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1、第十届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛基于ArcGIS Server的管道地理信息系统摘 要：随着油气管道事业的快速发展，管道管理的复杂性日益提高，如何找到一种合理有效的进行油气管道日常运行维护的管理工具，成为当今石油、石化等相关企业的首要任务之一。就这一课题下我们对管道的建设、管理和保护方面做了如下研究：利用高新技术，构筑一个数字化平台，集成管道的各种信息，为管道建设与管理提供一个科学的管理和决策支持系统-ArcGIS Server管道地理信息系统。该系统对管道的运行进行全程监控并优化管道的设计。该系统大大提高了资源与能源的利用率，带来了巨大的经济效益和社会效益。关键词：地理信息系统；A
2、rcGIS Server系统；成品油管道；成品油管道地图文档 目录1 前言22 ArcGIS Server管道地理信息系统的建立22.1 ArcGIS Server系统平台的选择32.2 ArcGIS Server系统结构32.3 ArcGIS Server系统开发及实现功能42.4应用 ArcGIS Server构建管道地理信息系统42.4.1系统功能概述42.4.2地图发布42.4.3网站创建52.4.4登录102.4.5系统简介及功能界面112.4.6检索功能122.4.7速查询功能132.4.8测量功能142.4.9专题查询152.4.10站场属性查询162.4.11工艺流程查询173
3、结论19参考文献191 前言地理信息系统（GIS）是一个新兴的科学技术领域，它是从 20世纪 60年代中后期发展起来的。初期出现的系统主要是一些关于城市和土地利用方面的信息系统。进入80年代，由于西方国家工业化进程的加快，城市人口迅猛膨胀，出现水源匮乏、能源短缺、用地紧张、良田锐减的严重局面，地球生态环境屡遭破坏，迫使人们寻找保护生态环境和资源的有效办法，地理信息系统提供了有效的手段。另外，由于遥感、遥测等新技术的应用和迅速发展，使资源与环境信息的数量激增。社会上对这些信息的需求日趋迫切，对质量的要求也越来越高。从定性分析发展到定性、定量和定位相结合，从单一要素发展到多要素、多时空的综合分析，
4、传统的方法已不能适应资源与环境信息科学管理和综合开发的需要，必须充分从现代科学技术中吸取营养。目前，由于信息科学、计算机科学、网络技术、人工智能特别是数据库技术的发展，促进了数字测图技术和制图自动化技术的发展，使资源与环境信息的数字化采集、存贮、处理、显示和自动输出成为可能。随着信息时代以多学科跨领域为特征的科学思维的发展，使社会发展和国家宏观决策更趋向于从纵观全局的高度进行系统分析，必须把自然界和人类社会作为一个整体，必须将资源与环境作为一个巨大的系统来对待。这就促进了各种类型的经济信息系统与自然环境信息系统相结合的综合性信息系统的相继建立。 此外，地理信息系统的广泛运用，大大提高了资源与能
5、源的利用率，带来了巨大的经济效益和社会效益。现代社会要求我们管理庞大的企业集团就必须采用新的技术和管理手段，需要通过信息技术支持和固化先进的业务流程和管理模式，保证企业管理处于优势地位，提高企业的核心竞争力，而信息技术是提升企业管理水平，提高企业经济效益的必然方式。随着油气管道事业的快速发展，管道管理的复杂性日益提高，如何找到一种合理有效的进行油气管道日常运行维护的管理工具，成为当今石油、石化等相关企业的首要任务之一。2 ArcGIS Server管道地理信息系统的建立2.1 ArcGIS Server系统平台的选择操作系统：Windows Server 2003；Web服务器：Microso
6、ft IIS 6.0(Internet Information Service)；发布服务器：ArcGIS Server；浏览器：Internet Explorer 6.0；数据库：SQL Server 2000；软件开发工具：Microsoft Visual Studio.Net 2005；硬件环境：机型：HP；CPU：3.0GHz；内存：2.0GB；显卡：标准VGA；屏幕分辨率：1024768；硬盘：250GB；2.2 ArcGIS Server系统结构系统采用三层（B/S）结构，大部分功能运行在服务器端，并由服务器端来完成与数据库服务器之间的通信，客户端通过浏览器收集用户请求信息、传送请
7、求信息到服务器端和负责显示从服务器端返回的结果。利用Microsoft IIS6.0 以及ArcGIS Server 实现信息发布功能，管道地图图形数据和属性数据分别存储，在进行管道地图发布时，采用ArcGIS Server 实现Web 地图发布平台的不同组件之间的数据传输。系统的其他功能服务都是通过Web 服务器来实现与后端数据库服务器之间的数据交互。、 2.1 系统结构图2.3 ArcGIS Server系统开发及实现功能ArcGIS Server是一个构建企业GIS应用的服务器，面向服务器应用开发人员，能够在服务器应用中包含所有的ArcObjects功能。它提供的Web应用开发框架使得开
8、发地理信息系统更加容易。成品油管道地理信息系统应用SQL2000作为数据库存储数据，应用ArcSDE作为数据库引擎，应用ArcGIS Server进行地图发布，应用ArcGIS Server自带的ArcObjects功能进行网站设计，整套系统的实现更便捷，功能更广泛，维护更容易。2.4应用 ArcGIS Server构建管道地理信息系统2.4.1系统功能概述成品油管线地理信息系统可实现对管道有关数据（首中末站平面布置、工艺流程、油罐等相关信息）及沿线主要数据内容（包括管道管径、壁厚、走向、桩号、电子地图、任意一点经纬度，管道具体点的高程、埋深等信息，管线防腐情况、抢修记录等信息以及所经村镇、河
9、流、公路、铁路等主要目标的相关信息）做数字化(即管道数据的电子化)信息处理，按照管道沿线实际情况，实现管线、站场原始信息管理，并随时更新相关设备的维护及历年管线重大安全事件信息，为管道安全经济运行提供科学的决策依据。2.4.2地图发布ArcGIS Server可以支持多种服务类型，用户通过发布这些服务可以享用GIS功能。例如Map、Geocode、Geoprocessing、Geodata和Globe。地图发布过程如下：（1）首先利用ArcMap创建成品油管道的地图文档，经过渲染后可使地图信息更加丰富，然后保存为.mxd文件。（2）进行用户的权限设置。（3）启动ArcCatalog，发布地图服
10、务，发布成功后，可在目录中看到发布的服务名称。（4）最后，在服务管理中发布地图服务。至此，成品油管道地图完成发布。2.4.3网站创建应用Microsoft Visual Studio.Net 2005设计网站的各种功能，具体步骤如下：（1）启动VS2005，新建一个网站并命名。（2）添加地图资源并定义用户。（3）设置地图资源管理。（4）进行身份认证设置。至此，完成了成品油管道网站的初步设计。可实现地图的放大、缩小、平移、距离查询、面积查询和鹰眼显示等基本功能。另外，ArcGIS Server自带的编辑功能非常强大，主要提供了空间和属性数据的编辑。编辑过程中可以对编辑的图层和版本进行设定，并且在
11、编辑过程中有捕捉的功能，如想要实现我们定制的编辑功能，需要做到以下两点：（1）添加自己的工具到编辑任务中。（2）添加自己的工具条到编辑任务中。具体需要在EditorTask的ToolsCreated的事件中添加进自己的命令，工具和工具条，代码如下：Protected void EditorTask1_ToolsCreated(object sender, ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.Editor.Tools.ToolsCreatedEventArgs e)/在主工具条中添加工具 if (e.Parent = EditorTask1.Editor) Toolbar
12、toolbar = e.Toolbars0; / 创建工具 EditorTool tool = new EditorTool(MyTool2, Map1.ClientID, true, ToolGeometry.All, 1); tool.ClientAction = Point; tool.DefaultImage = /images/identify_ON.gif; tool.HoverImage = /images/identify_HOVER.gif; tool.SelectedImage = /images/identify_OFF.gif; tool.ServerActionAss
13、embly = App_Code; tool.ServerActionClass = CustomToolLibrary.IdentifyAllTool; tool.ToolTip = IdentifyAllTool;/添加工具 toolbar.ToolbarItems.Add(tool); toolbar.Width = new Unit(toolbar.Width.Value + 35, UnitType.Pixel); /在编辑要素panel中添加工具条 else if (e.Parent = EditorTask1.Editor.ExistingFeatureEditor) /创建工具
14、，并把这个工具添加到编辑要素panel中的一个工具条中EditorTool clip = new EditorTool(Clip, Map1.ClientID, false, ToolGeometry.All , 1); clip.ClientAction = Point; clip.DefaultImage = /images/zoom-in_ON.gif; clip.SelectedImage = /images/zoom-in_OFF.gif; clip.HoverImage = /images/zoom-in_HOVER.gif; clip.ToolTip = AddVertex; c
15、lip.ServerActionAssembly = ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.Editor;clip.ServerActionClass=ESRI.ArcGIS.ADF.ArcGISServer.Editor.Tools.AddVertex; e.Toolbars0.ToolbarItems.Add(clip); double oldWidth = e.Toolbars0.Width.Value; e.Toolbars0.Width = new Unit(oldWidth + 35, UnitType.Pixel);/创建工具条 EditorToolbar t
16、oolbar = new EditorToolbar(); toolbar.ID = MyToolbar; toolbar.BuddyControlType = BuddyControlType.Map; toolbar.BuddyControls.Add(new BuddyControl(Map1); toolbar.ToolbarStyle = ToolbarStyle.ImageOnly;/创建工具 EditorTool tool = new EditorTool(MyTool2, Map1.ClientID, true, ToolGeometry.All , 1); tool.Clie
17、ntAction = Point; tool.DefaultImage = /images/identify_ON.gif; tool.HoverImage = /images/identify_HOVER.gif; tool.SelectedImage = /images/identify_OFF.gif; tool.ServerActionAssembly = App_Code; tool.ServerActionClass = CustomToolLibrary.IdentifyAllTool; tool.ToolTip = IdentifyAllTool; toolbar.Toolba
18、rItems.Add(tool);/创建命令 EditorCommand command = new EditorCommand(MyCommand, ToolGeometry.All, 0); command.DefaultImage = /images/fixedzoomin.gif; command.HoverImage = /images/fixedzoomin.gif; command.SelectedImage = /images/fixedzoomin.gif; command.ServerActionAssembly = App_Code; command.ServerActi
19、onClass = CustomToolLibrary.ExtentCommand; command.ToolTip = ExtentCommand; toolbar.ToolbarItems.Add(command); / 添加工具条 toolbar.Width = new Unit(toolbar.ToolbarItems.Count * 35, UnitType.Pixel); e.Toolbars.Add(toolbar); 2.4.4登录图2.2为某成品油管线地理信息系统的登录界面，系统可根据不同的用户权限进入相应的管理界面。在设计这套系统时，充分考虑了系统的安全性，实行身份认证及授
20、权策略，即身份认证的服务。该服务除了对登录用户进行身份识别外，还将根据登录身份进行系统授权，见图2.3。例如，普通用户身份登陆，只能实现基本的查询功能，对系统数据无权进行更改或维护。管理员身份登陆，不仅可实现系统的普通功能，还可对系统数据根据生产实际进行维护和更新。2.2 系统登录界面2.3 用户管理 2.4.5系统简介及功能界面图2.4为系统简介及功能界面，系统进入后，在右侧的系统简介里，可了解成品油管道的基本情况和系统所实现的基本功能。在左侧的操作菜单中可实现输油管道的属性查询、图层查询、属性编辑、穿越铁路、穿越河流、站场属性、站场流程、权限管理、泵站优化和安全退出等功能。2.4功能界面2
21、.4.6检索功能图2.5为系统的检索查询，例如，在检索框中输入关键字 “中间站”，点击检索按钮，服务器端便在地图的各个图层中搜索包含该关键字的地理对象，将符合条件的中间站的地理位置、距首末站的距离，中间站的人员、设备等记录作为数据集返回到浏览器端，在界面中显示给用户，见图2.6。并可利用界面上的功能按钮实现对检索对象在地图上的放大、缩小、平移、鹰眼、三维显示等功能。2.5 查询界面2.6 检索结果2.4.7速查询功能快速查询功能可实现对检索目标进行直接定位，并且在地图上居中并高亮显示和用叹号标记。进行快速查询功能还可获得检索目标周围的行政区划、铁路、公路、管道高程、里程、埋深等情况信息。2.7
22、 快速查询2.4.8测量功能测量功能可实现地图上任意两点之间的距离测定，还可实现对地图上任一多边形区域的面积测量，并将测量结果直接显示在地图左上方，见图2.8。 2.8 测量功能2.4.9专题查询专题查询可实现对关键字相关的泵站、管线、里程桩、阀井、兴趣点、地标、行政地标、道路、铁路和路段节点等专题属性的查询。图2.9和2.10。2.9 专题查询2.10 查询结果2.4.10站场属性查询站场属性查询可实现对各个泵站的基本信息查询，例如，泵站的输油泵性能参数、输送介质情况、油罐的类型和储存介质等内容查询。见图2.11和图2.12。2.11 机泵查询2.12 油罐查询2.4.11工艺流程查询工艺流
23、程查询可实现对各泵站的工艺流程、平面布置、消防流程、电器布置、栈桥布置、燃气报警器布置等图形信息查询。见图2.13和图2.14。2.13 工艺流程查询2.14 流程查询结果3 结论应用ArcGIS Server构建的管道地理信息系统具有以下特点：（1）支持.NET, ASP和Java JSP的Web应用开发框架，功能实现更加简单、方便。（2）提供丰富的ArcObjects开发库，可实现功能和ArcIMS比较更加全面。（3）基于服务器的编辑、应用中央服务器的GIS分析和分布式数据的管理模式，使系统维护更加方便，资料查询更加快捷。参考文献 1Ryder, A. Pipeline routing e
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