基于地理信息技術(shù)的道路挖掘管理系統(tǒng)建設(shè)

謝有福

摘 要：傳統(tǒng)的道路挖掘項(xiàng)目審批方式缺乏對(duì)挖掘項(xiàng)目的系統(tǒng)性和全局性統(tǒng)籌調(diào)度，往往造成道路的反復(fù)開(kāi)挖。文章探討了城市基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)整合特別是多源管線數(shù)據(jù)融合的方法，并基于該數(shù)據(jù)建立道路挖掘管理系統(tǒng)及配套制定道路挖掘事件報(bào)送審批流程，該系統(tǒng)的運(yùn)用不僅能合理地全局統(tǒng)籌道路挖掘項(xiàng)目，從根本上減少道路反復(fù)開(kāi)挖的現(xiàn)象，還可以利用城市基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)道路挖掘項(xiàng)目施工可能涉及的市政設(shè)施進(jìn)行分析提取，為項(xiàng)目的審批、統(tǒng)籌及施工提供重要的參考依據(jù)，大大地提高項(xiàng)目審批的質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：道路挖掘;空間數(shù)據(jù)庫(kù);地理信息

0? ? 引言

城市道路是各類地下管線的主要載體，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市體量的不斷擴(kuò)大，難免會(huì)出現(xiàn)管線基礎(chǔ)設(shè)施無(wú)法滿足城市發(fā)展需求的情況，勢(shì)必進(jìn)行管線設(shè)施的新建、擴(kuò)容、改造而開(kāi)挖道路造成“馬路拉鏈”。道路的反復(fù)開(kāi)挖不僅嚴(yán)重影響交通出行，還破壞了道路的整體結(jié)構(gòu)，影響使用壽命。為此，充分利用各單位的現(xiàn)有數(shù)據(jù)進(jìn)行整理融合，解決各單位間數(shù)據(jù)碎片化的問(wèn)題，建立一套權(quán)威、完整的城市基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并在此基礎(chǔ)上建立一套基于地理信息技術(shù)的道路挖掘管理系統(tǒng)及配套制定相應(yīng)的挖掘事件報(bào)送審批機(jī)制，對(duì)道路挖掘項(xiàng)目進(jìn)行合理規(guī)劃、統(tǒng)籌調(diào)度就顯得尤為重要。

1? ? 建設(shè)目標(biāo)

運(yùn)用信息化工具和管理手段，建立基于地理信息技術(shù)的道路挖掘管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)單位、涉路管線產(chǎn)權(quán)單位、道路管理權(quán)屬部門和行政審批部門間的信息共享。輔助相關(guān)管理單位科學(xué)安排計(jì)劃，統(tǒng)籌調(diào)度道路挖掘項(xiàng)目，減少因城市道路反復(fù)開(kāi)挖而造成的“拉鏈路”。

2? ? 建設(shè)內(nèi)容

道路挖掘地理信息管理系統(tǒng)建設(shè)主要內(nèi)容為：流程機(jī)制建設(shè)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)、道路挖掘管理系統(tǒng)建設(shè)。

2.1? 流程機(jī)制建設(shè)

根據(jù)各級(jí)政府頒布的道路管理、工程施工、道路占用與挖掘等相關(guān)管理?xiàng)l例，將道路挖掘施工有關(guān)的管理標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一納入，形成統(tǒng)一的業(yè)務(wù)流程和管理機(jī)制，規(guī)范各類道路挖掘施工項(xiàng)目的申報(bào)和審批流程。

道路挖掘項(xiàng)目的申報(bào)和審批流程大致如下：建設(shè)單位上報(bào)項(xiàng)目→道路管理權(quán)屬單位初步審核→統(tǒng)籌調(diào)度形成道路挖掘項(xiàng)目調(diào)度計(jì)劃→向管線產(chǎn)權(quán)單位推送項(xiàng)目信息→管線單位反饋意見(jiàn)→協(xié)調(diào)確認(rèn)后形成正式施工調(diào)度計(jì)劃→向政府行政主管部門/單位匯報(bào)→施工計(jì)劃公示→各建設(shè)單位及相關(guān)部門依照計(jì)劃執(zhí)行項(xiàng)目。

2.2? 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范建設(shè)包含數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和工作標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)包含基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)等，以及數(shù)據(jù)的使用、訪問(wèn)、管理和更新維護(hù)等在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系;工作標(biāo)準(zhǔn)是基于道路挖掘申報(bào)調(diào)度流程，按照系統(tǒng)的操作說(shuō)明、操作要求、行為規(guī)范所做的統(tǒng)一規(guī)定，確保實(shí)現(xiàn)工作流程的信息化并與實(shí)際業(yè)務(wù)高效統(tǒng)一[1]。

2.3? 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建設(shè)

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)大致可分為城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和管線數(shù)據(jù)。其主要作用是給道路挖掘項(xiàng)目的審批及施工提供輔助決策，利用該數(shù)據(jù)分析項(xiàng)目施工對(duì)現(xiàn)有設(shè)施的影響并給予提示，從而減少盲目開(kāi)挖對(duì)現(xiàn)有設(shè)施造成的破壞。

2.3.1 城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可利用地理信息公共服務(wù)平臺(tái)，如“天地圖”，直接接入該服務(wù)即可使用其豐富的城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3.2 管線數(shù)據(jù)

許多城市已經(jīng)建立了管線數(shù)據(jù)庫(kù)，由職能管理部門維護(hù)及管理。同時(shí)大部分管線產(chǎn)權(quán)單位也建設(shè)了自己的管線管理系統(tǒng)或管線檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，因此管線數(shù)據(jù)的建設(shè)以收集、處理、整合各單位現(xiàn)有數(shù)據(jù)為主，必要的情況下再考慮對(duì)數(shù)據(jù)的缺失部分進(jìn)行實(shí)地普查。

各單位所持管線數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性、坐標(biāo)系、格式、屬性字段等存在差異，且存在同一管線有多套不同來(lái)源數(shù)據(jù)的情況，需要經(jīng)過(guò)處理加工將多源管線數(shù)據(jù)融合為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、涵蓋內(nèi)容較為完整、準(zhǔn)確的“管線一張圖”[2]。多源管線數(shù)據(jù)融合流程如圖1所示[3]。

（1）制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)需求及現(xiàn)有數(shù)據(jù)情況制定數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，包含數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、格式、元數(shù)據(jù)、空間參考等內(nèi)容。

（2）收集資料。

收集各單位符合要求的資料，包含各權(quán)屬單位資料、各職能管理單位資料、市政管線竣工圖等。

（3）數(shù)據(jù)有效性分析及剔除。

各單位的管線數(shù)據(jù)格式多種多樣，主要有ArcGIS，AutoCAD，EPS，SuperMap等，將收集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式及坐標(biāo)系，如ArcGIS的*.shp格式CGCS2000坐標(biāo)系，確保轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信息無(wú)丟失，精度無(wú)變化。由于管線數(shù)據(jù)來(lái)源于多個(gè)單位，因此存在部分區(qū)域的管線有兩套或多套數(shù)據(jù)的情況，通過(guò)綜合分析提取出質(zhì)量、精度、完整性最為可靠的數(shù)據(jù)，并將其他數(shù)據(jù)剔除。如果多套數(shù)據(jù)中各要素質(zhì)量參差不齊，則需要提取每套數(shù)據(jù)中質(zhì)量最好的部分進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，形成一套最為可靠的數(shù)據(jù);多套數(shù)據(jù)中如果存在有的空間數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，有的屬性數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，則分別提取各數(shù)據(jù)中質(zhì)量較好的部分融合成一套質(zhì)量最好的數(shù)據(jù)。若出現(xiàn)內(nèi)業(yè)無(wú)法判定數(shù)據(jù)質(zhì)量?jī)?yōu)劣的情況，則在該數(shù)據(jù)的屬性中予以標(biāo)記，待后續(xù)通過(guò)外業(yè)做進(jìn)一步質(zhì)量評(píng)定[3]。

（4）融合接邊。

將初步融合的各區(qū)域成果進(jìn)行接邊處理，整合為一套全區(qū)域、全種類的管線數(shù)據(jù)庫(kù)。具體方法為：分種類疊加各區(qū)域管線數(shù)據(jù)，繪制相交區(qū)域接邊線;利用接邊線創(chuàng)建緩沖區(qū);利用鄰近分析功能找出緩沖區(qū)內(nèi)接邊處距離最近的管線，比對(duì)數(shù)據(jù)情況自動(dòng)對(duì)接屬性相匹配的管線數(shù)據(jù);對(duì)于無(wú)法自動(dòng)對(duì)接的數(shù)據(jù)分析具體原因并進(jìn)行人工接邊。

（5）數(shù)據(jù)質(zhì)檢及核查。

數(shù)據(jù)質(zhì)檢包括空間數(shù)據(jù)的拓?fù)錂z查和屬性數(shù)據(jù)的合理性、規(guī)范性檢查?？臻g數(shù)據(jù)拓?fù)錂z查包括：點(diǎn)線關(guān)聯(lián)性、要素重疊、重復(fù)數(shù)據(jù)等;屬性數(shù)據(jù)檢查包括：字段類型檢查、值域檢查、邏輯性檢查等。對(duì)于質(zhì)量較差的數(shù)據(jù)，分析該數(shù)據(jù)情況評(píng)估是否可以通過(guò)加工處理提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，若處理后數(shù)據(jù)質(zhì)量依然無(wú)法達(dá)到要求，則剔除該數(shù)據(jù)并考慮是否現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)測(cè)。

篩選出之前標(biāo)定的疑問(wèn)數(shù)據(jù)和質(zhì)檢時(shí)發(fā)現(xiàn)的不合格數(shù)據(jù)，統(tǒng)一進(jìn)行外業(yè)核查，獲得質(zhì)量達(dá)到要求的管線數(shù)據(jù)融合入庫(kù)。

2.3.3 道路沿線設(shè)施數(shù)據(jù)

道路沿線設(shè)施數(shù)據(jù)包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，在沒(méi)有現(xiàn)有數(shù)據(jù)成果的情況下可通過(guò)外業(yè)普查獲得，并錄入空間數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理。普查內(nèi)容如下。

（1）構(gòu)筑物：橋梁、隧道、人行天橋、地下通道等。

（2）交通設(shè)施：交通標(biāo)志、護(hù)欄、輪廓標(biāo)、隔離柵、隔音墻、信號(hào)燈、警示燈、可變情報(bào)板、誘導(dǎo)屏、廣角鏡、路名牌、監(jiān)控、電子卡口等。

（3）公共服務(wù)設(shè)施：公共飲水機(jī)、公廁、公交車站、報(bào)刊亭、公共自行車站點(diǎn)、24小時(shí)圖書館電話亭、通信基站、郵筒等。

（4）照明及其他設(shè)施：路燈、路燈控制箱、變壓器、各類箱柜體、廣告牌、宣傳欄、治安亭、通氣口、消防栓等。

由于普查方式多種多樣，可根據(jù)實(shí)際情況選擇具體普查方案，本文不做展開(kāi)。

2.4? 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

為便于數(shù)據(jù)源的靈活配置及業(yè)務(wù)邏輯的擴(kuò)展，支持系統(tǒng)的遷移和部署，系統(tǒng)采用基于J2EE的開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，兼容各種主流操作系統(tǒng)與應(yīng)用平臺(tái)。在技術(shù)體系結(jié)構(gòu)方面使用面向服務(wù)的SOA體系結(jié)構(gòu)組織搭建整個(gè)系統(tǒng)的框架。系統(tǒng)框架分為5個(gè)層具體如下[4]。

（1）基礎(chǔ)設(shè)施層：系統(tǒng)依托于基礎(chǔ)硬件設(shè)施建設(shè)（包括存儲(chǔ)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施），保障系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（2）數(shù)據(jù)層：主要為道路挖掘業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和各類地理信息數(shù)據(jù)，地理信息數(shù)據(jù)包含城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、管線數(shù)據(jù)、道路沿線設(shè)施數(shù)據(jù)等。

（3）支撐層：軟件系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)軟件支撐環(huán)境，通過(guò)GIS引擎、報(bào)表引擎、工作流等實(shí)現(xiàn)道路挖掘管理系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（4）應(yīng)用層：以道路挖掘地理信息管理系統(tǒng)為基礎(chǔ)服務(wù)平臺(tái)，為業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供基礎(chǔ)服務(wù)，在此之上構(gòu)建各系統(tǒng)功能，以滿足道路挖掘日常業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。

（5）用戶層：用戶層分系統(tǒng)管理員、系統(tǒng)維護(hù)人員、數(shù)據(jù)維護(hù)人員、業(yè)務(wù)操作人員以及各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)等。

2.5? 系統(tǒng)功能

2.5.1 GIS數(shù)據(jù)展示

在地圖上直觀展示道路挖掘項(xiàng)目情況及其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如：道路、挖掘項(xiàng)目、管線設(shè)施等，實(shí)現(xiàn)專題圖、區(qū)域統(tǒng)計(jì)分析、時(shí)態(tài)數(shù)據(jù)展示、地圖測(cè)算等功能，輔助建設(shè)單位、道路管理權(quán)屬單位及相關(guān)政府管理部門管理道路挖掘施工項(xiàng)目相關(guān)工作，如圖2所示。

2.5.2 項(xiàng)目動(dòng)態(tài)庫(kù)

項(xiàng)目動(dòng)態(tài)庫(kù)用于各建設(shè)單位對(duì)道路挖掘項(xiàng)目基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理，如圖3所示。

（1）項(xiàng)目上報(bào)：各建設(shè)單位按要求，在規(guī)定填報(bào)時(shí)間范圍內(nèi)通過(guò)系統(tǒng)填報(bào)擬實(shí)施的道路挖掘項(xiàng)目的屬性信息和空間信息。屬性信息包括項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、建設(shè)單位、聯(lián)系人等;空間信息可通過(guò)系統(tǒng)提供的畫圖功能或坐標(biāo)輸入功能上報(bào)，或者上傳符合規(guī)范要求（格式、坐標(biāo)系等）的項(xiàng)目施工位置圖。

（2）項(xiàng)目庫(kù)管理：各建設(shè)單位上報(bào)的道路挖掘項(xiàng)目基礎(chǔ)信息在系統(tǒng)中匯總形成項(xiàng)目庫(kù)。道路管理權(quán)屬單位根據(jù)管轄范圍可查看已上報(bào)系統(tǒng)的項(xiàng)目信息，通過(guò)預(yù)設(shè)的查詢條件，可快速篩選檢索到所需項(xiàng)目記錄，項(xiàng)目庫(kù)數(shù)據(jù)保持動(dòng)態(tài)更新。

（3）空間分析：空間分析功能是基于系統(tǒng)中的管線數(shù)據(jù)庫(kù)，使用鄰近分析及緩沖區(qū)分析提取出項(xiàng)目施工區(qū)域內(nèi)可能涉及的現(xiàn)有管線數(shù)據(jù)，為計(jì)劃的審批、調(diào)度及項(xiàng)目施工提供重要的參考依據(jù)，如圖4所示。

2.5.3 計(jì)劃調(diào)度審批

計(jì)劃調(diào)度是對(duì)道路挖掘施工項(xiàng)目計(jì)劃進(jìn)行對(duì)照分析，自動(dòng)分析以相同的色塊標(biāo)注出相近時(shí)間、相近路段的施工項(xiàng)目，輔助道路管理權(quán)屬單位統(tǒng)籌調(diào)度道路挖掘施工項(xiàng)目計(jì)劃，如圖5所示。

（1） 調(diào)度分析。

為項(xiàng)目調(diào)度管理人員提供輔助決策功能，將挖掘項(xiàng)目計(jì)劃數(shù)據(jù)統(tǒng)一落圖，系統(tǒng)根據(jù)申報(bào)項(xiàng)目計(jì)劃信息自動(dòng)將申請(qǐng)施工時(shí)間和地點(diǎn)相近的道路挖掘申請(qǐng)以高亮方式進(jìn)行匯總和展示，并得出相近區(qū)域內(nèi)項(xiàng)目計(jì)劃的合并建議，輔助管理人員做出調(diào)度決策。同時(shí)可利用管線數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)指定申請(qǐng)地點(diǎn)及周邊的管線分布情況進(jìn)行分析，生成挖掘項(xiàng)目施工可能涉及的管線設(shè)施清單，為調(diào)度管理人員統(tǒng)籌調(diào)度及施工單位作業(yè)提供重要的參考依據(jù)。

（2）調(diào)度管理。

計(jì)劃調(diào)度管理人員通過(guò)調(diào)度分析結(jié)果進(jìn)行計(jì)劃合并，生成初步調(diào)度計(jì)劃。系統(tǒng)將生成的初步調(diào)度計(jì)劃信息推送給各管線產(chǎn)權(quán)單位確認(rèn)，若調(diào)度計(jì)劃存在問(wèn)題則通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行反饋。計(jì)劃調(diào)度管理人員根據(jù)各管線產(chǎn)權(quán)單位的反饋信息使用計(jì)劃調(diào)整功能進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整計(jì)劃內(nèi)容。經(jīng)過(guò)一系列審批流程后最終形成道路挖掘施工項(xiàng)目的統(tǒng)籌實(shí)施計(jì)劃，按管理辦法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)予以公示。

（3）計(jì)劃調(diào)度查詢。

相關(guān)單位可通過(guò)計(jì)劃調(diào)度查詢模塊查看權(quán)限范圍內(nèi)的項(xiàng)目計(jì)劃統(tǒng)籌調(diào)度情況，根據(jù)計(jì)劃調(diào)度情況調(diào)整項(xiàng)目施工安排。

（4）項(xiàng)目計(jì)劃匯總。

經(jīng)公示后的道路挖掘項(xiàng)目計(jì)劃通過(guò)系統(tǒng)統(tǒng)一匯總到行政主管部門形成下一周期城市道路挖掘施工審批計(jì)劃。

2.5.4 綜合分析

系統(tǒng)提供綜合分析功能，利用BI展示工具、報(bào)表工具實(shí)現(xiàn)將道路挖掘管理工作相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)圖表分析、統(tǒng)計(jì)報(bào)表方式展示，輔助用戶進(jìn)行各類專題統(tǒng)計(jì)分析，為規(guī)劃決策提供數(shù)據(jù)支撐。

2.5.5 檔案管理

檔案管理模塊實(shí)現(xiàn)以道路挖掘項(xiàng)目為單元，對(duì)各階段的項(xiàng)目檔案進(jìn)行歸檔，并提供多種查詢方式供用戶方便查詢相關(guān)項(xiàng)目資料。

2.5.6 組織機(jī)構(gòu)管理

組織機(jī)構(gòu)管理模塊用于創(chuàng)建和維護(hù)使用本系統(tǒng)的相關(guān)單位的基礎(chǔ)信息、角色權(quán)限配置、流程配置等相關(guān)管理內(nèi)容。

3 結(jié)語(yǔ)

道路挖掘地理信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用規(guī)范了挖掘項(xiàng)目申報(bào)流程，并進(jìn)一步完善了管理機(jī)制。通過(guò)整合各單位數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)挖掘項(xiàng)目的全局統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、智能分析、智慧調(diào)度，達(dá)到信息雙向共享、高效辦公協(xié)同的目的。從根本上減少因城市道路反復(fù)開(kāi)挖而造成的“拉鏈路”，挖掘區(qū)域的現(xiàn)有管線及市政設(shè)施空間分析功能為計(jì)劃調(diào)度及現(xiàn)場(chǎng)施工提供了重要的參考依據(jù)，能夠有效地減少因現(xiàn)場(chǎng)資料不足而盲目開(kāi)挖對(duì)管線及市政設(shè)施造成的破壞，減輕因道路挖掘施工對(duì)社會(huì)公眾出行的影響。

[參考文獻(xiàn)]

[1]黃堅(jiān)，王丹，丁軍.城市公共基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)方法初探[J].測(cè)繪通報(bào)，2003（2）：42-44.

[2]孟志義.北京市地下管線信息多源數(shù)據(jù)整合研究[J].測(cè)繪通報(bào)，2011（10）：56-59.

[3]付麗麗，韓葵，王文哲.城市地下管線數(shù)據(jù)整合技術(shù)探討與研究[J].城市勘測(cè)，2017（6）：67-70.

[4]朱曉華，閭國(guó)年.地理信息系統(tǒng)技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用與存在的問(wèn)題[J].科技導(dǎo)報(bào)，2001（5）：37-39.

（編輯 王雪芬）