CAD平台下管线竣工与动态更新一体化管理的研究与应用

钱正伟 ，孙雪梅，王华

(常州市测绘院，江苏 常州 213000)

1 前 言

随着城市经济社会的迅猛发展与城市功能的不断完善，作为现代关键性公共基础设施的城市地下管线，是当前我国各级政府面临的一个重大民生问题、发展问题，管线数据随着城市不断发展它的重要性已被各级领导所重视。而建立地下管线数据的长效动态更新、维护机制，保持数据库的完整性、现势性和准确性，是地下管线信息系统满足城市规划、建设和管理的前提条件。因此各城市对地下管线数据库的建立与更新管理工作是一项长远而艰巨的任务。

在CAD 系统应用方面，基于业界对CAD 作业平台广泛迫切的使用需求，实现CAD 平台下的管线数据更新与管理是一个必然趋势。本项目不仅研究并实现了SDE 管线数据调图后的查询、统计及分析等应用功能，更进一步研究CAD 平台下管线数据的监理检查、数据更新的实现机制，预期真正实现CAD 与SDE 之间的图库联动。此外，根据管线的报建、审批、建设、竣工、更新等一系列业务，梳理得到管线全生命周期管理内容，进一步划分为管线数据供图业务、竣工测量与数据更新业务，研究并实现CAD 系统管理管线业务的功能。

2 开发模式与数据存储

采用面向对象的开发模式，面向对象方法是一种自底向上和自顶向下相结合的方法，它以对象建模为基础，不仅考虑输入、输出数据结构，也包含了所有对象的数据结构。系统的建立以保护数据的可靠性、安全性及完整性为主要设计目标，系统的关键在于，涉及了众多的管线数据和基础空间数据。所以系统必须采用海量数据存储和管理技术，并保证数据查询访问的高效性，同时还要充分考虑到它的扩展性，满足日后不断增加的数据要求。系统将建立一个可扩展的统一的数据模型来管理这些海量的数据。系统将这些数据统一存储在商用的大型数据库系统(Oracle 数据库)中，这样可以充分利用Oracle 数据库系统提供的高性能、高可用性、高可靠性和安全性。

3 系统描述与功能结构

本项目CAD 管线管理系统使用C/S 架构部署于常州市规划局专线环境下，便于办理管线规划业务的相关人员对控规数据进行比对、出具管线工程规划设计条件、进行管线工程规划设计方案的设计与审核等工作，可较好地辅助管线规划业务的办理。考虑到数据安全要求，系统调取的SDE 库数据需要进行加密处理，系统调图后另存出来的DWG 文件脱离了该系统就不可使用;若需要输出未加密的文件，选择“裁剪输出”即可输出解密格式，此功能针对具有特定权限的用户，如图1所示。

图1 CAD 管线管理系统功能结构

4 关键技术与创新点

系统构建了一个完善、适用的地下管线数据更新流程:工程创建、工程范围线绘制及入库、范围线内管线调图、输出外业MDB、裁剪输出DWG、竣工测量数据展点、实体移动、属性复制、管线范围线统计、输出点线表、数据监理并入库。

4.1 基于CAD 的地下管线动态更新

基于C++语言，开发了一套高效实用的CAD 管线系统，可实现管线竣工测量成果，从提交——规整——监理——规整——入库全过程的CAD 操作。综合管线数据库的数据更新有两种方式:要素级更新和范围级更新，其中前者为数据更新的主要方式符合用户的实际操作习惯，系统本身采用了实体唯一标记(GUID)匹配的设计思路，能实现高效、便捷的操作，该应用模式在国内处于领先水平，解决了管线行业内长期存在的数据更新难题。该系统已经在常州市四大区(天宁、钟楼、戚墅堰、武进)管线数据更新维护中得到了广泛应用并得到了一致认可，入库更新数据主要包括新增小区和道路管线竣工、各行业单位的专一管线数据更新等。

图2 管线数据更新流程

(1)要素级更新

具体实现过程为:登陆CAD 管线系统，通过CAD展点功能叠加竣工测量之后的点线表中间格式数据(其中为每个实体赋GUID 值，然后更新状态为新增)，然后调用现状管线数据(记录了每一个要素的GUID)，实现二者数据的对比显示，用户根据需要进行调整，同时更新状态同步进行修改。接下来调用管线监理成图模块，按照一定的监理规则检查，并以句柄为标识的方式记录下来错误的记录，通过句柄可以定位到CAD 图面上提示用户修改，反复监理检查修改，确定数据无质量问题之后，进行数据的要素级入库更新。在入库更新前一个更重要的环节就是同名要素检查，执行数据入库命令时系统会自动提醒。如果检测到同名要素系统会自动从第二处同名点前增加当天日期和附属值来重新命名。入库过程中系统会记录下每一次更新情况并生成更新日志、更新过程文件，用于数据回溯。少量管线的更新，可以省略上述管线展点步骤，直接调图后根据项目情况进行数据调整，然后监理后入库。该方式适用于管理过程中，解决管线数据的动态更新问题。该方式不用考虑接边的约束情况，具有更新效率高、历史冗余数据小、便于维护和实施的特点。流程图如图3所示:

图3 管线数据要素级更新流程图

(2)范围级更新

该方式适用于管理过程中，解决大范围(新增道路、道路改造)管线数据的动态更新问题。为了作业的方便，大范围的管线更新可采用重新探测的方式，实现探测范围内所有管线的替换更新。但是进行与更新范围面边线相交管线数据处理的作业要求比较高，如图4所示。

图4 管线数据范围级更新流程图

注意事项:适当扩大数据导出范围，以确保需要更新的要素不超出范围边界。为了方便外业作业，与更新范围内管点直接相连的更新范围外的管点也要导出，比如图5中管点P。

图5 管线要素示意图

(3)专业管线数据库更新

来源于专业管线权属单位的数据共享。其数据更新的实现过程为:专业管线权属单位提交数据上传申请并上传原始数据，审核人员审核通过后，在ETL 专业管线数据处理工具中，可选择“数据转换”、“转换并入库”任意一种操作:对于“数据转换”操作，由用户指定输出，系统将专业管线原始数据进行转换后以GDB格式保存至本地指定位置;对于“转换并入库”操作，系统自动将该专业管线原始数据(SHP 格式)的数据结构进行抽取、重组，转换为符合要求的专业管线数据，并在专业管线数据库中对该类型专业管线数据进行整体更新入库操作。

(4)常州市规划局下属分局管线数据异地同步更新

为了实现常州市规划局与下属各分局之间规划工作的一体化管理，需要实现市局与分局间的数据共享及同步更新，实现这一目标有两个必备前提:首先，需在市局布设一套数据库;其次，分局可直接访问市局数据库。具体实现过程为:在系统部署实施阶段，在市局数据库中存放一套综合管线数据库，该数据的结构与分局综合管线数据结构保持一致;后续武进方面管线数据进行更新操作的同时，将更新内容实时传送至市局综合管线数据库，对武进分局管辖区地下管线数据进行更新，从而保证市局综合管线库中的武进部分与武进分局管辖区更新的地下管线数据完全同步。

4.2 管线数据全生命周期可追踪管理

系统建立了一套行之有效的历史数据管理机制，根据经验采用时间戳+历史图层(分表模式)的思路，对管线数据的任何一次变更，包括数据的编辑、普查数据入库(更新)、竣工测量更新、专业管线入库(更新)、管线设计等等，都进行了事件跟踪和历史数据的转换存储。通过系统的历史数据管理机制，用户可以实现对任何时刻、任何人对数据操作的跟踪，包括数据的恢复和历史数据查看、备份等等。

4.3 基于规则定制的CAD 管线监理

系统的一大亮点就是，我们把传统的管线应用从GIS 平台转移到CAD 平台，结合业主的使用习惯和业务需求，开发了一套能在CAD 系统环境中进行管线监理规则定制、管线数据监理、管线数据成图展示的功能模块，丰富了CAD 传统使用模式，使用户和管线业务结合得更紧密。监理规则包括了数据标准比对、属性值检查、属性逻辑检查、图形检查、拓扑检查等等，如图6所示。

图6 监理检查界面

4.4 面向规划全业务管理的地下管线CAD 作业平台

考虑到规划管理部门及测绘部门对CAD 平台的依赖性，深入理解各部门管线管理业务，突破原有一个个孤立功能点、未实现功能串并联的系统实现框架，梳理并开创管线业务流思路，实现了CAD 平台下管线供图业务流程及方案辅助审批业务流程的整合，实现了对外业竣工测绘、管线竣工更新等各项管线业务的一体化作业管理。系统的核心技术实现了地形、影像、控规、红线、综合管线及专业管线等各类管线数据类型的CAD 调图及表达，通过实时调取空间数据库中的GIS数据，在此基础上进行实时可视管线绘制、属性编辑、属性复制、重叠检测等图面规整操作，提高了设计效率和设计方案的科学性，缩短了规划管理过程中市政工程的规划审批周期。

5 结 语

该系统经使用和完善，已在管线竣工和动态更新方面取得了一定的成效，大大提高了管理工作的效率和准确性。但是，一套完整的管理系统要用到实处发挥作用，就必须建立完善的管线管理机制。针对管线报建、现状管线资料提供、管线施工跟踪测量、管线竣工测量、汇交竣工测量信息资料这一完整的管线管理过程，通过出台一系列管理规范，建立一个长效管理机制，以保障管线规划与建设工作的科学合理，保障管线数据的有效更新，实现地下管线建设管理的良性循环。此外，还可建立一套面向专业管线权属单位的管线数据共享交换机制，明确规划部门与专业管线权属单位之间管线数据共享交换的前提与要求，保障专业管线数据的有效更新，实现规划管理部门与管线权属单位之间的互利共赢。

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