东莞市截污管网数字化管理系统V.docx
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东莞市截污管网数字化管理系统V.docx
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东莞市截污管网数字化管理系统V
东莞市截污主干管网数字化管理系统
建设方案
目录
1引言3
2项目背景及需求分析3
3系统建设的目标5
4项目建设的指导思想6
5系统建设的原则6
6数据分析8
6.1数据来源8
6.2数据的分层9
6.3数据库结构9
7系统总体设计12
7.1技术设计依据12
7.2系统技术路线及选型分析13
7.2.1操作系统13
7.2.2数据库平台13
7.2.3GIS软件平台14
7.2.4体系架构15
7.2.5开发方法15
7.2.6系统运行环境16
7.3技术设计方法16
7.3.1充分、细致的调查研究17
7.3.2协调关系,统一安排17
7.3.3重视数据库建立工作17
7.3.4标准化问题17
7.3.5数据结构的合理性18
8系统特点18
9系统功能19
9.1基础信息管理19
9.1.1元数据库管理19
9.1.2地图管理24
9.2排水管网管理27
9.2.1管网管理27
9.2.2管网分析28
9.3排水设施管理33
9.3.1基础设施管理33
9.3.2排水设施分析33
9.3.3泵站管理34
9.3.4污水处理厂管理37
9.4系统管理38
9.4.1配置管理38
9.4.2常用工具39
9.4.3快速定位39
10.项目预期成果40
11.进度计划41
12.经费预算41
1引言
随着我国经济的飞速发展、城市化步伐的加快以及城市规模的扩大和现代化程度的不断提高,作为城市重要基础设施的排水管线也越来越密集和庞杂。
城市排水系统是影响城市正常运转和生态环境的重要基础设施,是城市的主要脉搏之一,与城市的水环境状况、居民的财产生命安全直接密切相关。
在进行城市排水管线规划、设计、施工和管理工作中,如果没有完整准确的城市排水管线及市政设施的基础资料,科学管理、高效办公就无从谈起。
在当今社会,城市信息化已成为社会发展的必然趋势,而数字化又是信息化的基础,伴随信息技术和社会经济的高速发展,数字城市的建设工程也越来越现实地走进城市发展建设的日程中。
近年来,人们从城市可持续发展的角度考虑,认识到必须采用地理信息系统技术、网络技术和数据库技术,建立一套集城市排水管线及相关设施的资料输入、编辑、分析、输出、管理于一体的排水管线及设施管理系统,为城市排水管线及设施的日常规划、设计施工、统计分析、发展预测提供可靠的科学依据,从而彻底改变传统的排水管线及设施管理模式。
2项目背景及需求分析
东莞市截污主干管网布局从城市总体规划、远期发展规划,以及建设条件、建设投资、地理和气候条件、社会影响、生态影响等各方面因素综合考虑,并根据排污口情况,截污主干管沿我市主要河涌和主干道路敷设,要求达到“近期全市污水处理率达到78%,其中市区达70%,寒溪河流域达75%,石马河流域达80%,南畲朗排渠达85%,挂影洲中心涌达75%”的目标。
全市截污主干管网工程共有35项,远期规模一次性建设,总里程863.96公里,日收集总规模约578.5万吨,分三批进行建设,服务范围覆盖全市32个镇街、松山湖产业园区以及东莞生态园。
主要采用玻璃钢夹砂管、HDPE管、U-PVC双壁波纹管、钢筋混凝土衬胶管等管材;根据我市水文、地质和地形地貌实际情况,设计上主要采取大开挖、支护(钢板桩支护和拉森钢板桩支护)开挖和顶管施工方案;配套污水中途提升泵站共37座,设计总功率约为5200kw。
首批15项工程长约344.25公里,日收集总规模约257万吨,于2006年3月完成招标;第二批15项工程长约354.44公里,日收集总规模约255.5万吨,于2006年11月完成招标。
第三批5项工程长约133.34公里,日收集总规模约66万吨,已于2007年11月完成招标。
全市35项截污主干管工程截止目前总里程共计867.96公里,含污水提升泵站37座,近期污水收集总规模为221.5万吨/日。
截止今年十月累计完成管道里程739.05公里,占总里程的85.41%,完成泵站主体工程35座,基本建成项目24项。
其中首批15项截污主干管工程总体进度92.73%,除南畲朗项目外,其余项目基本建成并通水运行,凤岗竹塘、长安三洲、东城牛山等项目已完成所有施工收尾工作;第二批截污主干管工程总体进度89.46%,基本建成9项,除长安三洲、企石镇项目外均已通水运行,清溪厦坭、中堂项目已完成所有合同工程量。
第三批截污主干管工程总体进度55.53%,石龙项目已完成,寮步项目已局部通水运行,东坑项目近期可局部通水运行,待截污主干管网工程全面建成投入使用后,截污效果会显著提高。
另外,东莞截污次支管网建设前期工作已经启动,全市污水处理工程规划修编工作正在统筹规划中,将为各镇街开展截污次支管网的建设详规提供指引。
按照次支管建设原则,部分镇街及园区已相继启动次支管工程建设,部分已完成分路段次支管的施工及管材招标工作。
其他镇街截污次支管项目建设也计划在全市次支管网工程建设规划出台后加快开展。
总之,东莞市截污主干管网大部分已建成并投入使用,由于各种原因,作为城市基础设施重要组成部分的地下管线,在管理上存在各单位各自为政、资料散失、情况不明的现象,严重滞后于城市的发展,在截污主干管工程建设期间也发生过由于对地下情况不明而挖断地下管线造成停水停电的事件,给城市发展和人民生命财产造成了极大的损失。
因此,建立我市截污主干管网数字化管理系统,实现资源共享显得尤为迫切和必要。
系统将利用GIS技术、计算机技术、网络技术、数据库技术,对全市截污主干管工程全部排水管线(自流排污管线、压力排污管线等)及设施(污水井、泵站、污水处理厂等)等以信息化手段获取和存储,对其进行查询统计、编辑、输出、更新等管理。
主要用途如下:
(一)作为镇街管网养护的基础数据库。
全市截污主干管网建成后,所属镇街负责管网养护的监管与实施,今后建成的全市截污主干管网数字化管理系统将有利于各镇街准确开展管网养护工作,及时了解地下管网情况。
(二)作为市水务部门审核生活污水排放接入审批资料。
目前我市生活污水排入接入污水处理厂的制度尚未完善,而全市截污主干管网数字化管理系统则为生活污水排放接入审批提供依据。
(三)作为全市次支管网建设的依据。
全市次支管网工程是全市截污主干管网工程的延伸,全市截污主干管网数字化管理系统给全市次支管网工程建设提供依据。
3系统建设的目标
本项目集城市基础地形数据和城市排水管线及设施数据管理于一体,是城市信息化建设的重要基础工作之一。
本项目建设不仅能提高东莞市排水管线规划管理的现代化水平,也将为东莞各行各业提供基础、及时和准确的城市空间地理信息,满足各类基于空间地理信息的应用需求。
在为社会和公众提供空间地理信息服务的同时,还能为政府的各类科学决策提供支持。
根据东莞市水务部门对城市排水管线及设施管理的需求,以及城市信息化、数字化发展的趋势,东莞市截污主干管网数字化管理系统建设的总体目标是:
1)建立完善的全市截污主干管网空间数据库,实现各类信息的数字化存储,作为各镇街管网养护的基础数据,为市水务部门审批生活污水排放接入提供基础数据资料,作为全市次支管网建设的依据。
2)建立东莞市截污主干管网数字化管理系统,该系统汇集各类排水管线及设施和基础地形等综合信息,实现各部门对这些信息的共享。
系统具有用户及权限管理、数据输入、数据编辑、属性查询、数据统计、综合分析、资料输出、数据更新等多种功能。
3)建立城市排水管线及设施数据的更新机制,实现城市排水管线及设施信息的动态管理,为城市规划、建设及各有关单位提供决策依据和服务,为市政规划、改扩建决策提供技术支持。
4项目建设的指导思想
1)在项目建设中认真贯彻落实中华人民共和国标准、主管部委颁发的相关的规程、标准、规范、办法及广东省地市建设行政主管部门下发的相关文件和规定。
2)以国家和广东省地市信息化建设总体思路为理论依据,紧密结合城市排水管线信息化建设的具体情况和实际需求进行设计。
3)以先进的计算机、网络和软件技术为支撑,以发挥系统整体效益为重点,提高管线信息化建设的科技含量。
开拓设计理念,采用超前、创新的设计,使其在较长的时间内不落后,达到高起点,高标准。
4)建立切实可行的数据更新机制,实现排水管线数据的动态管理。
实现城市排水管线信息从规划设计、竣工测量、数据更新的全过程动态管理,可实现管线数据管理、管线审批业务管理、辅助分析决策、管线数据服务以及管线数据动态更新等目标。
5)具备数据采集、处理、统计分析、查询功能。
采用最优化的算法和程序代码结构,最大限度的提高软件的响应时间。
系统模块设计满足标准化、模块化、
通用化标准。
6)在技术和系统容量上留有充分的扩展余地,在较长时间内保持系统的先进性,满足城市管线信息化建设可持续发展的需要。
7)系统从数据精度、数据质量、系统运行响应时间上满足系统性能要求,空间数据具备相应比例尺地图的精度指标,地理要素的内容以及数据结构能满足各子系统功能要求,属性数据完整、正确。
8)从技术和管理体制上保障信息的共享和综合利用,保障系统建设的整体性、实用性、先进性、安全性、开放性、可扩展性和连续性,保证管线信息化系统持久的生命力。
5系统建设的原则
运用国内外成熟、先进的GIS及计算机技术,把握信息化发展的大趋势,结合城市的实际情况、特点、使用需求及对未来发展的要求,系统建设应遵循先进性、实用性、标准性、开放性、安全性、稳定性、扩展性等原则。
1)先进性
本系统采用GIS业界具有行业领先水平的海量空间数据库管理技术和最先进的图形处理优化技术,结合Windows系统的最新发展潮流和计算机技术的发展方向,确保了系统运行的高效率。
基于这些基础建立的系统,不仅保证在现阶段技术的领先地位,而且为今后留下了足够的发展空间。
2)实用性
系统要以满足市水务部门为完善生活污水排放接入审批制度提供参考资料以及市政设施管理需求等业务工作为原则,注重系统的实用性和操作的便捷性,应采用成熟和高效的GIS技术,采用人性化的操作方式,一切从用户的实际需求出发,贴身定制,确保系统能够尽快地投入实际应用。
系统界面设计友好、便捷,系统的各项操作简便、灵活,使用方便。
3)标准性
本系统将严格按照现有的国家标准和行业标准进行系统开发和数据生产。
系统提供符合国标和行业标准的图例图示编码库,可直接调用,同时还可根据需要制定自己的行业标准图例补充到符号库中。
4)开放性
本系统应提供用户定制模块,实现我市特性化的功能管理。
本系统要求实现跨操作系统平台部署。
在数据管理方面,本系统要求采用的GIS空间数据引擎服务,结合网络数据库服务器,实现分布式数据管理和共享,并支持无限制的数据存储和查询,真正实现网络环境下的海量空间数据管理。
本系统应提供丰富的和各主流GIS平台数据或者CAD系统的图形数据的格式转换接口,实现数据来源的多样化选择。
5)安全性
城市市政数据是城市的基础信息,数据的安全性最为重要,系统的网络配置和软件系统应充分考虑各种数据与资料管理的保密与安全。
并且在数据更新手段上,采用事务单元处理和数据库记录操作锁定功能,保证系统在多用户并行操作时数据的安全性。
利用本系统的专用安全机制和备份功能,可以确保系统的数据安全性。
在网络版系统中充分考虑到系统安全管理的要求,应专门定制用户管理模块,实现用户权限控制和数据访问控制。
由系统管理员按照用户的管理需求,分配多种级别的权限,相应权限的用户,只能在其允许的范围内,实现数据的检索或维护操作。
6)稳定性
本系统严格按照国家计算机软件项目管理规范进行开发和质量保证工作,系统在提交用户之前应进行严格的测试,保证系统在运行、维护等方面的高稳定性。
7)扩展性
系统的软硬件应具有扩充升级的余地,保护以往的投资,能够适应网络及计算机技术的迅猛发展和需求的不断变化,使系统中的信息资源具有长期维护使用能力,使系统的升级和维护更加方便。
6数据分析
数据(包括空间信息和属性信息)是东莞市截污主干管网数字化管理系统的基础,建立好市政设施数据库是系统有效运行的前提条件。
本系统涉及的数据包括基础地形数据、排水管线数据和设施数据。
6.1数据来源
①基础地形数据,是城市最基本的地理信息,包括各种平面高程测量控制点、建筑物、道路、水系、境界、地形、植被、地名以及某些属性信息等,用于表示城市的基本面貌并作为各种专题信息空间定位的载体。
地形数据通过国土规划等部门提供的电子地图数据转换加工而得到,相应设施物的属性可以按照具体的管理要求进行扩展。
②排水管线数据,由我局提供纸质管线数据,覆盖主干管线总长约867.96公里,需要中标实施人进行数字化处理工作。
③设施数据,是指需要系统管理的各类排水设施,包括:
泵站、污水处理厂等。
各类设施数据也由我局提供相关纸质资料,再交由中标实施人数字化处理。
在整合基础地形数据、排水管线数据和市政设施数据的基础上建立城市地形、排水管线及设施综合数据库。
6.2数据的分层
各类数据采用分层办法存储。
分层有利于数据管理和对数据的多途径快速检索与分析。
数据分层的原则为:
①同一类数据放在同层;
②相互关系密切的数据尽可能放在同层;
③用户使用频率高的放在主要层,否则放在次要层;
④某些为显示绘图或控制地名注记位置的辅助点、线、面的数据,应放在辅助层。
对于地形信息,通常按区域、控制点、主要建筑物、次要建筑物、道路、水系、境界、地貌、植被、注记等分层。
对排水管线信息,将按管线种类进行分层。
对于排水设施信息,将按不同的设施进行分层,主要分成泵站、污水处理厂等。
如有特殊要求,还可按要求进行分层。
6.3数据库结构
数据库结构以满足东莞市截污主干管网管理工作为主,根据实际情况和系统的需要,系统的数据库结构设计如下:
6.3.1排水管线库结构
⑴管线库结构
字段名
字段类型
备注
管线编码
数值型(12)
不能为空
起点编码
数值型(12)
不能为空
终点编码
数值型(12)
不能为空
起点高程
数值型(8.3)
终点高程
数值型(8.3)
起点埋深
数值型(8.3)
终点埋深
数值型(8.3)
管线性质
字符型(12)
管径
数值型(6)
沟截面宽高
字符型(16)
材质
字符型(8)
所在道路
字符型(12)
建设时间
日期型
(自定义结构)
备注
字符型(32)
⑵管线点库结构
字段名
字段类型
备注
编码
数值型
不能为空
管线性质
字符型(12)
不能为空
节点性质
字符型(10)
地面高程
数值型(12.3)
所在道路
字符型(12)
建设时间
日期型
管道淤积
字符型(10)
管道质量
字符型(10)
排水量
数值型(8.3)
单位名称
字符型(20)
(自定义结构)
备注
字符型(32)
6.3.2排水及市政设施库结构
⑴泵站库结构
字段名
字段类型
备注
编码
数值型(10,0)
名称
字符型(20)
所属管道系统
字符型(20)
可选
水泵数量
数值型(3,0)
可选
地面标高
数值型(8,3)
可选
单机容量
数值型(8,3)
可选
运行模式
字符型(8)
可选
启用水位
数值型(4,0)
可选
最高水位
数值型(4,0)
可选
停泵水位
数值型(4,0)
可选
最低水位
数值型(4,0)
可选
结构形式
字符型(16)
可选
进水管底标高
数值型(8,3)
可选
出水管底标高
数值型(8,3)
可选
所在位置
字符型(32)
(其它自定义字段)
备注
字符型(20)
⑵污水处理厂
字段名
字段类型
备注
编码
数值型(10,0)
企业名称
字符型(20)
企业地址
字符型(32)
企业法人
字符型(16)
联系电话
字符型(32)
法水处理方法
字符型(32)
排水去向
字符型(20)
开业时间
日期型
年运行天数
数值型(10,0)
污水处理能力(吨/日)
数值型(10,3)
污水处理量(万吨)
数值型(10,3)
污水再用量(万吨)
数值型(10,3)
(其它自定义字段)
备注
字符型(20)
⑶河道库结构
字段名
字段类型
备注
编码
数值型(10,0)
名称
字符型(20)
正常水位
数值型(8.3)
警戒水位
数值型(8.3)
宽度
数值型(8.3)
备注
字符型(20)
⑷建筑物库结构
字段名
字段类型
备注
序号
数值型(10.0)
索引号
名称
字符型(32)
材质
字符型(8)
楼层
数值型(4)
所属单位
字符型(32)
施工单位
字符型(32)
所在位置
字符型(16)
建设时间
日期型
备注
字符型(20)
注:
以上库结构可以按照需求进行扩充,在系统提交时的库结构按照最终需求分析的结果确定。
7系统总体设计
7.1技术设计依据
(1)《1:
10000基础地理信息更新与建库技术指南》(国家测绘局颁布)
(2)《1:
500、1:
1000、1:
2000地形图数字化规范》(GB/T17160-2008)
(3)《1:
500,1:
1000,1:
2000地形要素分类与代码》(GB/T13923-2006)
(4)《1:
500,1:
1000,1:
2000地形图图式》(GB/T20257.1-2007)
(5)《城市分类与规划建设用地标准》(GBJ137-90)
(6)《城市地理要素——城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管理编码结构规则》(GB/T14395-93)
(7)《国家城市测量规范》(CJJ8-99)
(8)《城市地下管线探测技术规程》(CJJ61—2003J271-2003)
(9)《中华人民共和国标准软件产品开发文件编制指南》
(10)《城市基础地理信息系统技术规范》(CJJ100-2004)
(11)《城市地理信息系统设计规范》(GB/T18578-2008);
(12)《中华人民共和国标准计算机软件开发规范》
(13)《测绘产品检查验收规定》(CH1002-95)
(14)《测绘产品质量评定标准》(CH1003-95)
(15)《数字测绘产品检查验收规定和质量评定》(GB/T18316-2001)
7.2系统技术路线及选型分析
7.2.1操作系统
基于跨平台考虑,建设东莞市截污主干管网数字化管理系统,在操作系统选型方面,根据性能价格比和实际需求,可选用Microsoft的系列产品MicrosoftWindows系列产品或红旗Linux、RedHat甚或IBMAIX\HP-UX等操作系统。
7.2.2数据库平台
系统的核心是数据,所以对海量数据进行安全、有效地存储是整个信息系统建设的重要一环。
东莞市截污主干管网数字化管理系统的数据服务由专门的数据库服务器提供,由客户机实时访问这些数据。
目前支持这种模式的数据库有Oracle、SQLServer、SyBase、Informix等。
根据系统建设的要求,考虑到系统运行涉及大量矢量、栅格地图,为有效管理海量空间信息及其属性信息,初步确定选用国际流行的数据库Oracle10g或SQLServer,它能够在效率、速度、稳定性、安全性等方面达到系统要求。
7.2.3GIS软件平台
综合管线地理信息管理系统是GIS技术的一个很重要的应用领域,建立这样的系统对于底层的GIS技术,有其特殊的要求,关键技术的优劣,关系到系统运行的效率、功能和可扩展性。
不同的GIS软件平台有不同的特性和优势。
随着计算机硬、软件技术的飞速发展,促使GIS软件朝着实用化方向迅速发展。
商品化的GIS软件已达一百多种。
不同的GIS软件平台,对软、硬件配置要求不同,对使用及维护人员要求也不同。
选择GIS软件平台,以满足需要为前提,注重其实用性和经济性。
因此,采用的GIS平台应具备以下特点:
①完整的地理信息平台
GIS作为一个可伸缩的平台,无论是在桌面、服务器、野外还是通过Web应用,为个人用户也为群体用户提供GIS的功能。
它具有一套从低到高、可无缝扩展的GIS平台系列产品。
它包含了四个主要的部署GIS的框架:
桌面GIS——专业GIS应用的软件包,用于处理日常数据的维护;
服务器GIS——用于网络(包括Web)服务;
移动GIS——支持手持PDA以及嵌入式设备和嵌入式操作系统;
开发GIS——为开发者提供的用于扩展GIS桌面,定制基于桌面和基于Web的应用,创建移动解决方案的组件;
②功能强大
GIS平台应具有强大的空间分析和空间数据处理功能,具有完整的空间数据模型及空间分析等功能,使得应用系统可以为相关部门和领导提供了科学的计算结果和决策依据。
能够支持超大数据量的存储和用户对响应效率的需求。
支持广泛的数据格式,兼容性好。
③标准、开放和互操作性
GIS平台产品应建立在一系列行业标准和开放的IT技术基础之上,保证基于其所构建的应用系统的技术先进、标准开放和可持续发展。
④技术成熟、安全稳定
平台软件是系统的基础,GIS平台的安全稳定直接决定着整个系统工程的稳定性。
⑤操作简便、易于开发、GIS厂商服务到位
GIS平台软件不仅要有着完善的可扩展的体系结构,而且在保留原来强大功能的基础上,界面风格更加简单友好,易于开发、使用。
同时,针对本项目可能的特殊需求,GIS原厂商要能提供相应的定制服务。
基于以上考虑,同时从控制项目经费出发,本项目从数据生产、属性数据录入、图像处理、输出图集以及建库和信息管理系统开发全过程等都优先选用已在国内多个城市有无数给排水管理系统成功应用案例的优秀国产自主创新GIS平台软件产品,如SuperMap、MapGIS等。
7.2.4体系架构
系统拟采用目前先进的、成熟的企业级技术架构(JavaEE架构、SOA架构),进行基于组件或面向服务的架构体系开发,以保证平台的先进性和适应性、可扩展性、跨平台性,注重体系架构的兼容性和集成性。
经过大量工业实践的,技术成熟,有大量的辅助解决方案供参考与借鉴的企业级应用技术,是构建电子政务基础平台的重要基础。
如应用门户技术提供个性化和适应性接口;应用工作流技术实现电子政务业务处理和规划审批;应用跨平台数据、信息交换技术实现信息共享;应用全文检索技术高效率的获取所需信息等。
7.2.5开发方法
拟利用GIS组件接口和服务式GIS平台开发本系统,完全符合当前流行的技术开发模式。
组件GIS技术和服务式GIS技术是新一代GIS的重要基础,它把GIS的功能适当抽象,以组件形式供开发者使用,同时,服务式GIS完全遵循SOA架构体系规范,为管网数据共享交换提供了技术保障,这是许多传统GIS工具无法比拟的优点。
7.2.6系统运行环境
7.2.6.1硬件配置
系统硬件平台是支持系统高效、安全、稳定运行的基础设施,它的使用寿命是最长的,而且
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