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地下管線信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與功能架構(gòu)探討

2017-08-23 08:28:03汪培張穎
科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2017年16期
關(guān)鍵詞:管線圖形數(shù)據(jù)庫(kù)

汪培 張穎

摘 要:城市地下管線是城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施,它的安全運(yùn)行是現(xiàn)代化城市高效率、高質(zhì)量運(yùn)轉(zhuǎn)的保證。然而,由于歷史和現(xiàn)實(shí)的種種原因,我國(guó)絕大多數(shù)城市地下管線管理滯后于城市的發(fā)展,其混亂無(wú)序的狀況,已成為城市建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸之一。該文基于筆者的工作實(shí)踐,探討了城市地下管線信息系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)思路,包括數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì),系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)等,相信對(duì)從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

關(guān)鍵詞:城市 地下管線信息系統(tǒng) 功能 數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類(lèi)號(hào):TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2017)06(a)-0154-02

城市地下管線是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,是城市賴(lài)以生存和發(fā)展的生命線。由于資金和技術(shù)等原因,管線數(shù)據(jù)長(zhǎng)期以來(lái)以圖表和文字資料形式保存,管理手段落后,管理效率低下,對(duì)城市的建設(shè)與發(fā)展造成嚴(yán)重影響。近年來(lái)雖然采用計(jì)算機(jī)輔助制圖(CAD)等手段,仍不能適應(yīng)信息時(shí)代城市規(guī)劃管理和建設(shè)的需求。隨著GIS、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展與成熟,基于GIS技術(shù)建立的城市地下管線管理系統(tǒng)綜合了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)繁雜的管線數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)代化科學(xué)管理,達(dá)到管線數(shù)據(jù)的可視化和實(shí)時(shí)更新,并進(jìn)行動(dòng)態(tài)綜合規(guī)劃管理和分析。

1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)與體系結(jié)構(gòu)

1.1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

建立城市地下管線管理信息系統(tǒng)是一項(xiàng)投資大、涉及專(zhuān)業(yè)廣、周期長(zhǎng)的系統(tǒng)工程。為實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一,必須實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)。

(1)建立地下綜合管線數(shù)據(jù)庫(kù):在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,以GIS技術(shù)為支持,建立綜合管線數(shù)據(jù)庫(kù),可及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新,為不同政府職能部門(mén)提供管線數(shù)據(jù)源,為城市建設(shè)和規(guī)劃提供準(zhǔn)確的地下管線資料。

(2)統(tǒng)一管線信息的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn):統(tǒng)一信息的格式、空間參照、樣式、圖例;統(tǒng)一數(shù)據(jù)的分類(lèi)和編碼標(biāo)準(zhǔn)。

(3)管理應(yīng)急預(yù)案:對(duì)各類(lèi)管線及其附屬設(shè)施的應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行收集、綁定、管理。

(4)滿足市政管理的業(yè)務(wù)需求:以整合的地下管線綜合信息為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)市政管理的行政許可、年度計(jì)劃、應(yīng)急協(xié)調(diào)等業(yè)務(wù)的信息服務(wù)和決策支持需求。

1.2 系統(tǒng)框架

系統(tǒng)邏輯上從下到上依次為數(shù)據(jù)層、中間層、應(yīng)用層。

(1)數(shù)據(jù)層:系統(tǒng)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)Oracle管理空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),確保了空間和非空間數(shù)據(jù)的一體化集成,還可實(shí)現(xiàn)事物處理、記錄鎖定、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等功能。

(2)中間層:采用ArcSDE作為空間數(shù)據(jù)庫(kù)的引擎,將應(yīng)用層提出的請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為服務(wù)器數(shù)據(jù)層的請(qǐng)求,并將數(shù)據(jù)層返回的結(jié)果提交應(yīng)用層。

(3)應(yīng)用層:應(yīng)用層是用戶直接接觸的部分,提供給用戶的是整個(gè)系統(tǒng)的最終表現(xiàn),用戶通過(guò)應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫(kù)、查詢統(tǒng)計(jì)、圖層管理、空間分析、成果輸出等功能,完成系統(tǒng)應(yīng)用。

1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,采用基于分布式GIS的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,采用C/S和B/S相結(jié)合的結(jié)構(gòu)體系。這樣一方面可以保證內(nèi)部業(yè)務(wù)的處理和數(shù)據(jù)安全性,另一方面又可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和綜合應(yīng)用。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)是地下管線信息系統(tǒng)的核心,數(shù)據(jù)庫(kù)的建立是實(shí)現(xiàn)地下管線信息系統(tǒng)功能的關(guān)鍵所在。

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)如圖1所示,包括屬性數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和空間數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì),其中空間數(shù)據(jù)庫(kù)包括地下管線圖形信息和1∶1000基本比例尺地形圖,屬性數(shù)據(jù)庫(kù)分為管線線數(shù)據(jù)庫(kù)和管線點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.2 數(shù)據(jù)模型

管線數(shù)據(jù)由管點(diǎn)和管線組成,

(1)管點(diǎn)的定義:包括一般測(cè)量點(diǎn)(位置點(diǎn))、特征點(diǎn)(依管線種類(lèi)不同而異,如給水有:彎頭、三通、四通等)、附屬物點(diǎn)(依管線種類(lèi)不同而異,如給水窖井、消防檢、閥門(mén)等)。

(2)管線的定義:兩相鄰管點(diǎn)之間的連接??勺鳛楣芫€起點(diǎn)和終點(diǎn)的管點(diǎn)類(lèi)型有特征點(diǎn)(三通、四通、人孔)、附屬物(閥門(mén)、消防栓、窖井、接線箱、污水箅、手孔、上桿)、變徑點(diǎn)/變材點(diǎn)、埋設(shè)年代變化點(diǎn)、權(quán)屬單位變化點(diǎn)、報(bào)建案號(hào)變化點(diǎn)、測(cè)量任務(wù)變化點(diǎn)。

2.3 數(shù)據(jù)組織

系統(tǒng)數(shù)據(jù)包括管線圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),圖形和屬性數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中,通過(guò)ArcSDE訪問(wèn),避免了以往圖形和屬性數(shù)據(jù)分離存儲(chǔ)的缺點(diǎn)。整個(gè)城市的數(shù)據(jù)以管線種類(lèi)進(jìn)行分類(lèi),每一類(lèi)管線占用兩個(gè)數(shù)據(jù)表(管點(diǎn)表和管線表)。這種數(shù)據(jù)組織方式的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)不再需要特定的GIS格式數(shù)據(jù),更易于數(shù)據(jù)的社會(huì)化共享。特別是能與規(guī)劃管理辦公自動(dòng)化系統(tǒng)緊密結(jié)合,相互共享數(shù)據(jù)庫(kù)。

2.4 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

(1)管線點(diǎn)表結(jié)構(gòu)

每種管點(diǎn)表的結(jié)構(gòu)都相同,如表1所示。

(2)管線線表結(jié)構(gòu)

①一般管線具有的共同字段,如表2所示。②不同的管線類(lèi)型具有不同的字段,在一般管線表結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上,需要添加特定類(lèi)型的管線數(shù)據(jù)表字段。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 基礎(chǔ)GIS管理

該模塊提供了對(duì)GIS數(shù)據(jù)管理的一些基本功能,包括文件和網(wǎng)絡(luò)管理、基本繪圖和圖形編輯、數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、符號(hào)管理和系統(tǒng)管理等。

3.2 管線查詢統(tǒng)計(jì)

該模塊可使管理人員快速方便地得到想要的資料和信息,統(tǒng)計(jì)所需要的數(shù)據(jù),從而能夠幫助管理人員高效率、正確地進(jìn)行管理和抉擇。功能包括管線及附屬設(shè)施的快速查詢、符合條件查詢、管線及附屬設(shè)施信息的統(tǒng)計(jì)分析、最近設(shè)施搜索等。

3.3 管線數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新

該模塊提供管線工程竣工測(cè)量成果與普查成果的合并功能,包括誤差分析與沖突處理、管線數(shù)據(jù)的修改、管線數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入、多樣化的管線數(shù)據(jù)增加、設(shè)計(jì)及竣工數(shù)據(jù)回貼、管線數(shù)據(jù)刪除與廢棄等。

3.4 管線綜合分析

該模塊可以幫助人們較直觀地了解到地下管線的現(xiàn)狀、分布和走向及管線間的相互關(guān)系,并且可以在發(fā)生管線事故時(shí)為制訂處理方案提供技術(shù)支持。分析功能包括:管線的橫、縱斷面圖分析,管線的三維瀏覽和查詢,管線碰撞分析,管線爆管分析和關(guān)閥搜索,搶險(xiǎn)分析,最短路徑分析,管線上下游追蹤、管線預(yù)警分析等。

3.5 對(duì)外服務(wù)

對(duì)外服務(wù)包括報(bào)建管線圖的生成(包括綜合管線圖和大比例尺橫斷面圖)和圖面整飾(包括圖形裁減、圖廓建立,以及圖形旋轉(zhuǎn)及其他圖形編輯功能)。

3.6 管線工程規(guī)劃管理自動(dòng)化

竣工測(cè)量的管理:管線竣工后將正確的測(cè)量成果按相關(guān)要求錄入數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)現(xiàn)狀管線數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更改和更新操作,以及管線報(bào)建圖的操作。

辦公文檔管理:將規(guī)劃管線與辦公自動(dòng)化相關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)規(guī)劃管理對(duì)辦公自動(dòng)化文檔的查閱和圖文一體化操作。

3.7 管線工程輔助設(shè)計(jì)

根據(jù)國(guó)家規(guī)范和其他標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)狀管線之間的關(guān)系,限定規(guī)劃管線的布設(shè)界限。通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)涉及信息的處理,完成管線設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)計(jì)算、分析、繪圖及方案比較以實(shí)現(xiàn)規(guī)劃報(bào)批、管線設(shè)計(jì)緊密結(jié)合。

3.8 網(wǎng)上報(bào)批

通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)與城市空間相關(guān)的建設(shè)審批。電子數(shù)據(jù)網(wǎng)上報(bào)批,報(bào)批管線的位置精確化,結(jié)合管線信息系統(tǒng)的審批功能,將使審批工作更加規(guī)范,逐步實(shí)現(xiàn)城市管理科學(xué)化的目標(biāo)。

3.9 網(wǎng)上發(fā)布

Web用戶登錄進(jìn)入專(zhuān)屬網(wǎng)站,在權(quán)限許可范圍內(nèi)查詢各種管線數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)管理與運(yùn)行是系統(tǒng)能否成功利用的前提,建立城市地下管線數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新機(jī)制,實(shí)現(xiàn)管線數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新,是保證系統(tǒng)生命活力和管理有效性的唯一途徑。系統(tǒng)的正常運(yùn)行和動(dòng)態(tài)管理首先需要從制度上加以保證,其次要在技術(shù)上有一定的保障,需要有測(cè)繪隊(duì)伍常年進(jìn)行管線數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新,最后,要探索系統(tǒng)的自我發(fā)展道路,不斷收回投入,積累資金和經(jīng)驗(yàn),為下一步的建設(shè)做好資金和技術(shù)上的準(zhǔn)備。只有實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自我良性發(fā)展道路,地下管線動(dòng)態(tài)管理系統(tǒng)才有生命力和發(fā)展動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)

[1] 區(qū)福邦.城市地下管線普查技術(shù)研究與應(yīng)用[M].南京:東南大學(xué)出版社,1998.

[2] 鄔應(yīng)忠.城市地下管網(wǎng)管理信息系統(tǒng)研究[D].濟(jì)南:山東科技大學(xué)碩士論文,2005.

[3] 楊曉偉.阜新市地下管線信息系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].阜新:遼寧工程技術(shù)大學(xué)碩士論文,2004.

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