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.濟南市勘察測繪研究院，山東 濟南 250013； 2.濟南市人防安全應急救援中心，山東 濟南 250014)

1 引 言

人防工程不但戰時需要組織防空空襲指揮的任務，還擔負著平時的防災、救災等重要任務，使得準確掌握人防工程的位置、戰時功能、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，對地下空間開發利用、城市規劃、城市建設等方面也有著重要意義[2]。

目前人防工程基礎信息數據庫的建設還不完善，信息引入受阻，信息資料采集和數據錄入機制不完善，不能充分實現信息資源共享，不能滿足工程管理信息化的需要。隨著社會和技術持續的發展，人防工程信息化長效管理、高效辦公的機制尚需進一步完善，管理理念、管理體制、管理方式還需進一步創新[3]。現階段存在的主要問題：①人防工程數量迅速增長，相關信息數據錄入更新維護困難；②人防工程數據種類繁多、格式多樣、歷史遺留數據格式、坐標不統一等問題突出；③由于人防工程建設涉及規劃、審批、竣工、維護管理等多各階段，信息共享和信息傳遞不暢，人防工程數據的一致性也難保證。

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

2 圖、屬、檔一體化管理技術

2.1 空間數據庫技術

空間數據庫技術是實現圖形、屬性一體化管理的基礎，克服了文件管理數據存在的數據冗余、數據不一致性、數據間聯系弱等缺陷，在維護數據一致性、海量數據持久存儲等方面具有優勢[4，5]。文章將使用空間數據庫技術解決人防工程管理中的問題，使人防工程各個建設階段的圖形數據、屬性數據、檔案數據無縫集成，有效地保證了人防工程數據實體的完整性、一致性。

2.2 多源空間數據集成技術

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

為了人防工程圖形數據和GIS應用程序的格式相融合，使用ArcGIS軟件內置的Data Interoperability Tools擴展模塊和ArcGIS Engine在數據抽取、轉換、裝載接口，將數據格式轉換GIS應用程序支持數據分析的shape file或Geodatabase格式，利用空間數據庫技術導入空間數據庫[7]。

2.3 人防工程空間數據符號化技術

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合，它可以表示客觀事物和現象的性質與相互關系[8]。本文利用ArcMap的交互式符號設計組件Style Manager[9]和ArcGIS Engine提供的符號接口和渲染模式，實現人防工程圖層數據的自動符號化顯示，提高人防工程空間數據可視化效果。

3 圖、屬、檔一體化管理總體設計

通過對圖、屬、檔一體化管理技術的分析，基于穩定可靠成熟的主流ArcGIS平臺，采用關系型數據庫在數據管理方式方面的優勢，在空間數據庫技術、多源空間數據集成技術、空間數據符號化技術的支撐下，按照人防工程建設階段對人防工程圖、屬、檔一體化管理系統進行總體設計，即：

(1)以空間數據庫為基礎平臺，采用ArcGIS的空間數據存儲格式Geodatabase，存儲人防工程空間數據、屬性數據、檔案數據，按照人防工程規劃、審批、建設、維護管理、拆除報廢等階段，設置數據關聯主鍵值，通過空間數據庫技術，實現圖形信息、屬性信息、檔案信息的一體化存儲。

(2)基于ArcGIS Engine組件多源空間數據集成技術，開發空間數據格式轉換、繪圖、編輯等更新功能，實現人防工程各建設階段的圖形信息、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)基于基礎地理電子地圖，利用空間數據符號化技術和空間數據庫技術，實現采用不同的戰時功能標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，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總體設計基礎上，開發人防工程信息數據一體化管理系統，完成人防工程數據的入庫和更新，實現人防工程規劃、審批、建設、維護管理、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總體設計

4 圖、屬、檔一體化管理技術實現

4.1 多源空間數據集成

結合空間數據庫技術和使用ArcGIS軟件內置的Data Interoperability Tools擴展模塊的數據互操作功能，基于ArcGIS Engine組件開發了數據提取、轉換、融合、加載工具集，對人防圖形數據(DWG、DXF)、人防屬性數據、多媒體數據(圖片、視頻等)和歷史檔案數據等進行格式的統一、入庫、更新等功能，使人防工程圖形屬性檔案進行統一存儲，實現數據的快速高效轉換。

在多源空間數據集成技術中，首先人防工程圖數據要按照特定的數據規則，將數據分層處理；對分層正確的工程圖數據，使用了ArcGIS Engine組件中的ESRI.ArcGIS.DataInteroperabilityTools、ESRI.ArcGIS.ConversionTools、ESRI.ArcGIS.DataManagementTools、ESRI.ArcGIS.Geoprocessor等類庫，開發數據轉換工具，進行數據格式轉換、坐標轉換、坐標定義等處理；對處理后的數據進行質檢，通過檢查的數據進行數據融合處理，錄入空間數據庫；檢查不通過的有誤的數據，進行錯誤糾正后，重新數據分層、處理、入庫。

4.2 人防工程的圖、屬、檔一體化管理

在數據提取、轉換、融合、加載工具集和空間數據引擎技術的基礎上，基于ArcGIS Engine組件開發了人防工程地圖定位[10]、數據的入庫、更新模塊、數據查詢模塊、數據管理模塊四大功能模塊，這四大功能模塊構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，通過工程唯一ID將工程規劃、審批、建設、維護保養、拆除報廢等各階段的空間圖形數據、屬性數據、檔案文件關聯在一起，實現工程圖形、屬性、檔案的關聯管理和由圖查圖、由圖查文、由文查圖的便捷快速查詢。

在數據管理基礎之上，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，開發了人防工程的圖、屬、檔一體化展示模塊，實現人防工程空間位置屬性、圖形、檔案聯合展示，可以便捷地瀏覽人防工程的整體信息。

4.3 人防工程數據符號化展示

在人防工程圖、屬、檔一體化管理中，本文結合人防戰時功能標志，使用ArcGIS Style Manager設計專業人防工程矢量地圖符號庫，利用ArcGIS Engine組件技術中的IUniqueValueRendererISimpleRenderer、ISimpleMarkerSymbol、IScaleDependentRenderer、IFillSymbol等符號庫接口，開發地圖符號化模塊和地圖符號化窗口，使人防工程空間數據在不同尺度下結合人防工程戰時功能展示不同的符號，進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。根據工程的戰時功能，采用不同的戰時功能標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階段(規劃、審批、竣工、維護、拆除報廢)和使用狀態(利用、閑置、封堵、拆除)；以采用點、線、面、矢量圖等分層次展現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用

在圖、屬、檔一體化管理總體設計上，采用ArcGIS Engine組件、ArcSDE空間數據引擎、C#開發語言，開發了“濟南市人防工程信息數據庫系統”，實現了濟南市人防工程從規劃、審批、竣工、維護管理到拆除報廢各人防工程建設階段的圖形數據、屬性數據、檔案數據的工程信息錄入(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聯查詢)、信息管理、工程定位顯示和符號庫配置等一體化管理功能，提高了濟南市人防工程管理的效率和信息化水平。

6 結 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據庫技術、多源空間數據集成技術，開發數據提取、轉換、融合、加載工具集，對人防工程的圖形、屬性、檔案進行統一存儲。在關系數據庫技術和空間數據庫引擎的基礎上，構建人防工程圖形、屬性、檔案信息的一體化管理的總體設計方案，開發人防工程數據的入庫、更新模塊、數據查詢模塊、數據管理模塊四大公共功能模塊。將系統設計和實際情況相結合，建設“濟南市人防工程信息數據庫系統”進行具體應用，驗證了人防工程圖形、屬性、檔案一體化管理技術設計的可行性，為人防工程管理和應用提供了一個良好的解決方案。

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[7] 陳楠. 多源空間數據集成的技術難點分析和解決策略[J]. 計算機應用研究，2005，10：206～208.

[8] 徐立. 地理空間數據符號化理論與技術研究[D]. 鄭州：解放軍信息工程大學，2013.

[9] 劉志軍，劉振民，張艷杰等. 基于ArcGIS的空間數據符號化研究[J]. 海洋測繪，2010(1)：59～61.

[10] 張廣春，仲偉政. 基于ArcGIS Engine組件實現瓦片地圖的應用[J]. 測繪通報，2015(3)：115～116 120.