杜久升 王 莉 侯 爭(zhēng) 陳宜金

(1. 河南理工大學(xué)測(cè)繪與國(guó)土信息工程學(xué)院，河南 焦作454000;2. 河南工業(yè)和信息化職業(yè)學(xué)院能源工程系，河南 焦作454000;3. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)( 北京) 地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院，北京100083)

現(xiàn)代化的露天采礦正朝著規(guī)模大型化、管理信息化、技術(shù)科學(xué)化、環(huán)境環(huán)保化的方向發(fā)展［1］。露天礦生產(chǎn)過(guò)程中地面運(yùn)輸尤為重要，在采礦設(shè)備總投資中，運(yùn)輸設(shè)備投資約占60%，甚至更高，運(yùn)輸成本占采礦總成本的50%以上［2］。卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)集多項(xiàng)高新技術(shù)于一體，是提高露天礦生產(chǎn)能力、節(jié)省投資、提高礦山管理效率的有效手段［3］。數(shù)據(jù)庫(kù)是露天礦卡車(chē)調(diào)度軟件系統(tǒng)的核心［4］，近年來(lái)針對(duì)露天礦數(shù)據(jù)庫(kù)的研究主要包含如下幾類(lèi): ①以采礦為目的，完成礦山排產(chǎn)、精細(xì)化開(kāi)采、邊坡預(yù)警等功能［5-7］; ②以地質(zhì)研究為目的，管理礦山地質(zhì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè);③偏重基于AutoCAD 的圖形顯示或建模，僅利用小型數(shù)據(jù)庫(kù)( Access) 提供輔助數(shù)據(jù)管理功能［8-10］; ④以卡車(chē)調(diào)度為目的，使用Access、SQL Server 等軟件構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，主要用于存儲(chǔ)屬性數(shù)據(jù)?？梢?jiàn)，當(dāng)前的露天礦數(shù)據(jù)庫(kù)多未顧及空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及空間分析;但是，卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)涉及諸多空間數(shù)據(jù)，例如重要區(qū)域的邊界、運(yùn)輸路徑、設(shè)備的位置和運(yùn)行軌跡等。因此，構(gòu)建適用于露天礦卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫(kù)已成為亟待解決的問(wèn)題。

本研究選用SQL Server 2008 作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，該軟件不僅是當(dāng)前主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，而且具備專(zhuān)門(mén)的空間數(shù)據(jù)類(lèi)型( Geometry 和Geography) ，可滿(mǎn)足卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)所需空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及分析的需求［11］。以?xún)?nèi)蒙某露天金礦為研究實(shí)例，以需求分析為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在完成屬性數(shù)據(jù)管理的基礎(chǔ)上，利用空間數(shù)據(jù)的特性實(shí)現(xiàn)礦區(qū)基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、車(chē)輛位置顯示、軌跡回溯、卡車(chē)工作量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)等功能。礦區(qū)實(shí)驗(yàn)表明:該數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行狀態(tài)良好;工作量統(tǒng)計(jì)快速、準(zhǔn)確;SQL Server 空間數(shù)據(jù)類(lèi)型的使用，避免了傳統(tǒng)管理模式下人工統(tǒng)計(jì)的弊端及其引發(fā)了各種不合理現(xiàn)象，充分體現(xiàn)了將空間分析引入卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

1 需求分析

1.1 功能需求

露天礦卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)是針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際建立的輔助生產(chǎn)管理、監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、決策系統(tǒng)。該系統(tǒng)以礦山數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，綜合利用無(wú)線通訊、計(jì)算機(jī)軟件等技術(shù)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)集成各個(gè)生產(chǎn)指揮環(huán)節(jié)。旨在提高露天礦生產(chǎn)管理效率、輔助決策、降低企業(yè)成本，在一定程度上改善管理人員工作環(huán)境，使露天礦生產(chǎn)管理更加精準(zhǔn)、高效、科學(xué)、人性化?？ㄜ?chē)調(diào)度系統(tǒng)的功能需求因各個(gè)露天礦具體情況而略有差異，本研究以?xún)?nèi)蒙某露天礦為例，經(jīng)過(guò)調(diào)查分析其功能需求如下。

(1) 用戶(hù)權(quán)限管理?；谙到y(tǒng)安全性、共享性考慮，要求軟件根據(jù)用戶(hù)的不同操作需求，為各類(lèi)用戶(hù)賦予相應(yīng)權(quán)限。

(2) 礦區(qū)地圖管理。一方面，需要以圖形方式顯示礦區(qū)基礎(chǔ)空間信息——運(yùn)輸路徑、重要區(qū)域( 裝載區(qū)、排土場(chǎng)、破碎站) ，作為可視化平臺(tái)的底圖。另一方面，當(dāng)上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)生變化，應(yīng)及時(shí)更新地圖數(shù)據(jù)，以確保系統(tǒng)的現(xiàn)勢(shì)性。

(3) 車(chē)輛位置監(jiān)控。①車(chē)輛位置實(shí)時(shí)監(jiān)控，具體功能包括根據(jù)GPS 定位數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛位置;按照用戶(hù)設(shè)定的條件，篩選目標(biāo)車(chē)輛; 以礦區(qū)重要區(qū)域?yàn)橐罁?jù)，顯示各個(gè)區(qū)域的車(chē)輛排隊(duì)狀況，以便對(duì)車(chē)輛的調(diào)度和導(dǎo)航［12］。②通過(guò)系統(tǒng)隨時(shí)查詢(xún)車(chē)輛運(yùn)行的歷史信息，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行軌跡回溯。

(4) 車(chē)輛實(shí)時(shí)調(diào)度。在完成日常車(chē)輛排班的基礎(chǔ)上，考慮到依照實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的實(shí)時(shí)調(diào)度。

(5) 生產(chǎn)報(bào)表生成。實(shí)現(xiàn)工作量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，生成各類(lèi)生產(chǎn)報(bào)表，諸如采場(chǎng)出車(chē)單、運(yùn)巖工作量統(tǒng)計(jì)表、運(yùn)礦工作量統(tǒng)計(jì)表等。工作量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)需利用空間分析實(shí)現(xiàn)，也是本研究的重點(diǎn)。

(6) 車(chē)輛胎壓監(jiān)控。要求監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)顯示所有車(chē)輛輪胎壓力數(shù)據(jù)，對(duì)超限情況予以預(yù)警，以確保生產(chǎn)安全。

(7) 礦區(qū)視頻監(jiān)控。建立礦區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，即可直觀地查看生產(chǎn)運(yùn)行情況，又可在必要時(shí)對(duì)重大事件進(jìn)行回放。

根據(jù)需求分析，該礦區(qū)卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 System structure

1.2 數(shù)據(jù)需求

露天礦卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求主要包括［13］:

(1) 生成和處理生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性。

(2) 實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的一致性。

(3) 數(shù)據(jù)的共享性與獨(dú)立性。

(3) 數(shù)據(jù)可以滿(mǎn)足多種查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)的需求，并可生成多種生產(chǎn)報(bào)表。

系統(tǒng)內(nèi)所有數(shù)據(jù)均由數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一管理，數(shù)據(jù)的共享與交換由各個(gè)功能模塊通過(guò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)完成，以此滿(mǎn)足系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流Fig.2 System data flow diagram

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的核心，其設(shè)計(jì)是否合理直接影響到軟件架構(gòu)以及數(shù)據(jù)處理效率［14］。在遵從常用卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，旨在利用SQL Server 2008 提供的空間數(shù)據(jù)類(lèi)型Geography 來(lái)處理系統(tǒng)中的空間數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及工作量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。鑒于此，只闡述與空間數(shù)據(jù)的處理相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，其余工作不予贅述。

2.1 概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是將用戶(hù)需求抽象為信息結(jié)構(gòu)，即概念模型。根據(jù)用戶(hù)需求，結(jié)合研究重點(diǎn)，分析與空間相關(guān)的需求，可以抽象出以下幾類(lèi)實(shí)體。

(1) 節(jié)點(diǎn)。初始化礦區(qū)基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)所需的基礎(chǔ)點(diǎn)數(shù)據(jù)，多為通過(guò)測(cè)量獲得的控制點(diǎn)或碎部點(diǎn)，也可能包含由已有圖件( 如Auto CAD、南方Cass) 轉(zhuǎn)化得來(lái)的坐標(biāo)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)是構(gòu)成礦區(qū)其他空間信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其屬性信息包括點(diǎn)號(hào)和點(diǎn)位信息。

(2) 區(qū)域。礦區(qū)各類(lèi)重要區(qū)域的集合，主要包括裝載區(qū)( 裝巖區(qū)、裝礦區(qū)) 、排土場(chǎng)、破碎站，個(gè)別礦區(qū)設(shè)置有維修場(chǎng)、輪胎場(chǎng)等區(qū)域。區(qū)域邊界由一系列節(jié)點(diǎn)確定，其基本屬性為區(qū)域編號(hào)、區(qū)域名稱(chēng)、區(qū)域類(lèi)型、區(qū)域邊界、數(shù)據(jù)更新時(shí)間;各類(lèi)區(qū)域還可能具備特定屬性，例如，裝載區(qū)的屬性還包含裝載半徑、排隊(duì)半徑。

(3) 路徑。就露天礦而言，運(yùn)輸路徑是其最重要的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)，路徑由一系列節(jié)點(diǎn)確定，起訖點(diǎn)均為區(qū)域，其屬性為路徑編號(hào)、路徑名稱(chēng)、起點(diǎn)區(qū)域號(hào)、終點(diǎn)區(qū)域號(hào)、道路等級(jí)、通行狀態(tài)、路徑空間數(shù)據(jù)、長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)更新時(shí)間。

(4) 車(chē)輛運(yùn)行軌跡。記錄車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中相關(guān)位置及狀態(tài)信息，以便于滿(mǎn)足車(chē)輛位置顯示、軌跡回溯、工作量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)的需求。其屬性為車(chē)號(hào)、司機(jī)編號(hào)、班編號(hào)、運(yùn)行狀態(tài)、負(fù)載狀態(tài)、負(fù)載物料、狀態(tài)改變時(shí)間、當(dāng)前位置、當(dāng)前時(shí)間。

實(shí)體－聯(lián)系模型( 簡(jiǎn)稱(chēng)E－R 模型) 由實(shí)體集、屬性和聯(lián)系集構(gòu)成，適用于表達(dá)數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型中各實(shí)體及其相互聯(lián)系。上述空間實(shí)體及其主要屬性可由圖3 所示E－R 模型表示。

2.2 邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

E－R 模型是用戶(hù)的模型，它獨(dú)立于任何一個(gè)具體的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)( Database Management System，DBMS) 。為了建立用戶(hù)所要求的數(shù)據(jù)庫(kù)，需將概念模型轉(zhuǎn)換為某個(gè)具體的DBMS 所支持的數(shù)據(jù)模型，這正是數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)的任務(wù)。邏輯設(shè)計(jì)需要考慮到具體DBMS 的性能、具體數(shù)據(jù)模型的特點(diǎn)，通常分為3 步完成:①初始關(guān)系模式設(shè)計(jì);②關(guān)系模式規(guī)范化;③模式的評(píng)價(jià)與改進(jìn)［15］。

圖3 空間實(shí)體的E－R 模型Fig.3 Entity-relationship model of spatial entity

本研究選用SQL Server 2008 作為露天礦卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)DBMS，如前所述，其突出優(yōu)勢(shì)在于可以使用Geography 數(shù)據(jù)類(lèi)型處理空間數(shù)據(jù)。結(jié)合此項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，遵循邏輯設(shè)計(jì)步驟，對(duì)卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)所涉及的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可獲得下述主要邏輯模型。

(1) 節(jié)點(diǎn)( 節(jié)點(diǎn)編號(hào)，節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)) 。

(2) 區(qū)域類(lèi)型( 區(qū)域類(lèi)型編號(hào)，類(lèi)型描述) 。

(3) 區(qū)域節(jié)點(diǎn)( 區(qū)域編號(hào)，區(qū)域名稱(chēng)，區(qū)域類(lèi)型，節(jié)點(diǎn)列表，修改時(shí)間) 。

(4) 裝礦區(qū)域( 裝載區(qū)編號(hào)，區(qū)域名稱(chēng)，區(qū)域空間數(shù)據(jù)，裝載半徑，排隊(duì)半徑，狀態(tài)改變時(shí)間) 。

(5) 裝巖區(qū)域( 裝載區(qū)編號(hào)，區(qū)域名稱(chēng)，區(qū)域空間數(shù)據(jù)，裝載半徑，排隊(duì)半徑，狀態(tài)改變時(shí)間) 。

(6) 排土場(chǎng)( 卸載區(qū)編號(hào)，卸載區(qū)名稱(chēng)，區(qū)域空間數(shù)據(jù)，狀態(tài)改變時(shí)間) 。

(7) 破碎站( 破碎站編號(hào)，破碎站名稱(chēng)，狀態(tài)，區(qū)域空間數(shù)據(jù)，狀態(tài)改變時(shí)間) 。

(8) 維修場(chǎng)( 維修場(chǎng)編號(hào)，維修場(chǎng)名稱(chēng)，狀態(tài)，區(qū)域空間數(shù)據(jù)，狀態(tài)改變時(shí)間) 。

(9) 輪胎場(chǎng)( 輪胎場(chǎng)編號(hào)，輪胎場(chǎng)名稱(chēng)，狀態(tài)，區(qū)域空間數(shù)據(jù)，狀態(tài)改變時(shí)間) 。

(10) 路徑節(jié)點(diǎn)( 路徑編號(hào)，路徑名稱(chēng)，裝載點(diǎn)，卸載點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)列表，修改時(shí)間) 。

(11) 路徑( 路徑編號(hào)，路徑名稱(chēng)，路徑起點(diǎn)，路徑終點(diǎn)，數(shù)據(jù)采集方式，道路等級(jí)，通行狀態(tài)，空間數(shù)據(jù)，長(zhǎng)度，平均坡度，更新時(shí)間) 。

(12) 車(chē)輛位置( 車(chē)輛編號(hào)，司機(jī)編號(hào)，路徑編號(hào)，所在班，負(fù)載狀態(tài)，物料，運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)前位置，狀態(tài)改變時(shí)間，已完成路徑，所在區(qū)域) 。

(13) 車(chē)輛軌跡( 車(chē)輛編號(hào)，司機(jī)編號(hào)，班編號(hào)，路經(jīng)編號(hào)，物料，運(yùn)行狀態(tài)，負(fù)載狀態(tài)，狀態(tài)改變時(shí)間，當(dāng)前位置，當(dāng)前時(shí)間) 。

2.3 物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段已經(jīng)考慮到SQL Server 2008軟件的特點(diǎn)，為物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)順利推進(jìn)奠定了良好基礎(chǔ)。本研究中各項(xiàng)物理結(jié)構(gòu)指標(biāo)均采用系統(tǒng)默認(rèn)值，如存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)、訪問(wèn)方法、存放位置、用戶(hù)并發(fā)數(shù)等。數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施通過(guò)以下步驟完成。

(1) 使用SQL 語(yǔ)言或Management Studio 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)。

(2) 將邏輯模型轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)表及其中字段，創(chuàng)建數(shù)據(jù)表及視圖，并設(shè)置主鍵、建立必要索引。

(3) 根據(jù)數(shù)據(jù)表間聯(lián)系設(shè)置外鍵，根據(jù)數(shù)據(jù)觸發(fā)流程建立觸發(fā)器，根據(jù)數(shù)據(jù)處理需要構(gòu)建存儲(chǔ)過(guò)程、函數(shù)。

(4) 為數(shù)據(jù)庫(kù)建立安全策略，如訪問(wèn)方式、登錄名及密碼、加密等。

3 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 空間數(shù)據(jù)

空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)復(fù)雜，SQL Server 2008 引入了2 種新的空間數(shù)據(jù)類(lèi)型( 其區(qū)別如表1 所示) : Geometry類(lèi)型用于存儲(chǔ)平面空間數(shù)據(jù); Geography 類(lèi)型用于存儲(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)，用經(jīng)度和緯度表示空間坐標(biāo)。為與GPS 數(shù)據(jù)配合使用，建議采用Geography 數(shù)據(jù)類(lèi)型存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)。

表1 數(shù)據(jù)類(lèi)型分析Table 1 Analysis of data types

2 種類(lèi)型均用內(nèi)置于SQL Server 的Common Language Runtime 實(shí)現(xiàn)，其實(shí)質(zhì)是. NET CLR data type［16］。它們既可以描述點(diǎn)( Point) 、線( Curve) 、面( Polygon、Surface) 以完成空間數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，又提供了一系列的空間關(guān)系判斷方法。例如，某點(diǎn)是否在某線上，某個(gè)面是否包含或被包含于另一面［17］。前者可以滿(mǎn)足本研究中基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求，而工作量統(tǒng)計(jì)主要基于判斷車(chē)輛運(yùn)行位置與各個(gè)區(qū)域的空間關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.2 基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

3.2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

根據(jù)需求分析及概念設(shè)計(jì)的要求，原始數(shù)據(jù)主要包括節(jié)點(diǎn)、路徑、區(qū)域。節(jié)點(diǎn)是組成區(qū)域和路徑的三維點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)提取應(yīng)遵循以下原則。

(1) 完整性。按照區(qū)域編號(hào)、路徑編號(hào)，逐一從基礎(chǔ)圖件中提取節(jié)點(diǎn)信息，以確保數(shù)據(jù)無(wú)遺漏。

(2) 唯一性。利用Visual Studio 2013 平臺(tái)、C#語(yǔ)言編寫(xiě)程序，自動(dòng)剔除與已有路徑、區(qū)域邊界重復(fù)的點(diǎn)，并且按順序記錄當(dāng)前區(qū)域邊界、運(yùn)輸路徑所用到的節(jié)點(diǎn)編號(hào)，以“* . txt”格式存儲(chǔ)。

(3) 坐標(biāo)統(tǒng)一。為與車(chē)輛GPS 定位數(shù)據(jù)相適應(yīng)，將節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS－84 坐標(biāo)。

繼而，獲取礦區(qū)各區(qū)域信息，確定區(qū)域邊界與節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系( 表2) 。最后，處理路徑信息，確定路徑與節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系( 表3) 。按照慣例將裝載點(diǎn)作為路徑的起點(diǎn)，卸載點(diǎn)( 排土場(chǎng)、破碎站) 作為路徑的終點(diǎn)。最終以“* . txt”格式存儲(chǔ)這兩項(xiàng)對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表2 區(qū)域節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)Table 2 Regional node mapping

表3 路徑節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)Table 3 Path node mapping

3.2.2 數(shù)據(jù)入庫(kù)

采用Visual Studio 2013 平臺(tái)、C#語(yǔ)言編寫(xiě)外部程序，將存儲(chǔ)于“* . txt”文件中的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)、區(qū)域節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、路徑節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部，通過(guò)Geography 類(lèi)型的熟知文本( Well － Known Text，WKT) 表示形式實(shí)現(xiàn)文本向空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，最終生成露天礦的區(qū)域、路徑。

(1) 存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)。外部程序提供節(jié)點(diǎn)信息，在SQL Server 2008 中構(gòu)建存儲(chǔ)過(guò)程，以WKT 形式定義Geography 類(lèi)型的點(diǎn)( POINT) 存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，即可將節(jié)點(diǎn)信息轉(zhuǎn)化為空間數(shù)據(jù)存入節(jié)點(diǎn)表( node) ，訪問(wèn)該表可以看到空間結(jié)果。

(2) 存儲(chǔ)區(qū)域。外部程序?qū)⒈? 所示的“區(qū)域節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)表”中相關(guān)數(shù)據(jù)存入?yún)^(qū)域節(jié)點(diǎn)表( areanode) ，SQL Server 2008 自動(dòng)執(zhí)行為該表編寫(xiě)的觸發(fā)器:將區(qū)域節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為區(qū)域邊界的坐標(biāo)序列，以WKT 形式定義Geography 類(lèi)型的區(qū)域( POLYGON) 存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)，再根據(jù)區(qū)域類(lèi)型將各個(gè)區(qū)域存入相應(yīng)區(qū)域表中。其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程如圖4 所示，圖5 為存儲(chǔ)后的區(qū)域空間。

圖4 區(qū)域存儲(chǔ)Fig.4 Regional storage

圖5 區(qū)域圖Fig.5 Regional map

(3) 存儲(chǔ)路徑。外部程序?qū)⒈? 所示的“路徑節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)表”中相關(guān)數(shù)據(jù)存入路徑節(jié)點(diǎn)表( pathnode) ，SQL Server 2008 自動(dòng)執(zhí)行為該表編寫(xiě)的觸發(fā)器: 以WKT 形式定義Geography 類(lèi)型的線( LINESTRING)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程如圖6 所示，圖7 為存儲(chǔ)后的路徑空間。

圖6 路徑存儲(chǔ)Fig.6 Path storage

圖7 路徑圖Fig.7 Path map

3.3 卡車(chē)工作量統(tǒng)計(jì)

如圖8 所示，圖中黑色點(diǎn)為車(chē)輛運(yùn)行軌跡。要實(shí)現(xiàn)車(chē)輛工作量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，需先準(zhǔn)確判斷車(chē)輛位置與裝載區(qū)、卸載區(qū)及其他重要區(qū)域的空間關(guān)系，再輔以邏輯判斷。

圖8 車(chē)輛運(yùn)行軌跡Fig.8 Vehicles running path

3.3.1 Geography 方法

Geography 數(shù)據(jù)類(lèi)型提供了多種內(nèi)置方法，以滿(mǎn)足對(duì)空間數(shù)據(jù)操作的基本需求，主要包含3 類(lèi): ①查詢(xún)Geography 實(shí)例的屬性和行為。例如，查詢(xún)構(gòu)成實(shí)例的點(diǎn)數(shù)、實(shí)例的起點(diǎn)、終點(diǎn);查詢(xún)實(shí)例的面積、長(zhǎng)度;判斷實(shí)例是否閉合等。②操作Geography 實(shí)例創(chuàng)建新的Geography 實(shí)例。例如，創(chuàng)建實(shí)例的緩沖區(qū); 利用實(shí)例的交集、并集或差集創(chuàng)建新的實(shí)例等。③確定Geography 實(shí)例間的關(guān)系。例如，確定2 個(gè)實(shí)例是否相交;確定2 個(gè)實(shí)例的交點(diǎn); 確定2 個(gè)地域?qū)嵗g點(diǎn)的差異等。

判斷車(chē)輛位置與區(qū)域空間關(guān)系的實(shí)質(zhì)即為判斷兩者( POINT 與POLYGON) 是否相交，Geography 類(lèi)型的STIntersects 方法可完成此判斷。

3.3.2 工作量統(tǒng)計(jì)方法

以上述空間關(guān)系判斷為基礎(chǔ)，根據(jù)車(chē)輛位置變化，提取其運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)的信息，可實(shí)現(xiàn)工作量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)流程如圖9 所示，其中@inAreaID代表車(chē)輛所在區(qū)域的編號(hào)，如果車(chē)輛不在任何區(qū)域則該值為0。

如圖9 所示，車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)各項(xiàng)信息均被存入數(shù)據(jù)表VehicleEstate，該表內(nèi)容如圖10 所示。利用Visual Studio 2013 平臺(tái)、C#語(yǔ)言編寫(xiě)外部程序訪問(wèn)此表，可實(shí)現(xiàn)以EXECL( * . xls、* . xlsx) 格式輸出礦區(qū)生產(chǎn)所需的生產(chǎn)報(bào)表，諸如采場(chǎng)出車(chē)單、運(yùn)巖工作量統(tǒng)計(jì)表、運(yùn)礦工作量統(tǒng)計(jì)表等。

圖9 統(tǒng)計(jì)流程Fig.9 Statistics flowchart

圖10 車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)統(tǒng)計(jì)Fig.10 Statistics of vehicle operation estate

4 結(jié) 論

(1) SQL Server 中空間數(shù)據(jù)類(lèi)型Geography 的引入，使得露天礦卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)能夠更好地存儲(chǔ)與管理相關(guān)空間數(shù)據(jù)，為實(shí)現(xiàn)空間分析奠定了基礎(chǔ)。

(2) 基于空間關(guān)系判斷的卡車(chē)工作量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)方法，不僅具有統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確、高效的優(yōu)點(diǎn)，而且避免了傳統(tǒng)管理模式下人工計(jì)數(shù)的弊端及其引發(fā)的各種不合理現(xiàn)象，充分體現(xiàn)了在卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用空間分析的優(yōu)勢(shì)。

(3) 本研究實(shí)現(xiàn)了卡車(chē)工作量自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，下一步研究中可以考慮通過(guò)判斷挖掘機(jī)、卡車(chē)及各個(gè)區(qū)域之間的空間關(guān)系實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)工作量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，從而完善露天礦卡車(chē)調(diào)度系統(tǒng)，更好地輔助生產(chǎn)管理。

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