1、1硕 士 研 究 生 学 位 论 文题 目 基于 GIS 的城市排水管网数据处理与校验独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本文的研究做出贡献的集体和个人均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名： 日 期： 论文使用和授权说明本人完全了解云南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文和论文电子版；允许论文被查阅或借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密
2、后应遵循此规定）研究生签名： 导师签名： 日 期： 本人及导师同意将学位论文提交至清华大学“中国学术期刊（光盘版）电子杂志社”进行电子和网络出版，并编入 CNKI 系列数据库，传播本学位论文的全部或部分内容，同意按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享受相关权益。研究生签名： 导师签名： 日 期： 摘要I摘要城市排水管网承担着城市污水排放、防洪排涝、城市污染河道的清水回补、河道水流的长距离输送、城市水资源的充分利用等任务，是城市重要的基础设施。城市排水管网输送的生活污水和工业废水，是城市水环境的重要污染源。因此，排水管网的规划、建设和科学管理对保护城市水环境具有十分重要的意义，而全面、
3、准确和可靠的排水管网数据，是排水管网规划和管理的基础。近年来，随着昆明城市建设的飞速发展，排水管网的规模急剧增加。目前，昆明市已建有 2700 余公里的市政排水管网。此外，昆明经济开发区、呈贡新区、空港新城正在建设相应的排水管网。按照昆明城市排水总体规划，至 2030 年，昆明市排水管线总长将达到 5000 公里。2008 年昆明市规划局对昆明市地下综合管线进行了全面的探测，主要包括排水、电力、煤气、供水等地下管线。原始探测数据中包含有 2740 公里的市政排水管线，共包括 17.25 万个排水管点、16.88 万根排水管线。但由于原始数据探测工作量巨大，大量数据需人工录入，不可避免地存在空间
4、拓扑关系错误和属性错误，因此必须对原始排水管网探测数据进行数据处理和数据校验，为昆明排水管网空间数据库的建设提供数据支持。本文针对排水管网原始探测数据存在的问题，基于 GIS 技术和 ArcGIS 平台，对排水管网数据进行分析、校验和处理。论文对地理信息系统及 ArcGIS 平台进行探讨和研究，分析排水管网原始探测数据存在的问题，阐述排水管网数据处理的方案、流程和技术路线。给出部分数据处理的实现方法及结果，主要包括点线关系校验和处理、重复管线校验和处理、源点和汇水处理、错接管线处理、排水流向校验和处理、图层合并等。经校验处理的排水管网数据已应用于昆明排水管网空间数据库中，为昆明城市水环境和滇池
5、污染治理提供了可靠、准确的排水管网基础数据。关键字：排水管网、数据处理、地理信息系统、ArcGIS 平台摘要IIAbstractIIIAbstract请重新翻译 City underground pipeline is the important part of city infrastructure,is the city s survival and development of material basis, known as the“ city of blood“. City drainage system of underground pipeline is the most imp
6、ortant part, it bears the city sewage discharge, flood control and drainage, city polluted water recharge, flow of long distance transportation, city water resource make full use of such tasks, with protecting city environment and earthquake, disaster prevention function. The city sewer system the p
7、urpose of the study is to predict the pipeline system in various parts of the flow condition, so that the drainage system of the integrated management and control, has reached the full utilization of resources and city environmental protection effect. Along with our country the rapid development of
8、city construction, as well as the computer technology, network communication technology rapid development, to our country city drainage system and the construction of information modernization has brought new development opportunities. In the face of such a complicated pipeline of graphic data and a
9、ttribute data, conventional approaches to the management of massive, three-dimensional, with a space of drainage pipe network information difficult to achieve rapid, accurate, and efficient storage, management, query, statistics and analysis, has been far from meeting the existing network system req
10、uirements, so the city drainage pipe network information construction it is to solve current problems be imperative of a measure, city drainage pipe network information construction of city environment, city flood control and other aspects have long-term interests.Geographic Information System on th
11、e basis of geospatial database, the computer hardware support, realize the object information collecting, organizing, display, edit, query, analysis, management and decision support system. Based on GIS technology of city underground drainage pipe network system integration of computer graphics tech
12、nology and database technology, to realize complicated pipeline, pipe point data to modern scientific management, achieve the pipeline, pipe data visualization and real-time updates, and a dynamic comprehensive planning management and analysis. The establishment of Kunming city underground drainage
13、pipe network geographic information system, to facilitate the conduct of city pipeline comprehensive layout, including sewage pipeline, water pipeline and confluent pipeline. Can be convenient for drainage network data update, query and maintenance, AbstractIVso that the management of the city under
14、ground drainage pipeline status has been well understood. Can achieve full utilization of resources and avoid the waste of water resources, adequate and reasonable application of city underground drainage network.In this paper,“ Kunming city urban drainage pipe network geographic information system
15、development and application“ as the background, take ArcGIS as the development platform, for drainage network data processing, spatial database construction for drainage network to provide accurate data, and finally realize the function module of spatial data processing. Spatial data processing with
16、 ArcGIS technology, NET technology, the space database technology as the foundation, through the programming of spatial data extraction, modify, update and other functions.The first chapter of this thesis first introduces the relevant knowledge of the geography information system; the second chapter
17、 introduces spatial data as well as the characteristics of Kunming city drainage pipe network data characteristics; the third chapter ArcGIS platform introduction and application; the fourth chapter Kunming city underground drainage network data processing of reality; the fifth chapter summarizes.Dr
18、ainage pipe network data processing is“ Kunming proper diversion of rain and sewage pipe and branch pipe stem supporting construction project - Network Information System“ is developed and applied based, drainage pipeline network spatial database is the important content of the construction of syste
19、m, comprehensive analysis and decision-making provide important data base.Keywords: drainage network, geographic information system, spatial database, . NET, data processing目录V目录摘要 .IABSTRACT.III目录 .V第一章 绪论 .11.1 研究背景 .11.2 研究目的和意义 .11.3 论文的主要工作 .2第二章 地理信息系统概述 .42.1 GIS 概述 .42.1.1 地理信息系统的定义 .42.1.2
20、地理信息系统的组成 .62.1.3 地理信息系统的主要特征和类型 .72.1.4 地理信息系统的基本功能 .92.2 GIS 的发展 .92.2.1 GIS 的发展简史 .92.2.1 地理信息系统发展趋势 .10第三章 昆明市排水管网数据特征 .123.1 空间数据及其基本特征 .123.1.1 空间数据的概念 .123.1.2 空间数据的基本特征 .123.1.3 空间数据类型 .133.1.4 空间数据管理 .163.2 昆明市排水管网数据分析 .203.2.1 数据来源 .203.2.2 排水管网数据概括 .203.2.3 数据问题分析 .213.2.4 排水管网数据有效性规则 .24
21、第四章 ARCGIS 平台简介与应用 .284.1 ARCGIS 平台的介绍 .284.2 ARCGIS DESKTOP 在管网数据空间分析中的简单应用 .31第五章 昆明市排水管网数据处理实现 .355.1 排水管网数据处理简介 .355.2 数据处理的技术路线与方法 .355.3 排水管网数据处理实现 .365.3.1 排水管点与管线空间位置分离 .36目录VI5.3.2 排水管点重复记录 .405.3.3 排水管线的源点和汇点 .445.3.4 排水管线的流向检测和纠错 .445.3.5 大管接小管分析处理 .485.3.6 将几个图层合为一个图层 .50第六章 总结 .52参考文献 .
22、53致 谢 .55第一章 绪论1第一章 绪论1.1 研究背景地下管线是城市基础设施的重要组成部分，是城市规划、建设、管理的重要基础信息。主要包括给水、排水、煤气、电力、电信、有线电视、路灯、交通信号等，担负着输送物资、能量和传输信息的功能，是城市赖以生存和发展的“血脉”之一。排水管网是城市地下管线的重要组成部份，承担着城市污水排放、防洪排涝、城市污染河道的清水回补、河道水流的长距离输送、城市水资源的充分利用等任务，是城市重要的基础设施。城市排水管网输送的生活污水和工业废水，是城市水环境的重要污染源。因此，排水管网的规划、建设和科学管理对保护城市水环境具有十分重要的意义，而全面、准确和可靠的排水
23、管网数据，是排水管网规划和管理的基础。目前，昆明市已建有 2700 余公里的市政排水管网。此外，昆明经济开发区、呈贡新区、空港新城正在建设相应的排水管网。按照昆明城市排水总体规划，至 2030 年，昆明市排水管线总长将达到 5000 公里。1999 年，昆明市对排水管网进行了探测，此批探测数据一直是城市规划和建设的重要基础数据。由于多方原因，此后十年间，一直未全面开展排水管网数据普查和探测工作。这十年间，昆明城市建设的飞速发展，排水管网的规模急剧增加，地下管网越来越复杂，形成了一张错综复杂的地下管网图。随着城市基础设施建设力度的逐渐加大，由于施工管理部门没有完整的地下管网数据资料，在建设施工中
24、时常发生在一条道路上重复施工，挖坏挖断现有地下管线造成通讯中断、停水、停电、污水四溢等严重的施工事故，给人民群众的生产和生活造成影响，也给国家财产造成损失。由于对城市地下管线数据掌握不足，随着城市基础设施建设的加快，给排水管线的规划和管理造成很大的难度。鉴于这一系列的问题，2008 年昆明市市政部门成立了专门的地下管线探测办公室，对昆明市政管网数据进行系统的探测。此次排水管网数据探测共开井检查 125142 座，探测物探点 153013 个，收集了主城区市政道路下 2740 公里排第一章 绪论2水管线现状资料，基本摸清主城区约 330 平方公里范围内所有市政道路下排水管线雨污性质、排水方向、管
25、径及管道材质、地下河道走向等。这将为滇池水污染治理、泄洪排涝和城市规划、建设、管理提供科学可靠的依据，城市年年水患及道路反复开挖有望得到解决。但由于原始数据探测工作量巨大，大量数据需人工录入，不可避免地存在空间拓扑关系错误和属性错误，因此必须对原始排水管网探测数据进行数据处理和数据校验，为昆明排水管网空间数据库的建设提供数据支持。本文针对排水管网原始探测数据存在的问题，基于 GIS 技术和 ArcGIS 平台，对排水管网数据进行分析、校验和处理，为昆明排水管网空间数据库的建设，以及城市水环境和滇池污染治理提供可靠、准确的排水管网基础数据。1.2 研究目的和意义城市地下管网是城市现代化建设的重要
26、基础设施，城市地下管网资料是城市规划建设和管理的基础资料。近年来，随着我国经济的发展，作为城市重要基础设施的地下排水管网也越来越庞大、密集，其种类也越来越复杂，形成了地下排水管网错综复杂、密如蛛网的局面，以此对管理手段的要求也越来越高。面对有限的空间资源，如何使之产生最大的经济、社会效益成为当今社会发展所面临的严峻问题。同时，管理部门越来越清醒地认识到信息管理技术对市政管理、管网管理起着越来越重要的作用。在排水管网信息系统的支持帮助下，市政部门不仅可以方便的获取、存储、查询、管理和显示各种管网信息，而且还可以对管网进行有效的分析、评价、模拟、预测、改扩建等工作，更好的控制污染源的排污情况，从而为整个排水管理、市政管理提供全面、准确、及时和客观的信息服务和技术支持。本研究的目的和意义在于：（1）对地理信息系统的相关理论和方法进行分析和研究。（2）基于 GIS 技术，对昆明市探测办提交的排水管网数据（包括雨水管点、污水管点、合流管点、雨水管线、污水管线、合流管线 6 个图层，共包括17.25 万个排水管点、16.88 万根排水管线）进行数据的处理和校验，主要包括空间拓扑关系校验和处理、属性数据有效性校验和处理。（3）为昆明排水管网空间数据库的建设，以及城市水环境和滇池污染治理提供可靠、准确的排水管网基础数据。
