王振宇，李宏偉，王海濤

（1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001）

地下管線數(shù)據(jù)的點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)編輯方法

王振宇1，李宏偉1，王海濤1

（1.信息工程大學(xué) 地理空間信息學(xué)院，河南 鄭州 450001）

通過(guò)分析管線數(shù)據(jù)編輯的特點(diǎn)，結(jié)合管線數(shù)據(jù)本身的結(jié)構(gòu)特征，給出了一種解決同一要素集內(nèi)管線數(shù)據(jù)點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)的方法，并由此引申出了基于要素集的管線數(shù)據(jù)編輯方法。

地下管網(wǎng)；要素集；管線編輯；關(guān)聯(lián)關(guān)系；點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)

在常見(jiàn)的地下管線采集和編輯系統(tǒng)中，管線點(diǎn)要素和線要素的編輯都是基于自身分開(kāi)的獨(dú)立要素層進(jìn)行的[1]。這種編輯方式過(guò)于復(fù)雜、繁瑣。本文提出基于要素集的點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)，嘗試在要素集層次實(shí)現(xiàn)點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)的功能，簡(jiǎn)化編輯過(guò)程，達(dá)到提高編輯效率的目的。

1 管線數(shù)據(jù)特點(diǎn)分析

地下管線可抽象為管線點(diǎn)（管線特征點(diǎn)）和管線段。管線點(diǎn)分為明顯點(diǎn)、隱蔽點(diǎn)和管線特征點(diǎn)（交叉點(diǎn)、分支點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、起止點(diǎn)以及管線上的附屬設(shè)施中心點(diǎn)）。管線段又組成環(huán)，地下管網(wǎng)為環(huán)狀網(wǎng)和樹狀網(wǎng)組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。管線點(diǎn)和管線段除具有圖形數(shù)據(jù)外，還具有屬性數(shù)據(jù)。管線點(diǎn)屬性項(xiàng)包括管線點(diǎn)編號(hào)、管線點(diǎn)類型、規(guī)格、材質(zhì)、埋深、地面高程等；管線段屬性項(xiàng)包括管線段編號(hào)、管線段類型、規(guī)格、材質(zhì)、修建年代、產(chǎn)權(quán)單位等[2]。地下管線數(shù)據(jù)具備以下特點(diǎn)：

1）點(diǎn)線拓?fù)潢P(guān)系。管線點(diǎn)必須在管線段上，孤立的管線點(diǎn)數(shù)據(jù)是無(wú)效的。管線線要素的端點(diǎn)必定被對(duì)應(yīng)的點(diǎn)要素覆蓋，這是因?yàn)橥灰丶母鱾€(gè)線要素之間是被管線點(diǎn)連接起來(lái)的，且管線線要素必須存在結(jié)束的設(shè)施點(diǎn)。

2）管線類型分層。不同管線之間不存在管線相交，因此管線間不存在拓?fù)潢P(guān)系。不同的管線類型之間可實(shí)現(xiàn)信息分層，綜合管線數(shù)據(jù)可根據(jù)管線類型的不同分成包含點(diǎn)要素和線要素的要素集，要素集內(nèi)的點(diǎn)要素和線要素也是分層的。

3）反映管線空間特征，可繪制縱橫剖面圖[3]。橫剖面是指垂直于管線位置的一個(gè)截面，在該截面中可以直觀地了解相鄰的空間位置關(guān)系及道路中心線、地面和道路紅線的距離?？v剖面是指沿管線方向的一個(gè)截面，在該截面中，可以直觀地考察管線的走向和坡度?？v剖面對(duì)于高程差的污水管線和雨水管線尤其有用。

管線數(shù)據(jù)種類繁多、數(shù)量龐大，為了更好地處理和應(yīng)用管線數(shù)據(jù)，可借鑒ArcGIS中要素?cái)?shù)據(jù)集的概念，將管線數(shù)據(jù)分成一個(gè)個(gè)要素集，如將電力管線點(diǎn)和電力管線段歸到電力管線要素集中，既方便歸類又方便以后創(chuàng)建地下管網(wǎng)。

綜上所述，管線數(shù)據(jù)呈現(xiàn)“低耦合高內(nèi)聚”的特性，即要素集內(nèi)的管線點(diǎn)要素和線要素密切相關(guān)，要素集間的管線數(shù)據(jù)之間關(guān)聯(lián)性較弱。因此，本文提出基于要素集層次的管線數(shù)據(jù)點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)的編輯方法，通過(guò)給要素集內(nèi)的管線數(shù)據(jù)添加一個(gè)關(guān)聯(lián)關(guān)系，在GIS軟件中實(shí)現(xiàn)管線點(diǎn)要素和線要素的同時(shí)移動(dòng)。

2 關(guān)聯(lián)關(guān)系設(shè)計(jì)

通過(guò)建立管線要素集內(nèi)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，可幫助地下管網(wǎng)編輯系統(tǒng)在移動(dòng)管線點(diǎn)要素時(shí)迅速找到對(duì)應(yīng)要素集內(nèi)的管線，進(jìn)而在移動(dòng)點(diǎn)要素時(shí)，可同時(shí)觸發(fā)并實(shí)現(xiàn)要素集內(nèi)管線線要素的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)管線數(shù)據(jù)的點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)。關(guān)聯(lián)關(guān)系的設(shè)計(jì)，要能實(shí)現(xiàn)在編輯過(guò)程中由要素集內(nèi)的一種管線數(shù)據(jù)快速找到另外一種管線數(shù)據(jù)，方便對(duì)要素集進(jìn)行聯(lián)動(dòng)編輯。設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)關(guān)系為：gsRelate-關(guān)系名稱；MainClass-主要素名稱；SubClass-副要素名稱；PointTouchLine-關(guān)聯(lián)類型。

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)關(guān)系是否能在編輯過(guò)程幫助實(shí)現(xiàn)點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)，借由ArcGIS軟件平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了一些擴(kuò)展工具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

如圖1所示，本文應(yīng)用某城市地下管線歷史測(cè)量數(shù)據(jù)中的部分給水管線和電力管線數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，利用ArcMap中的編輯模塊開(kāi)始和結(jié)束編輯，方便實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行Undo/Redo的操作。點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)工具實(shí)現(xiàn)的是移動(dòng)管線點(diǎn)的同時(shí)關(guān)聯(lián)線數(shù)據(jù)也跟著自動(dòng)移動(dòng)，因此在選擇當(dāng)前編輯圖層時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇管線點(diǎn)數(shù)據(jù)圖層。在開(kāi)始移動(dòng)之前判斷是否存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，一方面是為同一要素集內(nèi)的管線點(diǎn)數(shù)據(jù)和線數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，另一方面便于對(duì)已經(jīng)設(shè)置過(guò)關(guān)聯(lián)關(guān)系的管線數(shù)據(jù)集直接進(jìn)行編輯操作。

圖 1 點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)框架

在ArcMap加載數(shù)據(jù)和編輯模塊開(kāi)啟編輯之前，工具條的使用是無(wú)意義的，因此只有在StartEditting時(shí)激活工具條，實(shí)現(xiàn)工具條初始化，加載工具條所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而開(kāi)始編輯操作。在關(guān)聯(lián)設(shè)置之前于工具條內(nèi)選好當(dāng)前編輯層和所要關(guān)聯(lián)的要素，然后進(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)置。

3 點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)編輯算法

管線關(guān)聯(lián)關(guān)系設(shè)置完畢后，就可開(kāi)始進(jìn)行點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)的編輯操作。點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)原理是：在圖上點(diǎn)擊要移動(dòng)的管線點(diǎn)，在設(shè)置好的緩沖區(qū)半徑內(nèi)搜索管線點(diǎn)，選中一個(gè)管線點(diǎn)要素；根據(jù)之前設(shè)置好的關(guān)聯(lián)關(guān)系，過(guò)濾出與所選管線點(diǎn)在一個(gè)要素集內(nèi)相關(guān)的管線線要素，然后根據(jù)管線數(shù)據(jù)存在點(diǎn)線拓?fù)潢P(guān)系的特點(diǎn)，考慮到測(cè)量數(shù)據(jù)往往存在一定的誤差，因此設(shè)置一個(gè)閾值，在選好的管線點(diǎn)附近搜索關(guān)聯(lián)線要素；最后移動(dòng)點(diǎn)位，同時(shí)移動(dòng)相關(guān)線要素與所選管線點(diǎn)“重疊”的線要素端點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)管線數(shù)據(jù)的點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)編輯。點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)算法如下：

鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖上點(diǎn)位P，要移動(dòng)的管線點(diǎn)P*，與P*連接的管線段集合L*，a、b為設(shè)置的緩沖區(qū)半徑。

1） 搜索 P 點(diǎn)附近的管線點(diǎn) Pi，當(dāng)距離 d（P, Pi）< a，找到 P*=Pi；

2）由管線點(diǎn)P*(MainClass)找到所屬的feature dataset，進(jìn)而找到要素集內(nèi)的管線段（SubClass）集合L（L1,L2,… ,Li）；

3）遍歷集合L（L1，L2，…，Li），當(dāng)管線段起始點(diǎn) Start-PLi到P*的距離 D（P*，Start-PLi）< b或終點(diǎn)End-PLi到 P*的距離 D（P*，End-PLi）< b，找到與要移動(dòng)的管線點(diǎn)相連接的管線段集合L* （Li…Lj）；

4）移動(dòng)管線點(diǎn)P*的同時(shí)移動(dòng)管線段集合L*相應(yīng)的端點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)。

圖2 點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)前示意圖

圖3 點(diǎn)線聯(lián)動(dòng)后效果圖

如圖2、圖3所示，在移動(dòng)給水管線點(diǎn)1JS48后，與之相關(guān)聯(lián)的3條給水管線段同時(shí)發(fā)生了移動(dòng)，且保持原始方向不變。觀察圖上管線數(shù)據(jù)的標(biāo)注，管線點(diǎn)和管線段的標(biāo)注也都隨之移動(dòng)到了新的位置，并做好了旋轉(zhuǎn)操作。

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Method of Pipeline Linkage Editing in Underground Pipeline Data

byWANG Zhenyu

Through analyzing the characteristics of the editing in pipeline data, with the structure of the pipeline data, this paper gave a solution moving point with polyline in feature dataset. And a method of editing based on feature dataset was put forward which contributed to solving the editing problem of point with polyline in urban underground pipeline system at the same time.

underground pipeline network,feature dataset,pipeline editing,relationship,pipeline linkage

P208

B

1672-4623（2014）02-0130-02

10.11709/j.issn.1672-4623.2014.02.046

2013-07-16。

項(xiàng)目來(lái)源：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（41140012、41271392）。

王振宇，碩士，研究方向?yàn)榭臻g數(shù)據(jù)挖掘、GIS開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。