CAD平臺(tái)下管線竣工與動(dòng)態(tài)更新一體化管理的研究與應(yīng)用

錢(qián)正偉 ，孫雪梅，王華

(常州市測(cè)繪院，江蘇 常州 213000)

1 前 言

隨著城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅猛發(fā)展與城市功能的不斷完善，作為現(xiàn)代關(guān)鍵性公共基礎(chǔ)設(shè)施的城市地下管線，是當(dāng)前我國(guó)各級(jí)政府面臨的一個(gè)重大民生問(wèn)題、發(fā)展問(wèn)題，管線數(shù)據(jù)隨著城市不斷發(fā)展它的重要性已被各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)所重視。而建立地下管線數(shù)據(jù)的長(zhǎng)效動(dòng)態(tài)更新、維護(hù)機(jī)制，保持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的完整性、現(xiàn)勢(shì)性和準(zhǔn)確性，是地下管線信息系統(tǒng)滿足城市規(guī)劃、建設(shè)和管理的前提條件。因此各城市對(duì)地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與更新管理工作是一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)而艱巨的任務(wù)。

在CAD 系統(tǒng)應(yīng)用方面，基于業(yè)界對(duì)CAD 作業(yè)平臺(tái)廣泛迫切的使用需求，實(shí)現(xiàn)CAD 平臺(tái)下的管線數(shù)據(jù)更新與管理是一個(gè)必然趨勢(shì)。本項(xiàng)目不僅研究并實(shí)現(xiàn)了SDE 管線數(shù)據(jù)調(diào)圖后的查詢、統(tǒng)計(jì)及分析等應(yīng)用功能，更進(jìn)一步研究CAD 平臺(tái)下管線數(shù)據(jù)的監(jiān)理檢查、數(shù)據(jù)更新的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，預(yù)期真正實(shí)現(xiàn)CAD 與SDE 之間的圖庫(kù)聯(lián)動(dòng)。此外，根據(jù)管線的報(bào)建、審批、建設(shè)、竣工、更新等一系列業(yè)務(wù)，梳理得到管線全生命周期管理內(nèi)容，進(jìn)一步劃分為管線數(shù)據(jù)供圖業(yè)務(wù)、竣工測(cè)量與數(shù)據(jù)更新業(yè)務(wù)，研究并實(shí)現(xiàn)CAD 系統(tǒng)管理管線業(yè)務(wù)的功能。

2 開(kāi)發(fā)模式與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

采用面向?qū)ο蟮拈_(kāi)發(fā)模式，面向?qū)ο蠓椒ㄊ且环N自底向上和自頂向下相結(jié)合的方法，它以對(duì)象建模為基礎(chǔ)，不僅考慮輸入、輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也包含了所有對(duì)象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的建立以保護(hù)數(shù)據(jù)的可靠性、安全性及完整性為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)，系統(tǒng)的關(guān)鍵在于，涉及了眾多的管線數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)。所以系統(tǒng)必須采用海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理技術(shù)，并保證數(shù)據(jù)查詢?cè)L問(wèn)的高效性，同時(shí)還要充分考慮到它的擴(kuò)展性，滿足日后不斷增加的數(shù)據(jù)要求。系統(tǒng)將建立一個(gè)可擴(kuò)展的統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型來(lái)管理這些海量的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲(chǔ)在商用的大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)(Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù))中，這樣可以充分利用Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)提供的高性能、高可用性、高可靠性和安全性。

3 系統(tǒng)描述與功能結(jié)構(gòu)

本項(xiàng)目CAD 管線管理系統(tǒng)使用C/S 架構(gòu)部署于常州市規(guī)劃局專(zhuān)線環(huán)境下，便于辦理管線規(guī)劃業(yè)務(wù)的相關(guān)人員對(duì)控規(guī)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)、出具管線工程規(guī)劃設(shè)計(jì)條件、進(jìn)行管線工程規(guī)劃設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)與審核等工作，可較好地輔助管線規(guī)劃業(yè)務(wù)的辦理?？紤]到數(shù)據(jù)安全要求，系統(tǒng)調(diào)取的SDE 庫(kù)數(shù)據(jù)需要進(jìn)行加密處理，系統(tǒng)調(diào)圖后另存出來(lái)的DWG 文件脫離了該系統(tǒng)就不可使用;若需要輸出未加密的文件，選擇“裁剪輸出”即可輸出解密格式，此功能針對(duì)具有特定權(quán)限的用戶，如圖1所示。

圖1 CAD 管線管理系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

4 關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)

系統(tǒng)構(gòu)建了一個(gè)完善、適用的地下管線數(shù)據(jù)更新流程:工程創(chuàng)建、工程范圍線繪制及入庫(kù)、范圍線內(nèi)管線調(diào)圖、輸出外業(yè)MDB、裁剪輸出DWG、竣工測(cè)量數(shù)據(jù)展點(diǎn)、實(shí)體移動(dòng)、屬性復(fù)制、管線范圍線統(tǒng)計(jì)、輸出點(diǎn)線表、數(shù)據(jù)監(jiān)理并入庫(kù)。

4.1 基于CAD 的地下管線動(dòng)態(tài)更新

基于C++語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)了一套高效實(shí)用的CAD 管線系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)管線竣工測(cè)量成果，從提交——規(guī)整——監(jiān)理——規(guī)整——入庫(kù)全過(guò)程的CAD 操作。綜合管線數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)更新有兩種方式:要素級(jí)更新和范圍級(jí)更新，其中前者為數(shù)據(jù)更新的主要方式符合用戶的實(shí)際操作習(xí)慣，系統(tǒng)本身采用了實(shí)體唯一標(biāo)記(GUID)匹配的設(shè)計(jì)思路，能實(shí)現(xiàn)高效、便捷的操作，該應(yīng)用模式在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先水平，解決了管線行業(yè)內(nèi)長(zhǎng)期存在的數(shù)據(jù)更新難題。該系統(tǒng)已經(jīng)在常州市四大區(qū)(天寧、鐘樓、戚墅堰、武進(jìn))管線數(shù)據(jù)更新維護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用并得到了一致認(rèn)可，入庫(kù)更新數(shù)據(jù)主要包括新增小區(qū)和道路管線竣工、各行業(yè)單位的專(zhuān)一管線數(shù)據(jù)更新等。

圖2 管線數(shù)據(jù)更新流程

(1)要素級(jí)更新

具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:登陸CAD 管線系統(tǒng)，通過(guò)CAD展點(diǎn)功能疊加竣工測(cè)量之后的點(diǎn)線表中間格式數(shù)據(jù)(其中為每個(gè)實(shí)體賦GUID 值，然后更新?tīng)顟B(tài)為新增)，然后調(diào)用現(xiàn)狀管線數(shù)據(jù)(記錄了每一個(gè)要素的GUID)，實(shí)現(xiàn)二者數(shù)據(jù)的對(duì)比顯示，用戶根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)更新?tīng)顟B(tài)同步進(jìn)行修改。接下來(lái)調(diào)用管線監(jiān)理成圖模塊，按照一定的監(jiān)理規(guī)則檢查，并以句柄為標(biāo)識(shí)的方式記錄下來(lái)錯(cuò)誤的記錄，通過(guò)句柄可以定位到CAD 圖面上提示用戶修改，反復(fù)監(jiān)理檢查修改，確定數(shù)據(jù)無(wú)質(zhì)量問(wèn)題之后，進(jìn)行數(shù)據(jù)的要素級(jí)入庫(kù)更新。在入庫(kù)更新前一個(gè)更重要的環(huán)節(jié)就是同名要素檢查，執(zhí)行數(shù)據(jù)入庫(kù)命令時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提醒。如果檢測(cè)到同名要素系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)從第二處同名點(diǎn)前增加當(dāng)天日期和附屬值來(lái)重新命名。入庫(kù)過(guò)程中系統(tǒng)會(huì)記錄下每一次更新情況并生成更新日志、更新過(guò)程文件，用于數(shù)據(jù)回溯。少量管線的更新，可以省略上述管線展點(diǎn)步驟，直接調(diào)圖后根據(jù)項(xiàng)目情況進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)整，然后監(jiān)理后入庫(kù)。該方式適用于管理過(guò)程中，解決管線數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新問(wèn)題。該方式不用考慮接邊的約束情況，具有更新效率高、歷史冗余數(shù)據(jù)小、便于維護(hù)和實(shí)施的特點(diǎn)。流程圖如圖3所示:

圖3 管線數(shù)據(jù)要素級(jí)更新流程圖

(2)范圍級(jí)更新

該方式適用于管理過(guò)程中，解決大范圍(新增道路、道路改造)管線數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新問(wèn)題。為了作業(yè)的方便，大范圍的管線更新可采用重新探測(cè)的方式，實(shí)現(xiàn)探測(cè)范圍內(nèi)所有管線的替換更新。但是進(jìn)行與更新范圍面邊線相交管線數(shù)據(jù)處理的作業(yè)要求比較高，如圖4所示。

圖4 管線數(shù)據(jù)范圍級(jí)更新流程圖

注意事項(xiàng):適當(dāng)擴(kuò)大數(shù)據(jù)導(dǎo)出范圍，以確保需要更新的要素不超出范圍邊界。為了方便外業(yè)作業(yè)，與更新范圍內(nèi)管點(diǎn)直接相連的更新范圍外的管點(diǎn)也要導(dǎo)出，比如圖5中管點(diǎn)P。

圖5 管線要素示意圖

(3)專(zhuān)業(yè)管線數(shù)據(jù)庫(kù)更新

來(lái)源于專(zhuān)業(yè)管線權(quán)屬單位的數(shù)據(jù)共享。其數(shù)據(jù)更新的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:專(zhuān)業(yè)管線權(quán)屬單位提交數(shù)據(jù)上傳申請(qǐng)并上傳原始數(shù)據(jù)，審核人員審核通過(guò)后，在ETL 專(zhuān)業(yè)管線數(shù)據(jù)處理工具中，可選擇“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換”、“轉(zhuǎn)換并入庫(kù)”任意一種操作:對(duì)于“數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換”操作，由用戶指定輸出，系統(tǒng)將專(zhuān)業(yè)管線原始數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后以GDB格式保存至本地指定位置;對(duì)于“轉(zhuǎn)換并入庫(kù)”操作，系統(tǒng)自動(dòng)將該專(zhuān)業(yè)管線原始數(shù)據(jù)(SHP 格式)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抽取、重組，轉(zhuǎn)換為符合要求的專(zhuān)業(yè)管線數(shù)據(jù)，并在專(zhuān)業(yè)管線數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)該類(lèi)型專(zhuān)業(yè)管線數(shù)據(jù)進(jìn)行整體更新入庫(kù)操作。

(4)常州市規(guī)劃局下屬分局管線數(shù)據(jù)異地同步更新

為了實(shí)現(xiàn)常州市規(guī)劃局與下屬各分局之間規(guī)劃工作的一體化管理，需要實(shí)現(xiàn)市局與分局間的數(shù)據(jù)共享及同步更新，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)有兩個(gè)必備前提:首先，需在市局布設(shè)一套數(shù)據(jù)庫(kù);其次，分局可直接訪問(wèn)市局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程為:在系統(tǒng)部署實(shí)施階段，在市局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)中存放一套綜合管線數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)與分局綜合管線數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)保持一致;后續(xù)武進(jìn)方面管線數(shù)據(jù)進(jìn)行更新操作的同時(shí)，將更新內(nèi)容實(shí)時(shí)傳送至市局綜合管線數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)武進(jìn)分局管轄區(qū)地下管線數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，從而保證市局綜合管線庫(kù)中的武進(jìn)部分與武進(jìn)分局管轄區(qū)更新的地下管線數(shù)據(jù)完全同步。

4.2 管線數(shù)據(jù)全生命周期可追蹤管理

系統(tǒng)建立了一套行之有效的歷史數(shù)據(jù)管理機(jī)制，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用時(shí)間戳+歷史圖層(分表模式)的思路，對(duì)管線數(shù)據(jù)的任何一次變更，包括數(shù)據(jù)的編輯、普查數(shù)據(jù)入庫(kù)(更新)、竣工測(cè)量更新、專(zhuān)業(yè)管線入庫(kù)(更新)、管線設(shè)計(jì)等等，都進(jìn)行了事件跟蹤和歷史數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)。通過(guò)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)管理機(jī)制，用戶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)任何時(shí)刻、任何人對(duì)數(shù)據(jù)操作的跟蹤，包括數(shù)據(jù)的恢復(fù)和歷史數(shù)據(jù)查看、備份等等。

4.3 基于規(guī)則定制的CAD 管線監(jiān)理

系統(tǒng)的一大亮點(diǎn)就是，我們把傳統(tǒng)的管線應(yīng)用從GIS 平臺(tái)轉(zhuǎn)移到CAD 平臺(tái)，結(jié)合業(yè)主的使用習(xí)慣和業(yè)務(wù)需求，開(kāi)發(fā)了一套能在CAD 系統(tǒng)環(huán)境中進(jìn)行管線監(jiān)理規(guī)則定制、管線數(shù)據(jù)監(jiān)理、管線數(shù)據(jù)成圖展示的功能模塊，豐富了CAD 傳統(tǒng)使用模式，使用戶和管線業(yè)務(wù)結(jié)合得更緊密。監(jiān)理規(guī)則包括了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)、屬性值檢查、屬性邏輯檢查、圖形檢查、拓?fù)錂z查等等，如圖6所示。

圖6 監(jiān)理檢查界面

4.4 面向規(guī)劃全業(yè)務(wù)管理的地下管線CAD 作業(yè)平臺(tái)

考慮到規(guī)劃管理部門(mén)及測(cè)繪部門(mén)對(duì)CAD 平臺(tái)的依賴性，深入理解各部門(mén)管線管理業(yè)務(wù)，突破原有一個(gè)個(gè)孤立功能點(diǎn)、未實(shí)現(xiàn)功能串并聯(lián)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框架，梳理并開(kāi)創(chuàng)管線業(yè)務(wù)流思路，實(shí)現(xiàn)了CAD 平臺(tái)下管線供圖業(yè)務(wù)流程及方案輔助審批業(yè)務(wù)流程的整合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)外業(yè)竣工測(cè)繪、管線竣工更新等各項(xiàng)管線業(yè)務(wù)的一體化作業(yè)管理。系統(tǒng)的核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)了地形、影像、控規(guī)、紅線、綜合管線及專(zhuān)業(yè)管線等各類(lèi)管線數(shù)據(jù)類(lèi)型的CAD 調(diào)圖及表達(dá)，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)取空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的GIS數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)時(shí)可視管線繪制、屬性編輯、屬性復(fù)制、重疊檢測(cè)等圖面規(guī)整操作，提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，縮短了規(guī)劃管理過(guò)程中市政工程的規(guī)劃審批周期。

5 結(jié) 語(yǔ)

該系統(tǒng)經(jīng)使用和完善，已在管線竣工和動(dòng)態(tài)更新方面取得了一定的成效，大大提高了管理工作的效率和準(zhǔn)確性。但是，一套完整的管理系統(tǒng)要用到實(shí)處發(fā)揮作用，就必須建立完善的管線管理機(jī)制。針對(duì)管線報(bào)建、現(xiàn)狀管線資料提供、管線施工跟蹤測(cè)量、管線竣工測(cè)量、匯交竣工測(cè)量信息資料這一完整的管線管理過(guò)程，通過(guò)出臺(tái)一系列管理規(guī)范，建立一個(gè)長(zhǎng)效管理機(jī)制，以保障管線規(guī)劃與建設(shè)工作的科學(xué)合理，保障管線數(shù)據(jù)的有效更新，實(shí)現(xiàn)地下管線建設(shè)管理的良性循環(huán)。此外，還可建立一套面向?qū)I(yè)管線權(quán)屬單位的管線數(shù)據(jù)共享交換機(jī)制，明確規(guī)劃部門(mén)與專(zhuān)業(yè)管線權(quán)屬單位之間管線數(shù)據(jù)共享交換的前提與要求，保障專(zhuān)業(yè)管線數(shù)據(jù)的有效更新，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃管理部門(mén)與管線權(quán)屬單位之間的互利共贏。

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