意義 本系統(tǒng)采用 旨在解決地下空間信息的建庫、展示、輔助規(guī)劃及事故應(yīng)急處理等問題 。 預(yù)期達(dá)到以下 兩 個目的： 1 數(shù)據(jù)易更新，易提供 。 數(shù)據(jù)庫采用 將 基礎(chǔ) 屬性信息空間化， 以點 狀 、線 狀 、面 狀 的形式存儲 在數(shù)據(jù)庫 中 。 采用 現(xiàn)新增數(shù)據(jù)入庫、老舊數(shù)據(jù)刪除，實現(xiàn)選定數(shù)據(jù)以 片等形式輸出利用。 2 實現(xiàn)地下空間 綜合分析。對地下空間數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性、區(qū)域查詢，根據(jù)各類條件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計，提供常用空間分析功能，然后在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體業(yè)務(wù)情況，綜合查詢、統(tǒng)計和分析功能構(gòu)建綜合分析功能，實現(xiàn)輔助決策 13。 究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢 下空間信息綜合 管理 系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文 天津市 地下空間信息綜合 管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 2 國際上，地下空間信息綜合管理系統(tǒng)起步較早。 歐美部分 發(fā)達(dá)國家 早 在上世紀(jì)七十年代就開始運(yùn)用計算機(jī)來管理城市管線數(shù)據(jù)。 英國、德 國、瑞典、美國、加拿大和日本等國 對城市地下 空間 信息化 進(jìn)行了研究，技術(shù)相對成熟、領(lǐng)先，率先應(yīng)用 術(shù)對地下管線、建（構(gòu)）筑物數(shù)據(jù)進(jìn)行建庫及展示，并開發(fā)了緩沖分析、空間定位、拓?fù)潢P(guān)系、決策支持等相關(guān)輔助功能，最大程度的 為城市建設(shè)提供了準(zhǔn)確、全面、現(xiàn)勢的地下空間信息 18。許多大公司也相應(yīng)推出自己的地下空間專項平臺，如 司的 門子公司的 等。 隨著 3S 技術(shù)（ 算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展， 地下空間信息綜合管理系統(tǒng) 已擁有了成熟的框架并被城市廣泛應(yīng)用 12。 與國際相比， 國內(nèi)城市地下 空間信息 管理系統(tǒng)起步較晚， 且 初期都是以地下綜合 管網(wǎng) 信息管理為主 ，有一定局限性。 從上世紀(jì)八十年代末開始，全國各大城市開始著手籌備建立各自的城市綜合管線管理系統(tǒng)。 1990 年， 北京市率先 建設(shè)首個地下管線管理系統(tǒng) ， 1996 年廣州市開展地下管網(wǎng)普查工作并建立數(shù)據(jù)庫及地下管線信息系統(tǒng)，此后，全國各大城市如上海、廈門、無錫等相繼開展地下管線信息管理系統(tǒng)的建設(shè) 12。 步入二十一世紀(jì)，我國城市化建設(shè)速度加快，對地下的管理需求也與日俱增，隨著互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)庫、地理信息學(xué)科的不斷發(fā)展，全國各城市紛 紛建立以地下管線管理為主的信息系統(tǒng)。 具不完全統(tǒng)計，現(xiàn)階段全國已有 40 多個城市建起了地下管線信息管理系統(tǒng)， 200 多個城市建立了比較單一的專業(yè)化的城市地下管線信息管理系統(tǒng)。 近年來，隨著三維技術(shù)的發(fā)展 ，地下空間、地下管線信息管理系統(tǒng)逐步融入了三維元素，全國各大城市加快建設(shè)步伐，投入大量資金，建立地上地下一體化三維可視系統(tǒng)、二三維聯(lián)動展示系統(tǒng)。地下空間信息系統(tǒng)開始從二維管理向三維可視化應(yīng)用階段邁進(jìn) 3。 雖然全國各地在地下管線管線信息系統(tǒng)建設(shè)上取得了一定的成績，但是綜合考慮還是存在一定的問題。 1 系統(tǒng)數(shù) 據(jù)的片面 問題 。 目前各個城市建設(shè)的地下空間信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要以地下管線為主，缺乏與地下空間其他數(shù)據(jù)的呼應(yīng)， 對應(yīng)的分析功能較少， 對于規(guī)劃的決策支持能力偏弱 ，系統(tǒng)只限于地下管線這一單一要素，其局限性較大。 2 數(shù)據(jù)動態(tài)更新問題。 在我國，多數(shù)地下空間信息系統(tǒng)的建立都是由于管網(wǎng)普查、專項規(guī)劃為契機(jī)，所以系統(tǒng)建立之初數(shù)據(jù)來源為一次性的普查數(shù)據(jù)。為了保證數(shù)據(jù)的可持續(xù)發(fā)展，避免數(shù)據(jù)庫成為“死庫”，避免政府重復(fù)投資，應(yīng)做好數(shù)據(jù)動態(tài)更新，這就對系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)理、入庫功能提出了更高的要求 10。 3 地下空間三維建設(shè)問題。目前國內(nèi)大 多三維是靠人工建模而成，當(dāng)數(shù)據(jù)的動態(tài)更新時，原有模型不能及時與現(xiàn)狀更新吻合。 如何做到不浪費(fèi)人力物力財?shù)?1 章 引 言 3 力的建好地下空間三維模型，是一個關(guān)鍵問題 5。 下空間信息綜合 管理 系統(tǒng)發(fā)展態(tài)勢 今后的地下空間信息綜合管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢將會向更為綜合、全面、智能發(fā)展，表現(xiàn)在 兩 方面。 1 數(shù)據(jù)庫將綜合地下管線、地下建（構(gòu)）筑物、地鐵數(shù)據(jù)、建設(shè) 基底 、 地質(zhì)環(huán)境、道路、地下空間規(guī)劃、影像等諸多方面的數(shù)據(jù)，集成到一張圖，形成地下空間 信息 綜合數(shù)據(jù)庫 ，更大程度的滿足各用戶的需求 14。 2 城市地上地下信息系統(tǒng)將實現(xiàn)一 體化。地下空間信息 數(shù)據(jù)格式應(yīng)與地上建筑、綠化等數(shù)據(jù)統(tǒng)一， 綜合管理系統(tǒng)將 為地上部分預(yù)留接口，為系統(tǒng)整合奠定基礎(chǔ) 8。 文組織結(jié)構(gòu) 論文簡要介紹了 地下空間信息綜合管理系統(tǒng)的開發(fā)平臺及相關(guān)技術(shù)，詳細(xì)闡述了系統(tǒng)需求、分析、 系統(tǒng)具體模塊功能的設(shè)計、實現(xiàn)與測試，最后 進(jìn)行了小結(jié) 。論文的組織結(jié)構(gòu)如下： 第一章 引言 ：簡要介紹了論文研究背景、 目的及意義。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢等 。 第二章 相關(guān)技術(shù)介紹：對系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了討論介紹。 第三章 系統(tǒng)需求分析： 介紹系統(tǒng)總體目標(biāo)，用例說明，需求描述與分 析及系統(tǒng)新能及安全性的需求 。 第四章 系統(tǒng) 設(shè)計：描述了 系統(tǒng)總體設(shè)計、功能設(shè)計及數(shù)據(jù)庫設(shè)計 。 第五章 系統(tǒng)實現(xiàn)： 介紹系統(tǒng)開發(fā)工具。 詳細(xì)闡述了 數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng) 及決策支持子系統(tǒng) 兩 個子系統(tǒng) 的實現(xiàn)。 第 六 章 系統(tǒng)測試：詳細(xì)闡述了系統(tǒng)核心功能 測試 和性能測試 ，通過對測試結(jié)果的分析可以看出，系統(tǒng)開發(fā)達(dá)到了預(yù)期的目的。 第 七 章 結(jié)論 與展望：對本文工作進(jìn)行了全面總結(jié)， 陳述了取得的成果及存在的不足，指明今后改正的方向 。同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文 天津市 地下空間信息綜合 管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 4 第 2 章 相關(guān)技術(shù) 介紹 構(gòu) 介紹 eb 臺 ， 用來實現(xiàn) 敏捷性的技術(shù)。 eb 許應(yīng)用程序通過 行 數(shù)據(jù)共享 和 通訊 ，而不管所采用的是哪種操作系統(tǒng)、設(shè)備或編程語言。 臺提供創(chuàng)建 eb 務(wù) 并將這些服務(wù)集成在一起 ， 對個人用戶的好處是無縫的、吸引人的體驗。 核心技術(shù)。 新一代 用戶與應(yīng)用交互的途徑， 如同 新一代的程序之間通訊的途徑一樣， 新一代的計算機(jī)與計算機(jī)之間一種通用的數(shù)據(jù)傳輸格式，可讓不同運(yùn)算系統(tǒng)更容易進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 以下幾點特性： 散了代碼單元； 許應(yīng)用之間共享數(shù)據(jù)；基于 種 據(jù)交換的通用語言，實現(xiàn)了跨平臺、跨操作系統(tǒng)、跨語言。 圖 構(gòu) 向?qū)ο?編程 介紹 第 2 章 相關(guān)技術(shù) 介紹 5 面向?qū)ο缶幊蹋?一種計算機(jī)編程架構(gòu)。 一條基本原則是計算機(jī)程序是由單個能 起到子程序作用的單元或?qū)ο蠼M合而成。 到了軟件工程的三個主要目標(biāo)： 靈活性 、 重用性 和 擴(kuò)展性。為了實現(xiàn)整體運(yùn)算，每個對象都能夠接收信息、處理數(shù)據(jù)和向其它對象發(fā)送信息。 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中的概念主要包括：對象、類、數(shù)據(jù)抽象、繼承、動態(tài)綁定、數(shù)據(jù)封裝、多態(tài)性、消息傳遞。通過這些概念 ， 面向?qū)ο蟮乃枷氲玫搅司唧w的體現(xiàn)。 1 對象（ 可以對其做事情的一些東西。一個對象有狀態(tài)、行為和標(biāo)識三種屬性。 2 類（ 一個共享相同結(jié)構(gòu)和行為的對象的集合。 3 封裝（ 第一層意思 是 將數(shù)據(jù)和 操作捆綁在一起，創(chuàng)造出一個新的類型的過程 ； 第二層意思 是 將接口與實現(xiàn)分離的過程。 4 繼承 ， 類 與類 之間的關(guān)系，在這種關(guān)系中，一個類共享了一個或多個其他類定義的結(jié)構(gòu)和行為。繼承描述了類之間的 “是一種 ”關(guān)系。子類可以對基類的行為進(jìn)行擴(kuò)展、覆蓋、重定義。 5 組合 ， 即使類 與類 之間的關(guān)系也是對象之間的關(guān)系。在這種關(guān)系中一個對象或者類包含了其他的對象和類。 6 多態(tài) ， 類型理論中的一個概念，一個名稱可以表示很多不同類的對象，這些類和一個共同超 類 有關(guān)。因此，這個名稱表示的任何對象可以以不同的方式響應(yīng)一些共同的操作集合。 7 動態(tài)綁定 ， 也稱動態(tài)類型，指的是一個對象或者表達(dá)式的類型直到運(yùn)行時才確定。通常由編譯器插入特殊代碼來實現(xiàn)。與之對立的是靜態(tài)類型。 8 靜態(tài)綁定 ， 也稱靜態(tài)類型，指的是一個對象或者表達(dá)式的類型在編譯時 即 確定。 9 消息傳遞 ， 指的是一個對象調(diào)用了另一個對象的方法（或者稱為成員函數(shù)）。 10 方法 ， 也稱為成員函數(shù)，是指對象上的操作，作為類聲明的一部分來定義。方法定義了可以對一個對象執(zhí)行 哪些 操作。 面向?qū)ο蟪霈F(xiàn)以前，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計是程序設(shè)計的主流，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計又稱為面向過程的程序設(shè)計。在面向過程程序設(shè)計中，問題被看 作 是一系列 待 完成的任務(wù)，函數(shù)（在此泛指例程、函數(shù)、過程）用于完成這些同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文 天津市 地下空間信息綜合 管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 6 任務(wù)，解決問題的焦點集中 在 函數(shù)。其中函數(shù)是面向過程的，即它關(guān)注如何根據(jù)規(guī)定的條件完成指定的任務(wù)。 在多函數(shù)程序中，許多重要的數(shù)據(jù)被放置在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)，這樣它們可以被所有的函數(shù)訪問。每個函數(shù)都可以具有它們自己的局部數(shù)據(jù)。 這種結(jié)構(gòu) 容易造成全局?jǐn)?shù)據(jù)在無意中被其他函數(shù)改動，因而程序的正確性不易保證。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的出發(fā)點之一就是彌補(bǔ)面向過程程序設(shè)計中的一些缺點 ，即 對象是程序的基本元素，它將數(shù)據(jù)和操作緊密地連結(jié)在一起，并保護(hù)數(shù)據(jù)不會被外界的函數(shù)意外 地改變。 比較面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計和面向過程程序設(shè)計，還可以得到面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的其他優(yōu)點： 1 數(shù)據(jù)抽象的概念可以在保持外部接口不變的情況下改變內(nèi)部 的 實現(xiàn)，從而減少甚至避免對外界的干擾； 2 通過繼承 可以 大幅減少冗余的代碼，并可以方便地擴(kuò)展現(xiàn)有代碼，提高編碼效率，也減低了出錯概率，降低軟件維護(hù)的難度； 3 結(jié)合面向?qū)ο蠓治?、面向?qū)ο笤O(shè)計，允許將問題 中的對象直接映射到程序中，減少軟件開發(fā)過程中中間環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換過程； 4 通過對對象的辨別、劃分可以將軟件系統(tǒng)分割 成 若干相對為獨(dú)立的部分，在一定程度上更便于控制軟件復(fù)雜 度； 5 以對象為中心的設(shè)計可以幫助開發(fā)人員從靜態(tài)（屬性）和動態(tài)（方法）兩個方面把握問題，從而更好 的 實現(xiàn)系統(tǒng)； 6 通過對象的聚合可以在保證封裝與抽象的原則下實現(xiàn)對象在內(nèi)在結(jié)構(gòu)以及外在功能上的擴(kuò)充，從而實現(xiàn)對象由低到高的升級。 紹 地理信息系統(tǒng)（ 簡稱 為獲取、處理、管理和分析地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學(xué)科，近年來得到 廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展 17。 于 信息系統(tǒng) 的一類，它能運(yùn)作和處理地理參照數(shù)據(jù)。地理參照數(shù)據(jù)描述地球表面 (包括大氣層和較淺的地表下空間 )空間要素的位置和屬性，在 的兩種地理數(shù)據(jù)成分 ，一是 空間數(shù)據(jù)，與空間要素幾何特性有關(guān)；二是 屬性數(shù)據(jù)，提供空間要素的信息。 從技術(shù)和應(yīng)用的角度， 解決空間問題的工具、方法和技術(shù)；從學(xué)科的角度， 在地理學(xué) 、測量學(xué) 、地圖學(xué)和計算機(jī)科學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)第 2 章 相關(guān)技術(shù) 介紹 7 展起來的一門學(xué)科，具有獨(dú)立的學(xué)科體系；從功能上， 有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲、 顯示 、編 輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功能；從系統(tǒng)學(xué)的角度， 有一定結(jié)構(gòu)和功能，是一個完整的系統(tǒng) 6。 圖 成 向服務(wù) 體系結(jié)構(gòu) 面向服務(wù) 體系結(jié)構(gòu)（ 一個組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù) ）通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。接口是采用中立 方式進(jìn)行定義的，它應(yīng)該獨(dú)立于實現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在各種各樣的系統(tǒng)中的服務(wù)可以使用一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。 一 種 松耦合、 粗粒度服務(wù)架構(gòu)，服務(wù)之間通過簡單、精確定義接口進(jìn)行通訊，不涉及底層編程接口和通訊模型。 以看作是 B/S 模型、 術(shù)之后的自然延伸 。 可以根據(jù)需求通過網(wǎng)絡(luò)對松散耦合的粗粒度應(yīng)用組件進(jìn)行分布式 組合、 部署和使用。服務(wù)層是 基礎(chǔ)，可以直接被應(yīng)用調(diào)用，從而有效控制系統(tǒng)中與軟件代理交互的人為依賴性。 能夠幫助軟件工程師們站在一個新的高度理解企業(yè)級架構(gòu)中的各種組件的開發(fā)、部署形式，它將幫助企業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)者以更可靠、 更迅速、更具重用性架構(gòu)整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)。較之以往，以 構(gòu)的系統(tǒng)能夠更加從容地面對業(yè)務(wù)的急劇變化。 同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文 天津市 地下空間信息綜合 管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 8 圖 圖 章小結(jié) 本章詳細(xì)介紹了與本系統(tǒng)相關(guān)的主要技術(shù)，對 構(gòu)、面向?qū)ο缶幊獭?進(jìn)行了介紹 。第 3 章 系統(tǒng)需求分析 9 第 3 章 系統(tǒng)需求分析 統(tǒng)目標(biāo) 系統(tǒng)實現(xiàn)下列目標(biāo)： 1 制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)； 2 搭建與地下 空間 數(shù)據(jù) 庫 ， 包括地下管線數(shù)據(jù)庫、地下建（構(gòu)）筑物。輔助數(shù)據(jù) 包括 地形數(shù)據(jù)、規(guī)劃數(shù)據(jù)、審批數(shù)據(jù)、違法建設(shè)數(shù)據(jù)及各專業(yè)單位數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； 3 將現(xiàn)有管線數(shù)據(jù)整理入庫； 4 實現(xiàn)對地下 空間 信息的綜合管理和動態(tài)更新； 5 能夠?qū)齑鏀?shù)據(jù)實 現(xiàn)快速地對外查詢，檢索、分析和出圖； 6 實現(xiàn)為城市規(guī)劃、建設(shè)、測繪相關(guān)單位提供信息資源和技術(shù)查詢平臺； 7 實現(xiàn)為政府、管線權(quán)屬單位和各級領(lǐng)導(dǎo)提供決策、指揮、管理的科學(xué)依據(jù)。 最終實現(xiàn)對 地下空間數(shù)據(jù) 信息進(jìn)行有效管理、 展示 ，同時提供多種 統(tǒng)計查詢，輔助決策等功能。 統(tǒng)需求描述 下管線數(shù)據(jù)管理 需求描述 1 工作空間管理 ： 打開、關(guān)閉和保存工作空間。 2 圖層管理 ： 新加載矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)，建組合圖層、關(guān)閉組合圖層、顯示所有圖層、移除圖層、設(shè)置當(dāng)前圖層、選擇當(dāng)前圖層。 3 地圖操作 ： 地圖縮小、地 圖放大、地圖平移、地圖全圖、上一視圖、下一視圖。 4 要素選擇 ： 點選要素、多邊形選擇要素、清除選擇。 5 數(shù)據(jù)編輯控制 ： 開始編輯、編輯回退、編輯重做、保存編輯、結(jié)束編輯。 6 設(shè)置比例尺 ： 對當(dāng)前顯示的圖形自定義設(shè)置比例尺。 7 添加標(biāo)注 ： 添加點、線、面，添加扯旗標(biāo)注、屬性標(biāo)注、任意標(biāo)注、扯線標(biāo)注、坐標(biāo)標(biāo)注、十字絲，編輯標(biāo)注符號，選擇要素，刪除要素，修改標(biāo)注，同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文 天津市 地下空間信息綜合 管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 10 清除所有標(biāo)注。 8 符號設(shè)置 ： 提供管線數(shù)據(jù)、建構(gòu)筑物數(shù)據(jù)的符號化顯示，將管線數(shù)據(jù)和建構(gòu)筑物中的點、線用相應(yīng)的點符號、線符號、面符號表示出來。 9 調(diào)圖 ： 線緩沖調(diào)圖、矩形調(diào)圖、多邊形調(diào)圖、圖幅調(diào)圖、道路調(diào)圖、取消局部調(diào)圖、坐標(biāo)調(diào)圖。 10 導(dǎo)出數(shù)據(jù) ： 將指定范圍內(nèi)的管線數(shù)據(jù)輸出為圖片格式；按圖幅導(dǎo)出 照圖幅導(dǎo)出為 式。 11 數(shù)據(jù)備份 ： 將指定范圍內(nèi)的管線數(shù)據(jù)輸出為 式。 12 鷹眼 ： 為了可以使用戶方便地觀察一個目標(biāo)（或區(qū)域）在整個天津市范圍的地理位置，用矩形標(biāo)識要觀察目標(biāo)（或區(qū)域）在城市中的概略地理位置，這相當(dāng)一個 鷹眼 ，始終聚焦在某一個矩形區(qū)域。這樣很方便用戶從整體地圖上控制地圖的顯示范圍。 13 管線監(jiān)理檢查 ： 包括 管線數(shù)據(jù)預(yù)檢查、檢查規(guī)則定義、管線數(shù)據(jù)監(jiān)理檢查、管線數(shù)據(jù)成圖、碰撞分析、一致性檢查、錯誤信息標(biāo)注等。 14 管線接邊檢查 ： 數(shù)據(jù)在入庫時必須進(jìn)行接邊處理，檢查兩圖形數(shù)據(jù)接邊處之間的管線屬性數(shù)據(jù)是否一致，接邊點的坐標(biāo)是否一致。 15 管線數(shù)據(jù)入庫 ： 主要對監(jiān)理檢查和轉(zhuǎn)換后的單工程管線數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫。 16 輸出指定范圍數(shù)據(jù) ： 監(jiān)聽業(yè)務(wù)系統(tǒng)，獲取登記號，保存查詢范圍到數(shù)據(jù)庫 。 17 管線數(shù)據(jù)編輯 ： 添加管點、管線，刪除管點、管線，打斷管線，合并管線，移動到歷史管點層，移動到歷史管線層，移動到 層，移動到 動到交叉點層，移動到交叉線層，添加規(guī)劃管點，添加規(guī)劃管線。 下建 (構(gòu) )筑數(shù)據(jù)管理 需求描述 1 自定義檢查規(guī)則 ： 對要檢查的建構(gòu)筑物數(shù)據(jù)選定檢查規(guī)則，進(jìn)行入庫檢查。 2 建構(gòu)筑物監(jiān)理檢查 ： 根據(jù)建（構(gòu)）筑物數(shù)據(jù)檢查規(guī)則對 待 入庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)檢查和監(jiān)理檢查，預(yù)檢查主要對提交的建構(gòu)筑物數(shù)據(jù)進(jìn)行表結(jié)構(gòu)檢查；然后根據(jù) 用戶制定的 檢查規(guī)則進(jìn)行監(jiān)理檢查，輸出檢 查結(jié)果報表，此功能提供監(jiān)理檢查界面，用戶可以自定義監(jiān)理檢查規(guī)則， 系統(tǒng)可以保存檢查記錄。 3 建構(gòu)筑物數(shù)據(jù)入庫 ： 對監(jiān)理檢查和轉(zhuǎn)換后的建構(gòu)筑物 合格 數(shù)據(jù) 進(jìn)行成圖并入庫。 下空間查詢統(tǒng)計 需求描述 第 3 章 系統(tǒng)需求分析 11 1 屬性查詢 ： 查詢用戶點擊的管線的屬性信息 。 2 框選查詢 ： 查詢用戶指定矩形區(qū)域內(nèi)的管線屬性信息 。 3 圓選查詢 ： 查詢用戶指定圓形區(qū)域內(nèi)的管線屬性信息 。 4 條件查詢 ： 根據(jù)用戶指定的某個單一條件進(jìn)行查詢，并對查詢結(jié)果以列表展示 。 5 詢 ： 根據(jù)用戶指定的多種查詢條件進(jìn)行組合查詢，并對查詢結(jié)果以列表展示 。 6 區(qū)域統(tǒng)計 ： 對用戶選擇的矩形區(qū)域內(nèi)的管線長度、管線數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，并輸出統(tǒng)計圖表。 7 圖幅統(tǒng)計 ： 對用戶選擇的圖幅內(nèi)的管線長度、管線數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，并輸 出統(tǒng)計圖表。 8 計 ： 根據(jù)用戶指定的多種查詢條件進(jìn)行組合查詢，并對查詢結(jié)果輸出統(tǒng)計圖表。 下空間分析 需求描述 1 距離量算 ： 計算 兩點間 直線距離 。 2 模型量算 ： 計算管線和建構(gòu)筑物上的各點間直線距離 。 3 模型地面量算 ： 管線或建筑物模型上選中一點，地面上選中一點，計算兩點間直線距離 。 4 面積量算 ： 計算指定區(qū)域內(nèi)的地表面積、投影面積 。 5 體積量算 ： 根據(jù)指定深度，計算選定區(qū)域內(nèi)的體積 。 6 角度量算 ： 選擇兩點，計算偏北角 。 7 地形斷面分析 ： 指定一個斷面，顯示該斷面下的地形起伏 。 8 剖面 分析 ： 根據(jù)斷面，顯示選定斷面下所有管線的深度、位置和管徑信息 。 9 水平凈距分析 ： 選中兩條管線，計算水平方向距離，并判斷是否符合國家規(guī)范 。 10 垂直凈距分析 ： 選中兩條管線，計算交叉的管線在垂直方向上的間距，并判斷是否符合國家規(guī)范 。 11 爆管分析 ： 燃?xì)夂徒o水管線發(fā)生爆管后，在管線上選中爆管位置，設(shè)定影響半徑，搜尋設(shè)定范圍內(nèi)所有相關(guān)閥門設(shè)施 。 12 碰撞分析 ： 選中兩條管線，計算管線與管線之間的水平凈距和垂直凈距，并判斷是否符合國家規(guī)范 。 13 連通分析 ： 分析指定兩條管線是否連通 。 14 最短路徑分析 ： 分析 兩點城市道路上的最短路徑 。 同濟(jì)大學(xué)碩士學(xué)位論文 天津市 地下空間信息綜合 管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 12 15） 開挖分析 ： 任意形狀的開挖分析，開挖對地下管線的影響情況，查詢受影響的管線，可以計算開挖土石方量 。 下空間輔助決策 需求描述 1 選線分析 ： 確定一條管線起止點位置和起止埋深，計算和一定范圍內(nèi)的管線的水平和垂直凈距，判斷是否符合規(guī)范，并給出建議 。 2 相關(guān)性分析 ： 選擇一條管線，能分析出該線路周圍的地下管線與地鐵線路各面的最短（大）水平間距、垂直間距，能夠給出相關(guān)建議 。 3 指標(biāo)預(yù)審 ： 根據(jù)地下空間規(guī)劃指標(biāo)體系的內(nèi)容，進(jìn)行基于經(jīng)濟(jì)條件和工程條件多方面、多要素的地下空間規(guī)劃 指標(biāo)預(yù)審工作，判斷地下空間工程是否符合各種規(guī)范要求 。 4 方案對比 ： 通過方案疊加、雙屏展示、對比分析等功能實現(xiàn)對地下空間規(guī)劃設(shè)計方案對比工作 。 5 規(guī)劃核對 ： 根據(jù) 地下建（構(gòu)）筑物 規(guī)劃許可總平面圖及審批結(jié)果，進(jìn)行建筑工程竣工成果與規(guī)劃許可總平面圖進(jìn)行比對，得出規(guī)劃核對結(jié)果 。 統(tǒng)管理 需求描述 1 角色管理 ： 添加、刪除用戶，對用戶信息進(jìn)行編輯等 。 2 權(quán)限管理 ： 管理員對普通用戶根據(jù)部門進(jìn)行分組，對不同部門下的不同用戶進(jìn)行功能權(quán)限設(shè)置，如果用戶未被授權(quán)某功能，則該用戶不能使用此功能；由于對于數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù) 的全部操作都體現(xiàn)在對各粒度功能的操作，所以在此數(shù)據(jù)權(quán)限的管理通過功能權(quán)限管理體現(xiàn)。 3 權(quán)限組管理 對不同的部門分配不同的權(quán)限。 4 日志管理 ： 記錄登陸人員姓名、 陸時間、所做操作進(jìn)行記錄，對于數(shù)據(jù)編輯、入庫、查詢可以較為詳細(xì)的描述用戶所進(jìn)行的操作。 5 數(shù)據(jù)入庫管理 ： 數(shù)據(jù)庫管理包括兩個方面： 一是 前臺的數(shù)據(jù)維護(hù)，包括對數(shù)據(jù)操作進(jìn)行日志記錄，以及對數(shù)據(jù)操作進(jìn)行權(quán)限分配、空間數(shù)據(jù)導(dǎo)出備份；二是 后臺數(shù)據(jù)庫維護(hù)，后臺數(shù)據(jù)庫維護(hù)在前臺和客戶端不體現(xiàn)，是通過數(shù)據(jù)庫管理員直接在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端進(jìn)行的一些工作 。 統(tǒng)用例總體說明 統(tǒng)用例基本情況說明 第 3 章 系統(tǒng)需求分析 13 系統(tǒng)管理用例組包括 用戶權(quán)限分配 ， 系統(tǒng)維護(hù) 等功能。地下管線數(shù)據(jù)管理、地下建（構(gòu)）筑物數(shù)據(jù)用例組提供對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理功能。地下空間查