基于GIS的城市排水管网管理系统研究与开发

论文摘要

目前我国城市建设发展迅速,而城市水体保护与可持续利用越来越受到重视,相应的雨、污水处理设施也越来越完善,排水管网及其附属设施的信息量越来越大。但是,在我国绝大多数城市中仍采用人工管理的方法来管理城市排水管网,其弊端显而易见。为充分管理和合理应用越来越多的排水管网信息,建立一个完整、准确的排水管网管理系统,提高排水管网管理的效率、质量和水平是现代城市发展的要求。本文设计的基于GIS(地理信息系统)的城市排水管网管理系统是融计算机图形显示和数据处理于一体,储存和处理空间信息的高新技术。本文从系统设计和开发的角度,以GIS为技术支持,结合排水管网管理的实际需求,在Mapinfo Professional 8.5平台并结合可视化编程语言Delphi7.0对排水管网管理系统进行二次开发,使之充分发挥GIS对空间数据、属性数据的编辑、显示、分析、处理、查询的功能,从而可以准确、直观、高效的为城市排水管理服务。在排水管网管理系统的研究和设计过程中,首先分析了目前排水管网管理的背景、现状和存在的问题,又在充分调研的基础上,对系统进行了总体的分析和设计,采用软件工程的方法,提出了系统的功能设计和子系统设计,并详述了各子系统的作用,在功能结构基础上,进行系统数据库设计。本文着重对最短路径的实现算法进行了深入研究。通过研究,确定选择Dijkstra算法作为本系统的最短路径实现算法。然后根据排水管网中最短路径查找的实际情况,从网络结构的拓扑表示(即数据结构)以及Dijkstra算法中快速搜索技术的实现入手,提出了对传统Dijkstra算法的改进。最后编程实现了该改进算法,并通过实验验证了该算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及课题来源
• 1.1.1 现存排水管网系统存在的问题
• 1.1.2 基于GIS 的排水管网管理系统的特点
• 1.1.3 课题来源
• 1.2 国内外排水管网信息化管理系统研究与应用现状
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 本课题所做的主要工作
• 第2章 地理信息系统（GIS）概述
• 2.1 地理信息系统基本概念
• 2.2 地理信息系统的分类
• 2.3 地理信息系统（GIS）的构成及功能
• 2.3.1 地理信息系统（GIS）的构成
• 2.3.2 地理信息系统（GIS）的主要功能
• 2.4 地理信息系统（GIS）的国内外发展状况
• 2.4.1 地理信息系统（GIS）的国际发展情况
• 2.4.2 地理信息系统（GIS）的国内发展情况
• 2.5 地理信息系统（GIS）的发展趋势
• 2.6 GIS 相关技术
• 2.6.1 MapInfo 技术
• 2.6.2 MapInfo 的基本功能
• 2.6.3 MapX 简介
• 2.7 本章小结
• 第3章 排水管网管理系统的总体设计
• 3.1 系统的概述与设计原则
• 3.1.1 排水管网管理系统的概述
• 3.1.2 排水管网管理系统的设计原则
• 3.2 系统的需求分析
• 3.2.1 用户的确定
• 3.2.2 现行管理系统运作分析
• 3.2.3 用户对系统的要求
• 3.3 系统开发平台及方式
• 3.3.1 GIS 基础平台的比较和选择
• 3.3.2 应用GIS 开发方式的比较与确定
• 3.4 数据库软件选择
• 3.5 系统的体系结构设计
• 3.6 系统逻辑结构设计
• 3.7 系统的总体结构框架设计
• 3.8 系统运行环境
• 3.9 本章小结
• 第4章 系统数据库设计
• 4.1 系统数据库设计的原则及目标
• 4.1.1 数据库设计的原则
• 4.1.2 数据库设计的目标
• 4.2 系统数据库基本功能
• 4.3 数据库结构及总体设计
• 4.3.1 数据库结构设计
• 4.3.2 数据库总体设计
• 4.4 系统空间数据库建立
• 4.4.1 系统的数据组织
• 4.4.2 系统中空间数据结构
• 4.4.3 系统中空间数据采集
• 4.4.4 系统中空间数据库实例
• 4.5 系统属性数据库建立
• 4.5.1 属性数据库构成与SQL Server2000 概述
• 4.5.2 数据表结构设计
• 4.5.3 属性数据库的管理模式
• 4.6 属性与空间数据库的连接
• 4.7 Delphi 应用程序与属性数据库连接
• 4.7.1 BDE 方式
• 4.7.2 实现数据库连接的方法
• 4.8 本章小结
• 第5章 排水管网最短路径分析
• 5.1 GIS 的网络分析功能
• 5.1.1 网络数据模型的基本概念
• 5.1.2 数据结构、算法和图论中的重要定义
• 5.2 最短路径算法的选择
• 5.2.1 常用的最短路径算法
• 5.2.2 最短路径算法的选定
• 5.3 图的存储结构的选择
• 5.3.1 邻接矩阵
• 5.3.2 邻接表
• 5.3.3 十字链表
• 5.3.4 存储标的选择
• 5.4 排水管网拓扑结构的建立
• 5.5 最短路径算法的具体实现方法
• 5.5.1 Dijkstra 算法的标号方法
• 5.5.2 Dijkstra 算法的基本步骤
• 5.5.3 Dijkstra 算法的改进
• 5.6 本章小结
• 第6章 系统功能实现
• 6.1 Delphi 中嵌入MapX
• 6.1.1 工程中加入MapX 控件
• 6.1.2 窗体中嵌入地图
• 6.2 系统界面的实现
• 6.3 地图浏览模块
• 6.4 图层编辑模块
• 6.5 数据查询模块
• 6.5.1 属性查询
• 6.5.2 空间查询
• 6.6 数据统计模块
• 6.7 数据输入模块
• 6.8 数据库维护模块
• 6.9 图形输出模块
• 6.10 最短路径查询模块
• 6.11 系统登陆管理
• 6.12 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士研究生期间发表的学术论文