常熟市航道信息管理研究與應用

瞿棟明 王科偉

常熟市航道信息管理研究與應用

瞿棟明 王科偉

Chang shu shi hang dao xin xi guan li yan jiu yu ying yong

常熟市區域的交通發展歷來以公路為主，水運并重的發展態勢，常熟市全市內河航道59條，航道里程533公里，其中等級航道11條共217公里，具備水運發展的條件，常熟市內河航運對常熟市的經濟發展和綜合運輸網絡的完善起到關鍵的作用。為了有效地融合、組織航道屬性數據、CAD地形數據、航道斷面數據、航道附屬設施等數據，航道處擬研究采用信息化手段建立航道信息管理系統，對航道基礎數據進行可視化瀏覽查詢，并為航道業務管理提供輔助支持。

一、數據組織

常熟市航道管理處近幾年來存檔了很多各類業務資料，本論文研究以GIS為技術為基礎有效地組織多源分散的數據，可視化地展示航道基礎數據為業務管理使用。

1.GIS組織數據

自2004年交通部組織開展全國內河航道普查工作后，2014年我市在江蘇省交通運輸廳航道局組織下進一步對市域內航道及臨河設施進行所有航道普查工作。截止目前所轄市域內航道的基礎和臨河設施，含船閘、渡槽、樞紐、航道標牌、航標、船廠、加油站、護岸、碼頭、錨地、橋梁、港口、水下管線、隧道、橋孔及部分航道上的斷面等數據。以GIS技術為手段以航道為主線，在地圖上融合臨河設施數據，在GIS組織數據空間過程中涉及以下幾個技術點：

（1）以航道空間數據為X軸，歷年數據為Y軸來組織航道空間數據，便于提取航道歷年變更數據。

（2）航道臨河設施空間對象以航道為主線，以多源不同對象為基礎進行空間數據組織。

（3）對于航道臨河設施新建或拆除的空間對象以歷年數據為標記，根據空間位置及對象幾何拓撲對比航道上附屬設施的空間位置，從而能動態反映航道變化情況。

（4）以航道現狀數據為基準，融合規劃航道。

（5）航道兩岸護岸及綠化進行單獨建庫，與航道中心線進行融合。

（6）在組織航道基礎GIS數據庫時考慮航道屬性數據的關聯銜接。

2.航道斷面CAD數據

由于航道的特殊性，航道上的水深及底層淤泥是動態不可視，航道局部段上有斷面數據，這些斷面數據是以常熟市地方坐標系的CAD數據，如何能把這些CAD數據有效地組織到航道空間地圖數據中是個難題。且為了不損失數據真實性，在構建空間地理數據時，對航道上存在斷面數據地方均以一對象來表示，對象中以斷面CAD數據來可視化展現。

融合航道斷面CAD數據并能與航道空間數據一并提供地圖服務存在技術難度，采用ArcGIS for AutoCAD一個針對AutoCAD免費插件，可以使AutoCAD作為ArcGIS Server的客戶端加載服務；并且可以作為GIS結構編輯器來組織CAD數據，從而作為直接可用的GIS 要素類；給CAD數據定義坐標系，從而可以被ArcGIS Server識別。特別注意插件使用的坐標系統是通過投影*.prj文件來定義，當給CAD的DWG文件定義坐標系后，這個有效的空間參考是可以被ArcGIS Server，否則無法讀取到CAD的坐標系。

二、信息管理系統

1.系統架構

本系統將采用集中式的B/S開發架構，系統采用J2EE應用框架，將系統劃分為應用層、業務層、中間件層和數據層，利用JAVA、STRUTS、ArcGIS等主流成熟技術進行開發。在機房搭建數據庫服務器、地圖服務器及應用服務器，通過客戶機上的瀏覽器即可完成系統的操作和使用功能。系統建設將充分兼顧未來的發展，考慮到未來數據內容的增加，預留其他系統接入的需求。下圖是系統業務框架圖。

系統業務框架圖

系統管理：管理和維護系統日常，主要功能點含：配置管理、用戶管理和數據管理，配置管理是指針對系統運行的設置；數據管理是指備份和恢復數據庫。

電子地圖管理：發布航道業務數據。

航道基礎信息管理：管理航道的基礎信息，允許增加、刪除、修改等操作，包含航道的附屬設施信息，如：航道斷面、船閘、航道標牌、錨地、港口設施、船廠、護岸、加油站、抽排水站、水文觀測井、其它臨河建筑物、路河橋梁、橋孔、渡槽、架空電線、架空管道、管道、電纜、水下隧道、其它下過河建筑物；并且能對這些附屬設施信息進行瀏覽查詢。

航道養護信息管理：對航道的養護規劃、計劃進行管理，主要是對航道工程的一些業務進行管理。

航政業務管理：對航政的日常業務進行計劃和管理，包含有：行政許可事項登記、航政巡航計劃、航道通航保證情況等。

航道統計匯總管理：對航道的日常統計業務進行匯總管理，含航道的基礎信息統計匯總和相應的報表。

2.數據更新權限控制

為保證基礎數據的準確，航道處建立了三級管理制度，數據錄入人員可以修改、新增數據，數據保存后并不直接在數據庫內進行保存，而是由上級業務部門審核確認；上級業務人員登錄系統后如有審核要求時，系統會彈出待審核的界面，如果上級業務管理部門認為數據修改不符合要求時允許退回數據，并在系統中流轉到數據錄入人員。同樣，上級業務部門審核后由航道處確認，從而對航道基礎數據更新以系統的方式控制更新。

三、動態數據管理

高效地組織起多年航道數據，并分析演變過程是本航道信息管理研究的重點工作，本次借用ArcGIS的功能，方格網內空間拓撲查地圖并反過來屬性查地圖兩方面結合并由人員確定方式實現數據對比功能。在系統中提供歷年基礎數據歸檔功能，在歸檔過程中對比上年航道空間地圖數據和屬性變更數據，找到連續兩年基礎數據的變更情況，并通過ArcGIS Server發布變更的地圖服務疊加上當前年航道基礎數據上，可以選擇查看航道任意連續兩年航道及臨河設施空間變更情況。

分析對比5年航道基礎信息的空間及屬性信息變更情況，自動對比的效果感覺還是有些問題，特別是航道中心線由于航道河床變更，造成局部節點變更對比結果存在部分偏差。

四、結語

根據論文對航道信息管理研究得出相關結論如下：

1.以航道及臨河設施為基礎，依托GIS技術對空間與屬性數據進行融合管理。

2.對航道基礎數據、航政業務和航道工程業務進行綜合管理，形成統一的業務管理平臺。

3.建立年度數據備份機制和基礎數據更新制度，確?；A數據的準確。

本系統在建設的過程中還是存在一些問題，如歷年數據對比和航道CAD地圖數據的展示都存在技術難點。另外，下步應該考慮航道斷面的三維數據融合和展示等方面研究工作。

（作者單位：瞿棟明，江蘇省常熟市航道管理處；王科偉，江蘇緯信工程咨詢有限公司）