瞿棟明 王科偉

常熟市航道信息管理研究與應(yīng)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(qū)域的交通發(fā)展歷來(lái)以公路為主，水運(yùn)并重的發(fā)展態(tài)勢(shì)，常熟市全市內(nèi)河航道59條，航道里程533公里，其中等級(jí)航道11條共217公里，具備水運(yùn)發(fā)展的條件，常熟市內(nèi)河航運(yùn)對(duì)常熟市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的完善起到關(guān)鍵的作用。為了有效地融合、組織航道屬性數(shù)據(jù)、CAD地形數(shù)據(jù)、航道斷面數(shù)據(jù)、航道附屬設(shè)施等數(shù)據(jù)，航道處擬研究采用信息化手段建立航道信息管理系統(tǒng)，對(duì)航道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化瀏覽查詢，并為航道業(yè)務(wù)管理提供輔助支持。

一、數(shù)據(jù)組織

常熟市航道管理處近幾年來(lái)存檔了很多各類業(yè)務(wù)資料，本論文研究以GIS為技術(shù)為基礎(chǔ)有效地組織多源分散的數(shù)據(jù)，可視化地展示航道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為業(yè)務(wù)管理使用。

1.GIS組織數(shù)據(jù)

自2004年交通部組織開(kāi)展全國(guó)內(nèi)河航道普查工作后，2014年我市在江蘇省交通運(yùn)輸廳航道局組織下進(jìn)一步對(duì)市域內(nèi)航道及臨河設(shè)施進(jìn)行所有航道普查工作。截止目前所轄市域內(nèi)航道的基礎(chǔ)和臨河設(shè)施，含船閘、渡槽、樞紐、航道標(biāo)牌、航標(biāo)、船廠、加油站、護(hù)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(shù)據(jù)。以GIS技術(shù)為手段以航道為主線，在地圖上融合臨河設(shè)施數(shù)據(jù)，在GIS組織數(shù)據(jù)空間過(guò)程中涉及以下幾個(gè)技術(shù)點(diǎn)：

（1）以航道空間數(shù)據(jù)為X軸，歷年數(shù)據(jù)為Y軸來(lái)組織航道空間數(shù)據(jù)，便于提取航道歷年變更數(shù)據(jù)。

（2）航道臨河設(shè)施空間對(duì)象以航道為主線，以多源不同對(duì)象為基礎(chǔ)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)組織。

（3）對(duì)于航道臨河設(shè)施新建或拆除的空間對(duì)象以歷年數(shù)據(jù)為標(biāo)記，根據(jù)空間位置及對(duì)象幾何拓?fù)鋵?duì)比航道上附屬設(shè)施的空間位置，從而能動(dòng)態(tài)反映航道變化情況。

（4）以航道現(xiàn)狀數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，融合規(guī)劃航道。

（5）航道兩岸護(hù)岸及綠化進(jìn)行單獨(dú)建庫(kù)，與航道中心線進(jìn)行融合。

（6）在組織航道基礎(chǔ)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)考慮航道屬性數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)銜接。

2.航道斷面CAD數(shù)據(jù)

由于航道的特殊性，航道上的水深及底層淤泥是動(dòng)態(tài)不可視，航道局部段上有斷面數(shù)據(jù)，這些斷面數(shù)據(jù)是以常熟市地方坐標(biāo)系的CAD數(shù)據(jù)，如何能把這些CAD數(shù)據(jù)有效地組織到航道空間地圖數(shù)據(jù)中是個(gè)難題。且為了不損失數(shù)據(jù)真實(shí)性，在構(gòu)建空間地理數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)航道上存在斷面數(shù)據(jù)地方均以一對(duì)象來(lái)表示，對(duì)象中以斷面CAD數(shù)據(jù)來(lái)可視化展現(xiàn)。

融合航道斷面CAD數(shù)據(jù)并能與航道空間數(shù)據(jù)一并提供地圖服務(wù)存在技術(shù)難度，采用ArcGIS for AutoCAD一個(gè)針對(duì)AutoCAD免費(fèi)插件，可以使AutoCAD作為ArcGIS Server的客戶端加載服務(wù)；并且可以作為GIS結(jié)構(gòu)編輯器來(lái)組織CAD數(shù)據(jù)，從而作為直接可用的GIS 要素類；給CAD數(shù)據(jù)定義坐標(biāo)系，從而可以被ArcGIS Server識(shí)別。特別注意插件使用的坐標(biāo)系統(tǒng)是通過(guò)投影*.prj文件來(lái)定義，當(dāng)給CAD的DWG文件定義坐標(biāo)系后，這個(gè)有效的空間參考是可以被ArcGIS Server，否則無(wú)法讀取到CAD的坐標(biāo)系。

二、信息管理系統(tǒng)

1.系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)將采用集中式的B/S開(kāi)發(fā)架構(gòu)，系統(tǒng)采用J2EE應(yīng)用框架，將系統(tǒng)劃分為應(yīng)用層、業(yè)務(wù)層、中間件層和數(shù)據(jù)層，利用JAVA、STRUTS、ArcGIS等主流成熟技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在機(jī)房搭建數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、地圖服務(wù)器及應(yīng)用服務(wù)器，通過(guò)客戶機(jī)上的瀏覽器即可完成系統(tǒng)的操作和使用功能。系統(tǒng)建設(shè)將充分兼顧未來(lái)的發(fā)展，考慮到未來(lái)數(shù)據(jù)內(nèi)容的增加，預(yù)留其他系統(tǒng)接入的需求。下圖是系統(tǒng)業(yè)務(wù)框架圖。

系統(tǒng)業(yè)務(wù)框架圖

系統(tǒng)管理：管理和維護(hù)系統(tǒng)日常，主要功能點(diǎn)含：配置管理、用戶管理和數(shù)據(jù)管理，配置管理是指針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的設(shè)置；數(shù)據(jù)管理是指?jìng)浞莺突謴?fù)數(shù)據(jù)庫(kù)。

電子地圖管理：發(fā)布航道業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

航道基礎(chǔ)信息管理：管理航道的基礎(chǔ)信息，允許增加、刪除、修改等操作，包含航道的附屬設(shè)施信息，如：航道斷面、船閘、航道標(biāo)牌、錨地、港口設(shè)施、船廠、護(hù)岸、加油站、抽排水站、水文觀測(cè)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(guò)河建筑物；并且能對(duì)這些附屬設(shè)施信息進(jìn)行瀏覽查詢。

航道養(yǎng)護(hù)信息管理：對(duì)航道的養(yǎng)護(hù)規(guī)劃、計(jì)劃進(jìn)行管理，主要是對(duì)航道工程的一些業(yè)務(wù)進(jìn)行管理。

航政業(yè)務(wù)管理：對(duì)航政的日常業(yè)務(wù)進(jìn)行計(jì)劃和管理，包含有：行政許可事項(xiàng)登記、航政巡航計(jì)劃、航道通航保證情況等。

航道統(tǒng)計(jì)匯總管理：對(duì)航道的日常統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)進(jìn)行匯總管理，含航道的基礎(chǔ)信息統(tǒng)計(jì)匯總和相應(yīng)的報(bào)表。

2.數(shù)據(jù)更新權(quán)限控制

為保證基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，航道處建立了三級(jí)管理制度，數(shù)據(jù)錄入人員可以修改、新增數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)保存后并不直接在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)進(jìn)行保存，而是由上級(jí)業(yè)務(wù)部門(mén)審核確認(rèn)；上級(jí)業(yè)務(wù)人員登錄系統(tǒng)后如有審核要求時(shí)，系統(tǒng)會(huì)彈出待審核的界面，如果上級(jí)業(yè)務(wù)管理部門(mén)認(rèn)為數(shù)據(jù)修改不符合要求時(shí)允許退回?cái)?shù)據(jù)，并在系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)錄入人員。同樣，上級(jí)業(yè)務(wù)部門(mén)審核后由航道處確認(rèn)，從而對(duì)航道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新以系統(tǒng)的方式控制更新。

三、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理

高效地組織起多年航道數(shù)據(jù)，并分析演變過(guò)程是本航道信息管理研究的重點(diǎn)工作，本次借用ArcGIS的功能，方格網(wǎng)內(nèi)空間拓?fù)洳榈貓D并反過(guò)來(lái)屬性查地圖兩方面結(jié)合并由人員確定方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)比功能。在系統(tǒng)中提供歷年基礎(chǔ)數(shù)據(jù)歸檔功能，在歸檔過(guò)程中對(duì)比上年航道空間地圖數(shù)據(jù)和屬性變更數(shù)據(jù)，找到連續(xù)兩年基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的變更情況，并通過(guò)ArcGIS Server發(fā)布變更的地圖服務(wù)疊加上當(dāng)前年航道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)上，可以選擇查看航道任意連續(xù)兩年航道及臨河設(shè)施空間變更情況。

分析對(duì)比5年航道基礎(chǔ)信息的空間及屬性信息變更情況，自動(dòng)對(duì)比的效果感覺(jué)還是有些問(wèn)題，特別是航道中心線由于航道河床變更，造成局部節(jié)點(diǎn)變更對(duì)比結(jié)果存在部分偏差。

四、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)論文對(duì)航道信息管理研究得出相關(guān)結(jié)論如下：

1.以航道及臨河設(shè)施為基礎(chǔ)，依托GIS技術(shù)對(duì)空間與屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行融合管理。

2.對(duì)航道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、航政業(yè)務(wù)和航道工程業(yè)務(wù)進(jìn)行綜合管理，形成統(tǒng)一的業(yè)務(wù)管理平臺(tái)。

3.建立年度數(shù)據(jù)備份機(jī)制和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新制度，確?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

本系統(tǒng)在建設(shè)的過(guò)程中還是存在一些問(wèn)題，如歷年數(shù)據(jù)對(duì)比和航道CAD地圖數(shù)據(jù)的展示都存在技術(shù)難點(diǎn)。另外，下步應(yīng)該考慮航道斷面的三維數(shù)據(jù)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）