基于ArcGIS的人防工程圖、屬、檔一體化管理研究

付艷麗，張廣春，孫海朋

(1.濟(jì)南市勘察測繪研究院，山東 濟(jì)南 250013； 2.濟(jì)南市人防安全應(yīng)急救援中心，山東 濟(jì)南 250014)

1 引 言

人防工程不但戰(zhàn)時需要組織防空空襲指揮的任務(wù)，還擔(dān)負(fù)著平時的防災(zāi)、救災(zāi)等重要任務(wù)，使得準(zhǔn)確掌握人防工程的位置、戰(zhàn)時功能、有效管理人防工程信息尤為重要[1]。此外，做好人防工程信息管理工作，對地下空間開發(fā)利用、城市規(guī)劃、城市建設(shè)等方面也有著重要意義[2]。

目前人防工程基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)還不完善，信息引入受阻，信息資料采集和數(shù)據(jù)錄入機(jī)制不完善，不能充分實現(xiàn)信息資源共享，不能滿足工程管理信息化的需要。隨著社會和技術(shù)持續(xù)的發(fā)展，人防工程信息化長效管理、高效辦公的機(jī)制尚需進(jìn)一步完善，管理理念、管理體制、管理方式還需進(jìn)一步創(chuàng)新[3]?，F(xiàn)階段存在的主要問題：①人防工程數(shù)量迅速增長，相關(guān)信息數(shù)據(jù)錄入更新維護(hù)困難；②人防工程數(shù)據(jù)種類繁多、格式多樣、歷史遺留數(shù)據(jù)格式、坐標(biāo)不統(tǒng)一等問題突出；③由于人防工程建設(shè)涉及規(guī)劃、審批、竣工、維護(hù)管理等多各階段，信息共享和信息傳遞不暢，人防工程數(shù)據(jù)的一致性也難保證。

為解決人防工程管理現(xiàn)階段存在的突出問題，有必要實現(xiàn)人防工程圖、屬、檔一體化管理，以解決人防數(shù)據(jù)入庫管理、更新困難、數(shù)據(jù)不一致等問題，實現(xiàn)人防工程的數(shù)據(jù)共享，提高人防工程數(shù)據(jù)管理效率，為人防工程指揮控制與輔助決策方面提供科學(xué)的理論和技術(shù)支撐。

2 圖、屬、檔一體化管理技術(shù)

2.1 空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)

空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)是實現(xiàn)圖形、屬性一體化管理的基礎(chǔ)，克服了文件管理數(shù)據(jù)存在的數(shù)據(jù)冗余、數(shù)據(jù)不一致性、數(shù)據(jù)間聯(lián)系弱等缺陷，在維護(hù)數(shù)據(jù)一致性、海量數(shù)據(jù)持久存儲等方面具有優(yōu)勢[4，5]。文章將使用空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決人防工程管理中的問題，使人防工程各個建設(shè)階段的圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、檔案數(shù)據(jù)無縫集成，有效地保證了人防工程數(shù)據(jù)實體的完整性、一致性。

2.2 多源空間數(shù)據(jù)集成技術(shù)

人防工程圖形數(shù)據(jù)多數(shù)為是基CAD平臺的DWG、DXF格式的數(shù)據(jù)，CAD缺乏較強的對空間數(shù)據(jù)信息的描述和分析功能，不能直接在GIS應(yīng)用程序中做查詢分析。ArcGIS軟件提供了Data Interoperability Tools擴(kuò)展模塊的數(shù)據(jù)互操作和在組織功能，是用戶方便整合各種類型的數(shù)據(jù)。ArcGIS Engine提供了數(shù)據(jù)整合接口，使不同的數(shù)據(jù)源流向不同的目標(biāo)數(shù)據(jù)。

為了人防工程圖形數(shù)據(jù)和GIS應(yīng)用程序的格式相融合，使用ArcGIS軟件內(nèi)置的Data Interoperability Tools擴(kuò)展模塊和ArcGIS Engine在數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、裝載接口，將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換GIS應(yīng)用程序支持?jǐn)?shù)據(jù)分析的shape file或Geodatabase格式，利用空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)庫[7]。

2.3 人防工程空間數(shù)據(jù)符號化技術(shù)

地圖符號是一種特殊的圖解符號，通過與對象位置和形狀的結(jié)合，它可以表示客觀事物和現(xiàn)象的性質(zhì)與相互關(guān)系[8]。本文利用ArcMap的交互式符號設(shè)計組件Style Manager[9]和ArcGIS Engine提供的符號接口和渲染模式，實現(xiàn)人防工程圖層數(shù)據(jù)的自動符號化顯示，提高人防工程空間數(shù)據(jù)可視化效果。

3 圖、屬、檔一體化管理總體設(shè)計

通過對圖、屬、檔一體化管理技術(shù)的分析，基于穩(wěn)定可靠成熟的主流ArcGIS平臺，采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在數(shù)據(jù)管理方式方面的優(yōu)勢，在空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多源空間數(shù)據(jù)集成技術(shù)、空間數(shù)據(jù)符號化技術(shù)的支撐下，按照人防工程建設(shè)階段對人防工程圖、屬、檔一體化管理系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計，即：

(1)以空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)平臺，采用ArcGIS的空間數(shù)據(jù)存儲格式Geodatabase，存儲人防工程空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、檔案數(shù)據(jù)，按照人防工程規(guī)劃、審批、建設(shè)、維護(hù)管理、拆除報廢等階段，設(shè)置數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)主鍵值，通過空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)圖形信息、屬性信息、檔案信息的一體化存儲。

(2)基于ArcGIS Engine組件多源空間數(shù)據(jù)集成技術(shù)，開發(fā)空間數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、繪圖、編輯等更新功能，實現(xiàn)人防工程各建設(shè)階段的圖形信息、屬性信息、檔案信息的錄入、更新和多源人防工程圖形信息的無縫集成。

(3)基于基礎(chǔ)地理電子地圖，利用空間數(shù)據(jù)符號化技術(shù)和空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)采用不同的戰(zhàn)時功能標(biāo)識符號展示人防工程在地圖上的位置、圖形、屬性、檔案信息，實現(xiàn)人防工程由圖查圖、由圖查文、由文查圖的便捷快速查詢和管理。

基于以上技術(shù)，在如下圖1所示人防工程圖形、屬性、檔案信息的一體化管理系統(tǒng)總體設(shè)計基礎(chǔ)上，開發(fā)人防工程信息數(shù)據(jù)一體化管理系統(tǒng)，完成人防工程數(shù)據(jù)的入庫和更新，實現(xiàn)人防工程規(guī)劃、審批、建設(shè)、維護(hù)管理、拆除報廢等階段圖形、屬性、檔案信息的一體化管理。

圖1 人防工程圖形屬性檔案一體化管理系統(tǒng)總體設(shè)計

4 圖、屬、檔一體化管理技術(shù)實現(xiàn)

4.1 多源空間數(shù)據(jù)集成

結(jié)合空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)和使用ArcGIS軟件內(nèi)置的Data Interoperability Tools擴(kuò)展模塊的數(shù)據(jù)互操作功能，基于ArcGIS Engine組件開發(fā)了數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換、融合、加載工具集，對人防圖形數(shù)據(jù)(DWG、DXF)、人防屬性數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)(圖片、視頻等)和歷史檔案數(shù)據(jù)等進(jìn)行格式的統(tǒng)一、入庫、更新等功能，使人防工程圖形屬性檔案進(jìn)行統(tǒng)一存儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速高效轉(zhuǎn)換。

在多源空間數(shù)據(jù)集成技術(shù)中，首先人防工程圖數(shù)據(jù)要按照特定的數(shù)據(jù)規(guī)則，將數(shù)據(jù)分層處理；對分層正確的工程圖數(shù)據(jù)，使用了ArcGIS Engine組件中的ESRI.ArcGIS.DataInteroperabilityTools、ESRI.ArcGIS.ConversionTools、ESRI.ArcGIS.DataManagementTools、ESRI.ArcGIS.Geoprocessor等類庫，開發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具，進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、坐標(biāo)定義等處理；對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)檢，通過檢查的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理，錄入空間數(shù)據(jù)庫；檢查不通過的有誤的數(shù)據(jù)，進(jìn)行錯誤糾正后，重新數(shù)據(jù)分層、處理、入庫。

4.2 人防工程的圖、屬、檔一體化管理

在數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換、融合、加載工具集和空間數(shù)據(jù)引擎技術(shù)的基礎(chǔ)上，基于ArcGIS Engine組件開發(fā)了人防工程地圖定位[10]、數(shù)據(jù)的入庫、更新模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、數(shù)據(jù)管理模塊四大功能模塊，這四大功能模塊構(gòu)成了一個具有人防工程圖、屬、檔一體化管理功能的程序架構(gòu)，通過工程唯一ID將工程規(guī)劃、審批、建設(shè)、維護(hù)保養(yǎng)、拆除報廢等各階段的空間圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、檔案文件關(guān)聯(lián)在一起，實現(xiàn)工程圖形、屬性、檔案的關(guān)聯(lián)管理和由圖查圖、由圖查文、由文查圖的便捷快速查詢。

在數(shù)據(jù)管理基礎(chǔ)之上，利用Microsoft.NET平臺下的System.Windows.Forms.WebBrowser類庫和ArcGIS Engine組件中ESRI.ArcGIS.Controls、ESRI.ArcGIS.Display、ESRI.ArcGIS.System等類庫，開發(fā)了人防工程的圖、屬、檔一體化展示模塊，實現(xiàn)人防工程空間位置屬性、圖形、檔案聯(lián)合展示，可以便捷地瀏覽人防工程的整體信息。

4.3 人防工程數(shù)據(jù)符號化展示

在人防工程圖、屬、檔一體化管理中，本文結(jié)合人防戰(zhàn)時功能標(biāo)志，使用ArcGIS Style Manager設(shè)計專業(yè)人防工程矢量地圖符號庫，利用ArcGIS Engine組件技術(shù)中的IUniqueValueRendererISimpleRenderer、ISimpleMarkerSymbol、IScaleDependentRenderer、IFillSymbol等符號庫接口，開發(fā)地圖符號化模塊和地圖符號化窗口，使人防工程空間數(shù)據(jù)在不同尺度下結(jié)合人防工程戰(zhàn)時功能展示不同的符號，進(jìn)行圖層要素單一符號化和圖層要素唯一值符號化，如圖2所示。根據(jù)工程的戰(zhàn)時功能，采用不同的戰(zhàn)時功能標(biāo)識符號在電子地圖上展示人防工程；用不同的顏色表示工程的建設(shè)階段(規(guī)劃、審批、竣工、維護(hù)、拆除報廢)和使用狀態(tài)(利用、閑置、封堵、拆除)；以采用點、線、面、矢量圖等分層次展現(xiàn)人防工程在不同空間尺度下的空間信息。

圖2 圖層要素單一符號化

5 圖、屬、檔一體化管理具體應(yīng)用

在圖、屬、檔一體化管理總體設(shè)計上，采用ArcGIS Engine組件、ArcSDE空間數(shù)據(jù)引擎、C#開發(fā)語言，開發(fā)了“濟(jì)南市人防工程信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”，實現(xiàn)了濟(jì)南市人防工程從規(guī)劃、審批、竣工、維護(hù)管理到拆除報廢各人防工程建設(shè)階段的圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、檔案數(shù)據(jù)的工程信息錄入(單條或者批量錄入)、信息查詢(圖形查詢、屬性查詢和空間屬性信息的關(guān)聯(lián)查詢)、信息管理、工程定位顯示和符號庫配置等一體化管理功能，提高了濟(jì)南市人防工程管理的效率和信息化水平。

6 結(jié) 語

本文探討了人防工程管理所存在的問題，針對這些問題通過空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多源空間數(shù)據(jù)集成技術(shù)，開發(fā)數(shù)據(jù)提取、轉(zhuǎn)換、融合、加載工具集，對人防工程的圖形、屬性、檔案進(jìn)行統(tǒng)一存儲。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)和空間數(shù)據(jù)庫引擎的基礎(chǔ)上，構(gòu)建人防工程圖形、屬性、檔案信息的一體化管理的總體設(shè)計方案，開發(fā)人防工程數(shù)據(jù)的入庫、更新模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、數(shù)據(jù)管理模塊四大公共功能模塊。將系統(tǒng)設(shè)計和實際情況相結(jié)合，建設(shè)“濟(jì)南市人防工程信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)”進(jìn)行具體應(yīng)用，驗證了人防工程圖形、屬性、檔案一體化管理技術(shù)設(shè)計的可行性，為人防工程管理和應(yīng)用提供了一個良好的解決方案。

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