CAD平臺下管線竣工與動態(tài)更新一體化管理的研究與應用

錢正偉 ，孫雪梅，王華

(常州市測繪院，江蘇 常州 213000)

1 前 言

隨著城市經濟社會的迅猛發(fā)展與城市功能的不斷完善，作為現(xiàn)代關鍵性公共基礎設施的城市地下管線，是當前我國各級政府面臨的一個重大民生問題、發(fā)展問題，管線數據隨著城市不斷發(fā)展它的重要性已被各級領導所重視。而建立地下管線數據的長效動態(tài)更新、維護機制，保持數據庫的完整性、現(xiàn)勢性和準確性，是地下管線信息系統(tǒng)滿足城市規(guī)劃、建設和管理的前提條件。因此各城市對地下管線數據庫的建立與更新管理工作是一項長遠而艱巨的任務。

在CAD 系統(tǒng)應用方面，基于業(yè)界對CAD 作業(yè)平臺廣泛迫切的使用需求，實現(xiàn)CAD 平臺下的管線數據更新與管理是一個必然趨勢。本項目不僅研究并實現(xiàn)了SDE 管線數據調圖后的查詢、統(tǒng)計及分析等應用功能，更進一步研究CAD 平臺下管線數據的監(jiān)理檢查、數據更新的實現(xiàn)機制，預期真正實現(xiàn)CAD 與SDE 之間的圖庫聯(lián)動。此外，根據管線的報建、審批、建設、竣工、更新等一系列業(yè)務，梳理得到管線全生命周期管理內容，進一步劃分為管線數據供圖業(yè)務、竣工測量與數據更新業(yè)務，研究并實現(xiàn)CAD 系統(tǒng)管理管線業(yè)務的功能。

2 開發(fā)模式與數據存儲

采用面向對象的開發(fā)模式，面向對象方法是一種自底向上和自頂向下相結合的方法，它以對象建模為基礎，不僅考慮輸入、輸出數據結構，也包含了所有對象的數據結構。系統(tǒng)的建立以保護數據的可靠性、安全性及完整性為主要設計目標，系統(tǒng)的關鍵在于，涉及了眾多的管線數據和基礎空間數據。所以系統(tǒng)必須采用海量數據存儲和管理技術，并保證數據查詢訪問的高效性，同時還要充分考慮到它的擴展性，滿足日后不斷增加的數據要求。系統(tǒng)將建立一個可擴展的統(tǒng)一的數據模型來管理這些海量的數據。系統(tǒng)將這些數據統(tǒng)一存儲在商用的大型數據庫系統(tǒng)(Oracle 數據庫)中，這樣可以充分利用Oracle 數據庫系統(tǒng)提供的高性能、高可用性、高可靠性和安全性。

3 系統(tǒng)描述與功能結構

本項目CAD 管線管理系統(tǒng)使用C/S 架構部署于常州市規(guī)劃局專線環(huán)境下，便于辦理管線規(guī)劃業(yè)務的相關人員對控規(guī)數據進行比對、出具管線工程規(guī)劃設計條件、進行管線工程規(guī)劃設計方案的設計與審核等工作，可較好地輔助管線規(guī)劃業(yè)務的辦理。考慮到數據安全要求，系統(tǒng)調取的SDE 庫數據需要進行加密處理，系統(tǒng)調圖后另存出來的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，此功能針對具有特定權限的用戶，如圖1所示。

圖1 CAD 管線管理系統(tǒng)功能結構

4 關鍵技術與創(chuàng)新點

系統(tǒng)構建了一個完善、適用的地下管線數據更新流程:工程創(chuàng)建、工程范圍線繪制及入庫、范圍線內管線調圖、輸出外業(yè)MDB、裁剪輸出DWG、竣工測量數據展點、實體移動、屬性復制、管線范圍線統(tǒng)計、輸出點線表、數據監(jiān)理并入庫。

4.1 基于CAD 的地下管線動態(tài)更新

基于C++語言，開發(fā)了一套高效實用的CAD 管線系統(tǒng)，可實現(xiàn)管線竣工測量成果，從提交——規(guī)整——監(jiān)理——規(guī)整——入庫全過程的CAD 操作。綜合管線數據庫的數據更新有兩種方式:要素級更新和范圍級更新，其中前者為數據更新的主要方式符合用戶的實際操作習慣，系統(tǒng)本身采用了實體唯一標記(GUID)匹配的設計思路，能實現(xiàn)高效、便捷的操作，該應用模式在國內處于領先水平，解決了管線行業(yè)內長期存在的數據更新難題。該系統(tǒng)已經在常州市四大區(qū)(天寧、鐘樓、戚墅堰、武進)管線數據更新維護中得到了廣泛應用并得到了一致認可，入庫更新數據主要包括新增小區(qū)和道路管線竣工、各行業(yè)單位的專一管線數據更新等。

圖2 管線數據更新流程

(1)要素級更新

具體實現(xiàn)過程為:登陸CAD 管線系統(tǒng)，通過CAD展點功能疊加竣工測量之后的點線表中間格式數據(其中為每個實體賦GUID 值，然后更新狀態(tài)為新增)，然后調用現(xiàn)狀管線數據(記錄了每一個要素的GUID)，實現(xiàn)二者數據的對比顯示，用戶根據需要進行調整，同時更新狀態(tài)同步進行修改。接下來調用管線監(jiān)理成圖模塊，按照一定的監(jiān)理規(guī)則檢查，并以句柄為標識的方式記錄下來錯誤的記錄，通過句柄可以定位到CAD 圖面上提示用戶修改，反復監(jiān)理檢查修改，確定數據無質量問題之后，進行數據的要素級入庫更新。在入庫更新前一個更重要的環(huán)節(jié)就是同名要素檢查，執(zhí)行數據入庫命令時系統(tǒng)會自動提醒。如果檢測到同名要素系統(tǒng)會自動從第二處同名點前增加當天日期和附屬值來重新命名。入庫過程中系統(tǒng)會記錄下每一次更新情況并生成更新日志、更新過程文件，用于數據回溯。少量管線的更新，可以省略上述管線展點步驟，直接調圖后根據項目情況進行數據調整，然后監(jiān)理后入庫。該方式適用于管理過程中，解決管線數據的動態(tài)更新問題。該方式不用考慮接邊的約束情況，具有更新效率高、歷史冗余數據小、便于維護和實施的特點。流程圖如圖3所示:

圖3 管線數據要素級更新流程圖

(2)范圍級更新

該方式適用于管理過程中，解決大范圍(新增道路、道路改造)管線數據的動態(tài)更新問題。為了作業(yè)的方便，大范圍的管線更新可采用重新探測的方式，實現(xiàn)探測范圍內所有管線的替換更新。但是進行與更新范圍面邊線相交管線數據處理的作業(yè)要求比較高，如圖4所示。

圖4 管線數據范圍級更新流程圖

注意事項:適當擴大數據導出范圍，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)，與更新范圍內管點直接相連的更新范圍外的管點也要導出，比如圖5中管點P。

圖5 管線要素示意圖

(3)專業(yè)管線數據庫更新

來源于專業(yè)管線權屬單位的數據共享。其數據更新的實現(xiàn)過程為:專業(yè)管線權屬單位提交數據上傳申請并上傳原始數據，審核人員審核通過后，在ETL 專業(yè)管線數據處理工具中，可選擇“數據轉換”、“轉換并入庫”任意一種操作:對于“數據轉換”操作，由用戶指定輸出，系統(tǒng)將專業(yè)管線原始數據進行轉換后以GDB格式保存至本地指定位置;對于“轉換并入庫”操作，系統(tǒng)自動將該專業(yè)管線原始數據(SHP 格式)的數據結構進行抽取、重組，轉換為符合要求的專業(yè)管線數據，并在專業(yè)管線數據庫中對該類型專業(yè)管線數據進行整體更新入庫操作。

(4)常州市規(guī)劃局下屬分局管線數據異地同步更新

為了實現(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，需要實現(xiàn)市局與分局間的數據共享及同步更新，實現(xiàn)這一目標有兩個必備前提:首先，需在市局布設一套數據庫;其次，分局可直接訪問市局數據庫。具體實現(xiàn)過程為:在系統(tǒng)部署實施階段，在市局數據庫中存放一套綜合管線數據庫，該數據的結構與分局綜合管線數據結構保持一致;后續(xù)武進方面管線數據進行更新操作的同時，將更新內容實時傳送至市局綜合管線數據庫，對武進分局管轄區(qū)地下管線數據進行更新，從而保證市局綜合管線庫中的武進部分與武進分局管轄區(qū)更新的地下管線數據完全同步。

4.2 管線數據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據管理機制，根據經驗采用時間戳+歷史圖層(分表模式)的思路，對管線數據的任何一次變更，包括數據的編輯、普查數據入庫(更新)、竣工測量更新、專業(yè)管線入庫(更新)、管線設計等等，都進行了事件跟蹤和歷史數據的轉換存儲。通過系統(tǒng)的歷史數據管理機制，用戶可以實現(xiàn)對任何時刻、任何人對數據操作的跟蹤，包括數據的恢復和歷史數據查看、備份等等。

4.3 基于規(guī)則定制的CAD 管線監(jiān)理

系統(tǒng)的一大亮點就是，我們把傳統(tǒng)的管線應用從GIS 平臺轉移到CAD 平臺，結合業(yè)主的使用習慣和業(yè)務需求，開發(fā)了一套能在CAD 系統(tǒng)環(huán)境中進行管線監(jiān)理規(guī)則定制、管線數據監(jiān)理、管線數據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)務結合得更緊密。監(jiān)理規(guī)則包括了數據標準比對、屬性值檢查、屬性邏輯檢查、圖形檢查、拓撲檢查等等，如圖6所示。

圖6 監(jiān)理檢查界面

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

考慮到規(guī)劃管理部門及測繪部門對CAD 平臺的依賴性，深入理解各部門管線管理業(yè)務，突破原有一個個孤立功能點、未實現(xiàn)功能串并聯(lián)的系統(tǒng)實現(xiàn)框架，梳理并開創(chuàng)管線業(yè)務流思路，實現(xiàn)了CAD 平臺下管線供圖業(yè)務流程及方案輔助審批業(yè)務流程的整合，實現(xiàn)了對外業(yè)竣工測繪、管線竣工更新等各項管線業(yè)務的一體化作業(yè)管理。系統(tǒng)的核心技術實現(xiàn)了地形、影像、控規(guī)、紅線、綜合管線及專業(yè)管線等各類管線數據類型的CAD 調圖及表達，通過實時調取空間數據庫中的GIS數據，在此基礎上進行實時可視管線繪制、屬性編輯、屬性復制、重疊檢測等圖面規(guī)整操作，提高了設計效率和設計方案的科學性，縮短了規(guī)劃管理過程中市政工程的規(guī)劃審批周期。

5 結 語

該系統(tǒng)經使用和完善，已在管線竣工和動態(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確性。但是，一套完整的管理系統(tǒng)要用到實處發(fā)揮作用，就必須建立完善的管線管理機制。針對管線報建、現(xiàn)狀管線資料提供、管線施工跟蹤測量、管線竣工測量、匯交竣工測量信息資料這一完整的管線管理過程，通過出臺一系列管理規(guī)范，建立一個長效管理機制，以保障管線規(guī)劃與建設工作的科學合理，保障管線數據的有效更新，實現(xiàn)地下管線建設管理的良性循環(huán)。此外，還可建立一套面向專業(yè)管線權屬單位的管線數據共享交換機制，明確規(guī)劃部門與專業(yè)管線權屬單位之間管線數據共享交換的前提與要求，保障專業(yè)管線數據的有效更新，實現(xiàn)規(guī)劃管理部門與管線權屬單位之間的互利共贏。

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