文｜泰華智慧產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司 劉永偉 郝敬全 張淑淑 孫祥會

1 引言

地下管線是城市生存以及發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)．是城市的“生命線”，是城市安全、健康運(yùn)行的“動脈”，地下管線具有復(fù)雜性、多樣性、隱蔽性和更新變化快等特點(diǎn)，在我國城市化快速進(jìn)程中，時常有因施工失誤導(dǎo)致地下管線被破壞的情況，造成了人民生命財產(chǎn)的損失。

圖1 管線輔助審批流程

傳統(tǒng)的地下管線規(guī)劃設(shè)計成果是二維圖紙，人們無法獲得在三維空間中的真實(shí)感受，一些在二維平面上看似優(yōu)秀的規(guī)劃設(shè)計方案在具體的實(shí)施過程中出現(xiàn)了許多三維空間尺度上的問題?；诙SGIS地下管線規(guī)劃審批系統(tǒng)已不能滿足業(yè)務(wù)需求，二維管線系統(tǒng)很難直觀地展示各管線之間、管線與周邊地物之間的空間關(guān)系，對三維可視化的需求的不斷提高，因此建立智能可視的三維地下管線規(guī)劃審批輔助決策系統(tǒng)，已成為當(dāng)前地下管線規(guī)劃審批的迫切需求。

2 研究思路

管線規(guī)劃審批輔助決策系統(tǒng)，是將地下管線規(guī)劃數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)、實(shí)測數(shù)據(jù)通過整理、處理、質(zhì)檢、成圖、入庫等一系列過程，按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)及業(yè)務(wù)規(guī)范體系，集中到統(tǒng)一的平臺上，建立管線三維模型，通過相應(yīng)的三維GIS平臺加載模型，實(shí)現(xiàn)水平凈距分析、垂直凈距分析、覆土分析等功能，從而更好為地下管線的規(guī)劃審批提供有力支撐。

通過建立工程項目的方式對規(guī)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行組織管理、并進(jìn)行輔助分析，將管線設(shè)計單位提供的非GIS格式點(diǎn)線數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成三維GIS格式的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)設(shè)計了規(guī)劃、實(shí)測、竣工等3種類型管線數(shù)據(jù)的檢查成圖功能，成圖之后再進(jìn)行水平凈距分析、垂直凈距分析、覆土分析、橫斷面分析，最后輸出報告。業(yè)務(wù)流程圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)采用基礎(chǔ)支撐層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、應(yīng)用表現(xiàn)層四層體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)層由存貯屬性數(shù)據(jù)、三維空間數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫組成，包含影像數(shù)據(jù)庫、管線現(xiàn)狀庫、管線歷史庫、管線規(guī)劃庫、基礎(chǔ)地形庫，用戶對數(shù)據(jù)的訪問請求．通過應(yīng)用表現(xiàn)層應(yīng)用軟件提供的界面輸入，并經(jīng)業(yè)務(wù)邏輯層運(yùn)算處理轉(zhuǎn)換為對數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的請求，通過基礎(chǔ)支撐層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備向數(shù)據(jù)庫服務(wù)器發(fā)送請求，數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)服務(wù)器接收請求并處理完請求后，再將結(jié)果通過基礎(chǔ)支撐層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備返回到業(yè)務(wù)邏輯層，最后返回給應(yīng)用表現(xiàn)層，由表現(xiàn)層界面顯示或打印輸出用戶所需的結(jié)果，體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

管線規(guī)劃審批輔助決策系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，將計算任務(wù)合理分配到服務(wù)器和客戶端計算機(jī)，降低了應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)資源消耗。C/S架構(gòu)的應(yīng)用軟件操作靈活，響應(yīng)請求的速度快，運(yùn)行效率高，大大縮短凈距分析、覆土分析的運(yùn)算時間。

圖2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

四層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：最大程度的利用資源、減輕服務(wù)器壓力、平衡系統(tǒng)負(fù)載，各層之間相互獨(dú)立，最終用戶不直接操作數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，不需要了解所訪問數(shù)據(jù)的技術(shù)細(xì)節(jié)和數(shù)據(jù)庫的分布，而把重點(diǎn)工作放在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、三維GIS數(shù)據(jù)的維護(hù)和應(yīng)用上，以及依托業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和三維GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃審批、分析決策上面。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)整體功能設(shè)計為文件操作、地圖瀏覽、質(zhì)檢成圖、數(shù)據(jù)入庫、輔助決策5個功能模塊，以滿足地下管線規(guī)劃審批輔助決策業(yè)務(wù)的需要，系統(tǒng)的功能設(shè)計如圖3所示：

4.1 文件操作功能模塊

文件操作功能模塊設(shè)計包含兩部分：項目信息、成圖數(shù)據(jù)，項目信息功能模塊包括的功能：新建規(guī)劃項目、打開規(guī)劃項目、查看規(guī)劃項目信息、關(guān)閉規(guī)劃項目，成圖數(shù)據(jù)功能模塊包括的功能：現(xiàn)狀數(shù)據(jù)加載、實(shí)測數(shù)據(jù)加載、規(guī)劃數(shù)據(jù)加載。

4.2 地圖瀏覽功能模塊

地圖瀏覽功能模塊設(shè)計包含三部分：瀏覽工具、測量工具、清除工具，瀏覽工具設(shè)計為電于地圖的基本操作：點(diǎn)擊查詢、拉框放大、拉框縮小、全圖顯示、平移地圖，量測工具功能模塊包括的功能：長度測量、面積測量，清除工具功能模塊包括的功能：釋放地圖當(dāng)前功能、清除地圖上所有注記、清除地圖上部分注記、取消地圖上要素選中狀態(tài)。

以點(diǎn)擊查詢?yōu)槔狐c(diǎn)擊查詢將通過拾取地圖中管線設(shè)施將查詢顯示出該段管線的詳細(xì)信息（如管徑、材質(zhì)、地址、日期等）。

4.3 質(zhì)檢成圖功能模塊

質(zhì)檢成圖功能模塊設(shè)計包含三部分：規(guī)劃數(shù)據(jù)、實(shí)測數(shù)據(jù)、竣工數(shù)據(jù)，地下管線規(guī)劃數(shù)據(jù)功能模塊包括的功能：檢查配置、一鍵檢查、檢查成圖；地下管線實(shí)測數(shù)據(jù)功能模塊包括的功能：檢查配置、一鍵檢查、檢查成圖；地下管線竣工數(shù)據(jù)功能模塊包括的功能：檢查配置、一鍵檢查、檢查成圖。

4.4 數(shù)據(jù)入庫功能模塊

數(shù)據(jù)入庫分為新增入庫和更新入庫，新增入庫是將要入庫的數(shù)據(jù)直接導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫中；更新入庫是根據(jù)更新的范圍，自動刪除歷史數(shù)據(jù)，再將要入庫的數(shù)據(jù)新增到數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)導(dǎo)入完畢后，系統(tǒng)會生成數(shù)據(jù)入庫的日志報告，記錄數(shù)據(jù)入庫過程和出現(xiàn)的異常，以便用戶準(zhǔn)確檢測到出問題的數(shù)據(jù)和查找異常原因。

數(shù)據(jù)入庫功能模塊設(shè)計包含兩部分：更新范圍和入庫，更新范圍功能模塊包括的功能：更新范圍的繪制、更新范圍的刪除、更新范圍的平移、更新范圍導(dǎo)入、更新范圍的保存，入庫功能模塊包括的功能：規(guī)劃數(shù)據(jù)更新入庫、規(guī)劃數(shù)據(jù)新增入庫、入庫日志。

4.5 輔助決策功能模塊

輔助審批功能模塊主要包括的功能：水平凈距分析、垂直凈距分析、覆土分析、一鍵分析、橫斷面分析、報告輸出，水平凈距分析、垂直凈距分析、覆土分析依據(jù)《GB50289-2016城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范》設(shè)計。

水平凈距分析功能是指檢查規(guī)劃管線與現(xiàn)狀管線間水平凈距是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；垂直凈距分析功能是指檢查規(guī)劃管線與現(xiàn)狀管線間垂直凈距是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；覆土分析功能是指檢查管線覆土埋深，即管線頂部外壁到地表面的垂直距離是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；一鍵分析功能是對水平凈距分析、垂直凈距分析、覆土分析功能的集成；橫斷面分析功能是指繪制和分析展示目標(biāo)位置處的地下管線橫斷面信息；報告輸出功能是將分析的結(jié)果形成報告。

5 結(jié)語

建立準(zhǔn)確、三維可視的地下管線規(guī)劃審批輔助決策系統(tǒng)，可提供直觀、便捷的地下管線輔助分析工具，為管線工程的規(guī)劃審批提供專業(yè)、科學(xué)的決策支撐，降低時間、費(fèi)用和人力成本，有效地提高業(yè)務(wù)部門對管線規(guī)劃數(shù)據(jù)的審批能力。

圖3 系統(tǒng)功能設(shè)計