楊 洋 沈大勇 楊汝芬

1.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司西南分公司，四川 成都 610041；2.四川省遙感信息測繪院，四川 成都 610100

0 前言

輸氣管道測繪數(shù)據(jù)（以下簡稱“管道數(shù)據(jù)”）紛繁復(fù)雜，隨著項(xiàng)目的開展，這些數(shù)據(jù)量越來越大，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。如何做到對管道數(shù)據(jù)的有效存儲(chǔ)和管理、高效查詢和提取、簡便處理和分析，是當(dāng)前石油天然氣行業(yè)亟待解決的問題。擬在ArcGIS的基礎(chǔ)上，分析當(dāng)前管道數(shù)據(jù)的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，建立輸氣管道分布式測繪數(shù)據(jù)庫，為數(shù)字化管道的建立提供前期數(shù)據(jù)保障，從而加快油氣管道建設(shè)步伐，提高油氣保障服務(wù)能力的基礎(chǔ)［1］。

數(shù)字管道的核心就是管道信息庫［2］，最佳方法就是利用ArcGIS作為平臺。ArcGIS擁有對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)提取、處理、分析和更新等強(qiáng)大功能，能非?？茖W(xué)合理地管理管道數(shù)據(jù)；ArcSDE是空間數(shù)據(jù)引擎，允許用戶在多種數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)和管理地理信息［3］；為滿足輸氣管道各種專業(yè)需求，也可以在Arc Engine基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的二次開發(fā)。

1 ArcSDE管理數(shù)據(jù)的優(yōu)勢

ArcSDE作為ArcGIS應(yīng)用程序和關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的中間層組件，管理空間數(shù)據(jù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：海量數(shù)據(jù)管理，多類型數(shù)據(jù)統(tǒng)一連續(xù)管理，高效的并發(fā)訪問能力，提供長事務(wù)處理和版本管理，較高的數(shù)據(jù)安全性，數(shù)據(jù)共享和交換。ArcSDE不僅能提高空間和非空間數(shù)據(jù)庫的協(xié)調(diào)性，還能提高管理的安全性。

2 分布式測繪數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 分布式測繪數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

管道數(shù)據(jù)獨(dú)立分布在各種介質(zhì)上，數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)都相對獨(dú)立。在設(shè)計(jì)上采用Client/Server結(jié)構(gòu)搭建分布式數(shù)據(jù)庫，不強(qiáng)調(diào)集中控制。在1臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)存滿空間后，就可增加1臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，然后在數(shù)據(jù)管理中心服務(wù)器上添加對其的訪問權(quán)限即可。這樣即可把物理上分散的空間數(shù)據(jù)庫組織成為一個(gè)邏輯上統(tǒng)一的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，又可保持單個(gè)物理空間數(shù)據(jù)庫的自治性［4］。

分布式測繪數(shù)據(jù)庫建立1臺數(shù)據(jù)管理中心服務(wù)器及多個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。管道數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在不同的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，要訪問相關(guān)數(shù)據(jù)，需要首先訪問數(shù)據(jù)管理中心服務(wù)器，查詢到將要訪問的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在哪個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器后，再在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上提取數(shù)據(jù)。

每個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器終端都配置有空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE、SQL關(guān)系數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。采用自上而下的模式營造出相同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、操作系統(tǒng)和硬件，最終建立一個(gè)同質(zhì)的輸氣管道分布式測繪數(shù)據(jù)庫。分布式測繪數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 數(shù)據(jù)組織

ArcGIS空間數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，DataSet用于存儲(chǔ)對象的空間與屬性數(shù)據(jù)，與顯示等控制信息的集合體共同構(gòu)成圖層，用于設(shè)置對象集的顯示風(fēng)格、顯示范圍、顯示比例，兩者各司其職又相互聯(lián)系，一個(gè)圖層對應(yīng)一個(gè)對象集，DataSet可在不同地圖窗口中顯示。

目前管道數(shù)據(jù)大部分為CAD文件格式，其中一些數(shù)據(jù)甚至還沒有定義規(guī)范的坐標(biāo)系統(tǒng)。而每個(gè)工程項(xiàng)目都有不同的要求和設(shè)計(jì)規(guī)范，可能按照不同的方法獲得數(shù)據(jù)成果，也可能采用不同的方式存儲(chǔ)和管理。因此，要建立管道數(shù)據(jù)分布式測繪數(shù)據(jù)庫，需要對已有數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的格式轉(zhuǎn)換、縱向分層、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等處理，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫。

管道數(shù)據(jù)包括管道測繪基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)和工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)。管道測繪基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)包括矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)高程模型數(shù)據(jù)（DEM）等；工程項(xiàng)目數(shù)據(jù)包括測量工作時(shí)間、完成時(shí)間、項(xiàng)目號、檔案號、存檔時(shí)間、設(shè)計(jì)人員及參加人員、工程所在行政區(qū)劃、圖紙數(shù)量、包含資料情況等。管道測繪基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 管道測繪基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)據(jù)庫中除了包含所有管道數(shù)據(jù)外，還包含對整個(gè)數(shù)據(jù)庫以及每一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行說明和組織的表。這些表是數(shù)據(jù)訪問的接口和查詢的依據(jù)，也是數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的元數(shù)據(jù)表。

3 管道數(shù)據(jù)入庫

分布式測繪數(shù)據(jù)庫通過主流數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（SQLServer，Oracle等）來存儲(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫，利用空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE來訪問數(shù)據(jù)，按照所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和組織方式導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中。在進(jìn)行數(shù)據(jù)入庫前，必須對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的檢查和標(biāo)準(zhǔn)化處理，其中包括坐標(biāo)系的檢查、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查和各種參數(shù)的設(shè)置等。完成標(biāo)準(zhǔn)化處理后的數(shù)據(jù)入庫流程見圖3。

圖3 管道數(shù)據(jù)入庫流程

在保證數(shù)據(jù)完整性的前提下把管道數(shù)據(jù)分層進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為ArcGIS能直接調(diào)用的SHP格式；設(shè)置參數(shù)，包括坐標(biāo)系統(tǒng)、項(xiàng)目類型、行政區(qū)劃等；對數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，主要是設(shè)置或轉(zhuǎn)換地理坐標(biāo)系；按數(shù)據(jù)要素圖層分層標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行處理，主要是設(shè)置入庫的每一個(gè)圖層的圖層代碼，并按圖層命名標(biāo)準(zhǔn)對所有入庫圖層標(biāo)準(zhǔn)化處理；進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，檢查合格后才能導(dǎo)入數(shù)據(jù)。

也可以采用程序模塊和ArcCatalog兩種方式將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫。如果通過ArcCatalog直接導(dǎo)入，因數(shù)據(jù)入庫必須按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)入庫，需要人工參與部分太多（如圖層命名、數(shù)據(jù)庫命名、索引表更新等），容易發(fā)生錯(cuò)誤。為方便操作和減少人工干預(yù)，最好采用程序模塊的方式導(dǎo)入數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

在管道數(shù)據(jù)的管理上，摒棄傳統(tǒng)的文件管理方式，使用空間數(shù)據(jù)引擎ArcSDE管理地理數(shù)據(jù)，結(jié)合主流的關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理軟件來對海量空間數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，進(jìn)一步建立基于網(wǎng)絡(luò)的輸氣管道分布式測繪數(shù)據(jù)庫，為數(shù)字化管道建設(shè)奠定了基石。作為更有效、更科學(xué)的管理方式，將ArcGIS與管道數(shù)據(jù)結(jié)合起來，不僅為傳統(tǒng)管道測繪數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)更新等方面的不足提供補(bǔ)充和革新，而且也實(shí)現(xiàn)了天然氣管道與測繪專業(yè)的有機(jī)結(jié)合，提高測繪專業(yè)工作效率和技術(shù)水平。

［1］萬仕平，楊 勝，李 丹.數(shù)字管道地理空間框架的構(gòu)建［J］.天然氣與石油，2010，28（3）：4-6.W an Shiping，Yang Sheng，LiDan.Establishment of Geographic Space Framework for Digital Pipeline ［J］.Natural Gas and O il，2010，28（3）：4-6.

［2］王洪生，劉永茜，肖德仁，等.四川氣田數(shù)字管道建設(shè)之我見［J］.天然氣與石油，2007，25（2）：1-3.W ang Hongsheng，Liu Yongqian，Xiao Deren，etal.Studieson Digital Pipeline Construction in Sichuan Oil Field ［J］.Natural Gasand Oil，2007，25（2）：1-3.

［3］汪 洋.土地規(guī)劃數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用［D］.北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2008.W ang Yang.The Study on a Database Management System of Land Use Planning ［D］.Beijing：China University of Geosciences，2008.

［4］易曉峰.基于Web GIS系統(tǒng)的分布式空間數(shù)據(jù)庫的集成技術(shù)研究與應(yīng)用［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2005.Yi Xiaofeng.Research on the Integrated Technology of Distributed Spatial Database Based on Web GIS System ［D］.Wuhan：Wuhan University of Technology，2005.