广西北海市城市建设管理信息系统的开发及应用

从1994年1月，我们承担了建设广西北海市城市建设管理信息系统的技术开发项目，项目总投资近250万元，工期四年。
北海市城市概况
北海市是中国最早的十四个沿海开放城市之一，位于广西壮族自治区南部、 南中国海北部湾东北岸,其地理位置为东经199°06′，北纬21°29′，东与广东省接壤，南与海南省隔海相望，北靠大西南云贵川诸省，是中国大西南最便捷的出海通道。北海市辖一县（合浦县）三区（海城区、银海区、铁山港区），土地总面积3337平方公里,其中市区957平方公里；海岸线全长500公里。全市现有总人口130万，其中市区48万人。
北海市全市南北西三面环海，南北狭、东西长，地势起伏不大，自北向南倾斜，北部沿海受潮汐切割，陡坡较多，南部沿海以海潮淤积为主，半岛西端的冠头岭和市区东北角牛尾岭水库附近的草花岭高程海拔100米以上，为半岛最高点，其余大陆主要台地高程在10～20米之间（黄海高程系统）。
城市的建设和发展
自改革开放以来，北海市的城市建设发展迅速，特别是自1992年5月，党中央作出了"要把广西建成大西南的出海通道"的重大战略决策。北海以此为契机，通过实施区域经济合作、内引外联、土地成片开发等发展战略，实现了高速度发展。在很短的时间内，北海已从一个经济落后的边陲小镇一跃成为中等规模的现代港口城市。
大规模、高速度的城市基础设施建设，使城市面貌发生了翻天覆地的变化。北海市区人口由84年的二十万增至94年的四十五万；建成区面积由84年的9.3平方公里增至94年的25.6平方公里；1984年初，城市道路总长35公里，总面积42.3万平方米，最宽路40米，而1994年，城市道路总长195公里，总面积370万平方米，最宽路120米；日供水由84年的3万立方米增至
94年的16.7万立方米；城市供水管道总长148公里，城市排水管道总长169公里，其中50%以上是1990年以后修建的。
系统总体目标和结构
依据对北海市城市建设各行业进行的调查与需求分析，确定北海市城市建设信息管理系统的总体目标是：采用GIS应用技术，以城市地理空间（主要是道路）为基本框架,建立承载北海市城建基础设施信息的空间数据库。通过对图形信息和属性文字信息进行输入、查询、分析、维护、输出等数据操纵，动态科学的管理城建基础设施，为北海市的城市规划、建设和管理部门提供准确、有效的信息，为管理部门的日常工作服务，为各级领导提供辅助决策支持。
总体结构如下图所示： 

应用系统
城建基础设施空间数据库
北海市基本地理数据库
GIS软件平台及开发工具
计算机硬件及系统软件
北海市基本地理数据库

地理背景作为所有专业数据的定位标志。7个应用子系统共享。
1.地理背景的图形数据
2.地理背景的属性数据
城市建设基础设施空间数据库
由各专业图形信息及其属性信息建立各子系统的空间数据库，是北海城市建设信息系统建设中重要的基础工作。图形要素及其属性的设置一方面要确切地描述客观事物，另一方面要充分考虑后期软件开发工作的需求，确保设计功能的全面实现。我们对每一个图形要素认真选取其拓扑类型，设置的属性除了包括本图素的类型、性质、作用和建设属性外，还包括与其他有关图素之间的相关关系和结构关系的属性。
1.城市道路系统
2.供水管网
3.排水系统
4.路灯系统
5.公交系统
6.环卫系统
7.煤气管网
应用设计特点
按当前国际流行的软件设计风格，总体设计的应用模型控制界面，界面控制应用模块。用户完全通过界面的交互操作来控制应用模块调用信息系统的功能。结构层次清晰。应用模型、界面、应用模块完全统一。七个系统的界面，除一些特殊部分外，完全统一，操作过程亦一致，大大方便用户的上机。
应用功能设计
1.系统设置
某系统运行时可以任意切换到另一应用系统，当本系统的环境（例如改 变比例尺）变量变化时, 要求及时维护修改及切换。
2.图形视窗目标确定及显示管理
利用系统平台提供的DCE命令开发以下功能：
. 目标选择
可任意选择应用系统的目标（Feature class）以及可标注的属性进行显示，线型及颜色可同时选定。
. 视窗
可建立参考视窗（缺省主视窗）以外的三个辅助视窗，视窗中显示的内容可同亦可不同。
. 中文化的界面及提示
所有的界面标注、信息提示、视窗中目标属性的标注均为中文化。
3. 对图文的查询检索及报表输出
按系统总体设计要求的功能，模块化编程，检索模块要适合于多次反复追索查询及组合属性查询、空间查询的要求。
查询及报表由四部分组成，即属性查询、空间查询、相关查询及报表。
. 属性查询：
对任一目标的属性，设置一种或多种查询限制条件，由这些限制条件求出该目标（Feature class）中的一组（个）对象，并可对该组对象进行再查询，其限制条件的范围由该组对象的极值给出，由用户选择这个范围内的值做为检索限制条件，以此多次逼近要查询到的目标对象。被查到的对象应能以不同的颜色在图中显示以示区别。充分地使图数达到一种图→数→图→…链式结合与关连。
. 空间查询
有多边形及点方式两种。对多边形方式，能够在视图区域内设置任意多边形，对圈住的对象进行分类，自动筛选出用户所设定（当前目标）的对象，并设置改变显示颜色。这组对象还可作为中间结果而用其他方式。例如，属性查询方式继续检索，直至达到用户的要求，称为组合查询。
对点方式，具有在视图中对任意对象有拾取（pick）的功能，并自动弹出选中对象的详细报告，对叠加或交叉的多个对象，分别弹出各自的报告。
． 相关查询
对不同的应用系统有不同的模块应用设计。主要实现方式是通过两个或以上不同但又相关的目标，进行相互的查询。这类目标有共同的某个（些）属性值或属性的部分值相同。例如，道路与道路段的code值的前三位均为路码值。
相关查询与其他查询方式可交互调用。同样相关查询的结果对象也在视图中改变颜色。
． 报表
对于查询及分析的结果均有统一的报表格式。报表模块设计能适应各种数值报表输出的要求。每个报表项（对象的纪录）均可与图上显示的对象对应，当选择某报表项时，其对应的对象高亮，做到图数完全对应。
对报表中可统计的数值项均自动完成统计附于列表项的下部。
报表中除有不同内容的报表题目外，还将查询方式列于表后，报告本报表的数据来源。
报表适合于输出，可由本地或网络打印机印出。
报表项还可作为相关查询的对象输入。例如，"由某控制箱查控制箱所控制的线路段"，其中"由某控制箱"可以是控制箱报表中的输出项。
4. 统计报表
在查询输出的报表中，已经对常规的数值进行了统计，在某些应用系统中还特别提出了专业化的统计报表要求。因此在系统应用设计中，设计了专业的统计模块，它们单纯完成专业统计及报表，与视图上的目标无关。
5. 分析
各应用系统的总体设计中，对各专业的分析做了不同的设计要求。多数利用了SYSTEM 9软件提供的网络分析及叠加分析等工具进行分析模块的设计与开发，但在供水系统中还设计了其他专门的数学算法，以提高功效。所设计的分析模块有：
．供水应用系统中的关闸与扩大关闸方案
．显示供水管线段的纵剖面图
．道路应用系统中的最短路径选择分析
．排水应用系统中的暴雨积水面积及强度的分析
．公交应用系统中的停靠站区域内的单位、沿某公交路线范围内的单位分析及换乘车线路分析
．环卫应用系统中的公厕、果皮箱、垃圾收集的服务半径及设计沿道路街区分布情况的分析。
以上的设计，均有各自独立的程序模块。
6. 数据维护
数据维护主要是对系统图形要素及属性进行修改及更新、删除等。
数据维护是一般GIS应用系统中，用户进行二次开发较困难的问题。其难点在于维护图形要素时如何正确地建立拓扑关系及保证必须的精度，还要保证与属性数据的对应性。SYSTEM 9提供了很好的工具，使我们较好地解决了这一问题。
数据维护分图形及属性两大内容，所有对图形的维护均适用于点要素对象、线要素对象及面要素对象。这些模块是：
．选择维护数据项的保密模块。
．选择维护对象模块。
．文件输入批量属性数据维护模块。
．删、增、分离、合并图形要素模块。
．修改更新属性数据模块。
．修改属性标注位置模块。
．更新数据流模块。
7. 绘制专题图件
本模块的设计可使用户在简单地完成几项数据填写后，即可绘出用户指定视图区域内标准分幅或自由定位的各种比例尺的图件。自动弹出绘图对话框完成填写，联通绘图仪即可绘制图件。
8. 视窗管理
此项包括放大、缩小、漫游（平移）、刷新、 关闭等对视图显示的20项管理功能。
9. 对用户操作的提示与联机求助
作为一个完整的应用系统，提供全中文的提示信息与在线求助，以指导用户正确上机操。
． 提示信息
在各种功能的操作中，按操作的步骤及提示的重要性，以不同的颜色为字体，指导下一步的操作或结果信息，报告功能执行的情况。
． 联机求助
将系统操作说明书分章节纳入，供用户在上机过程中随时查阅或系统学习。
以上9项功能的实现形成一个完整实用的应用系统。具有很强的适应性。
系统建成的效果
北海市城市建设管理信息系统从93年7月开始开发到97年8月完成，达到了系统设计目标并投入试运行。系统功能完善，人机界面良好，操作简单，运行可靠，满足用户要求。重要的是系统的建成，完成了对北海市城市建设基础设施的图文信息的全面整理和更新的建档工作，为管理工作打下了坚实的基础。
早在各子系统还在建设的过程中，我们就开始使用自己开发的软件功能模块工作，将这些模块当做工具，对城建信息空间数据库进行经常的维护或绘图。
在北海市污水管网规划方案调整设计以及北海市部分路段排水系统改造工程设计中，提供了较为完整的排水系统现状图，为规划设计单位按时完成任务提供了必要的基础条件。
配合北海市开展市容环境综合整治，查询、打印、绘制了大量有关图件，为主管部门的管理提供了科学的依据。
在全国第一次市政公用设施普查中，绘制了北海市道路、排水、供水等现状图，为迅速开展普查工作提供了较为准确的基础图件，在全面完成普查工作后，绘制了各种普查成果专题图。
系统在实施和试运行期间，接待过多批中外专家。他们经过考察,都对系统给予了肯定的评价。
本系统已于1998年12月28日由北海市城市综合管理办公室组织验收通过。
本系统已于1999年获国家有色金属工业总局科技进步三等奖。