基于移动互联网的城市综合地下管线信息服务系统构建

王兴海，沈雨，张红军，袁康

(1.江苏省住房和城乡建设厅，江苏 南京 210000； 2.南京市测绘勘察研究院有限公司，江苏 南京 210019)

基于移动互联网的城市综合地下管线信息服务系统构建

王兴海1*，沈雨2，张红军2，袁康2

(1.江苏省住房和城乡建设厅，江苏 南京 210000； 2.南京市测绘勘察研究院有限公司，江苏 南京 210019)

城市地下管线是城市的血管，是城市有机体健康运行的重要组成部分。随着城市精细化管理进程的推进和移动应用需求的日益提升，越来越要求数据获取的及时性、高效性和准确性，而目前城市综合管线的移动互联网应用存在数据量大、加载速度慢等问题。本文针对城市管线的移动物联网应用存在的效率问题提出基于终端设备分辨率的综合管线特征数据无损提取技术和渐进式数据加载技术，并利用此技术构建了“移动互联网的城市综合地下管线信息服务系统”，该系统在南京市管线动态维护和地质勘察钻孔点选取工作中得到实际验证和应用。

移动互联网；地下管线；数据化简；服务系统

1 引 言

城市地下管线承担着为城市输送着物质、能量与信息的重任，管线事故会对人民生活、社会安定及经济发展带来较大影响，还可能造成火灾、地陷、交叉污染等间接事故。受传统城市地下管线信息获取和服务方式的制约，在管线重大突发事件发生时，难以为应急响应提供快速、有效的辅助决策。

根据国办发〔2014〕27号《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》，江苏省较早开展了全省管线普查工作。2015年，南京市完成了全市域管线普查工作，总长度已达5万千米。南京市从2004年开始即开展了地下管线普查整合工作，建立了地下综合管线信息系统。但是在管线重大事故的应急处置过程中，由于受到数据量限制以及管线信息数据获取的不便捷等因素影响，现有的管线信息服务模式难以满足对管线事故应急响应的辅助支持，成为地下管线信息服务亟待解决的问题。

本文重点研究基于移动互联网的城市综合地下管线信息服务技术，重点解决面向移动设备的自适应管线图形显示技术和系统构建，使在移动物联网条件下实现管线数据的矢量化加载和秒级刷新，以满足实际生产应用、应急处置的要求。

2 技术路线及架构

2.1 空间数据化简方法

移动终端设备的内存和显存资源有限，这对移动终端上的图形化显示技术提出了很高的要求[1]。提升移动终端图形化显示效率最直接的方法是减少显示数据量，可以从矢量数据提取、网络传输和客户端绘制三个方面提升效率，但需要确保所有经化简后的矢量数据图形主体和拓扑关系的正确性。

传统空间数据化简从后台数据入手，本研究从移动终端显示能力为切入点，以有限尺寸和分辨率的移动终端为对象，在确保矢量图形特征不变的前提下，从后端实时抽取空间数据节点。为提高空间数据节点抽取效率，构建了基于矢量要素节点的空间索引，而非传统的基于网格的空间索引[2]。化简基本流程如下：

(1)依据预先设定的视图控制参数(视图窗口的外包矩形的宽度和高度)，将原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口的视图坐标。

(2)分析视图坐标点是否符合化简条件，分析视图坐标点中横坐标和纵坐标都相等的视图坐标点，判断视图坐标点是否符合化简条件，或者分析视图坐标点中对应于视图窗口上相同像素的视图坐标点，判断视图坐标点是否符合化简条件。为了保证化简前后矢量数据显示的效果是一样的，需要用实际显示的视图窗口中空间实体的放大比例给视图控制参数中空间实体在视图窗口中显示时的放大比例赋值，同时也可以通过调整空间实体的放大比例，来控制数据的压缩比，即化简掉的坐标点个数除以总的坐标点个数，空间实体的放大比例越小，数据的压缩比越大，但如果获得更大的压缩比，会有更多的表现图形细节的坐标点会被化简掉。

(3)将符合化简条件的视图坐标点去掉，剩下的视图坐标点用于数据的传输和显示。

经测试，iPhone、iPad和Android(华为和三星手机)终端上，在移动4G网络环境下，11个管线图层，32类管点符号，在不同比例尺下均可达到秒级刷新效率，要素无可识别变形，拾取精度高。

2.2 技术路线

管线空间数据采用PostgreSQL数据库存储，通过导入工具可以将Shapefile格式的管线数据进行入库，包括空间信息、属性信息，并在MySQL数据库中重构管线空间拓扑。采用Java开发空间数据库引擎，并对外开放Javascript调用接口。空间数据采用自定义压缩并结合GNUzip压缩在网络上传输，属性数据采用JSON格式传输，并建立与空间数据的关联关系[3，4]。

前端采用HTML5技术，实现管线数据的矢量化绘制，管线点符号采用TrueType字体文件，同时调用天地图在线服务作为背景底图，可以实现跨平台和跨终端的应用。

图2 系统技术路线

3 系统主要功能介绍

3.1 地图管理

地图管理实现地图放大、地图缩小、地图漫游、全图、长度量测、面积量测、面积量测、信息查询、图层列表等功能。

图3 系统主界面

3.2 数据查询

数据查询模块包括空间查询、属性查询和道路查询。空间查询是用户输入两个不同的坐标所构成的区域并选择待查询的管线种类，系统定位到选择区域并高亮显示该区域范围内相应类别的管线，并在属性窗口显示管线的属性信息。属性查询是用户选择查询的管线种类和各个种类对应的字段，获取各个字段对应的独立值，以这些条件组成查询语句，系统将列出该语句查询属性窗口显示管线的属性信息，并定位显示相应类别的管线。道路查询是用户选择待查询的道路和管线种类，系统将定位到对应道路并高亮显示该道路范围内相应类别的管线，并在属性窗口显示管线的属性信息。

图4 空间查询

3.3 管网分析

管网分析模块包括地址匹配、连通性分析、横断面分析、纵断面分析、水平净距分析、垂直净距分析、缓冲区分析、关阀分析、流向分析和溯源分析。

图5 横剖分析

其中地址匹配支持正反向匹配，即可通过输入地名或地址通过精确匹配或模糊匹配定位到空间位置，也可根据空间位置获得地名或地址，该功能可方便用户快速定位空间范围，查看管线现状，如通过道路名匹配定位、通过小区名匹配定位、通过方位描述信息匹配定位(如汉府花园小区北门)。

关阀分析主要用于供水管线和燃气管线，判断出现漏水点或漏气点后应该及时关闭哪些阀门。关阀分析工具在管线爆管(漏气)处单击，系统将自动通过网络追踪进行关阀分析，并根据管道中介质流向(气、水等)区分为必须关闭的阀门和可不关闭的阀门，对关阀失灵的阀门可以进行二次关阀分析，并根据关阀方案分析受影响的用户[5]。

流向和溯源分析主要用于雨水和污水管线，流向分析可以从楼前出水口追踪分析，了解该出水口是如何流入污水处理厂或自然水体，如果发现最终无法进入污水处理场或自然水体，则可以判断数据的准确性或实际管线的合理性。溯源分析可以用于检查和分析市政汇交井都能收集小区内哪些出水口的排水，同时也能判断小区所有出水口的流出方向和经过的管段。

图6 流向分析

3.4 管线巡线

管线巡线可以满足供水和燃气的巡检工作，包括隐患上报、隐患查询、应急通知、工作计划、实时定位、轨迹查看六个功能。通过隐患上报功能，用户可上报发生的隐患。隐患查询功能使用户可查询发生的隐患及详细信息。应急通知是欲动紧急情况可以临时派发巡检处置任务。工作计划可指定工作计划，并根据工作计划安排具体实施计划。实时定位根据GPS信号确定人员或车辆当前的地理位置。轨迹查可以查看工作计划中上报的坐标，并形成轨迹线，统计每天、每月、每年的巡线线路总长度，便于对巡检人员的考勤和绩效进行评定[6]。

图7 隐患上报

4 结 语

移动互联网应用是技术发展的趋势，GIS技术的移动互联应用也日趋成熟，本研究提出的基于移动互联网的GIS数据化简新思路，并通过综合地下管线信息服务系统的构建进行了验证，基于HTML5技术的终端应用，可以适应多平台应用，在一定程度上提升管线数据的易用性[7]。但互联网管线GIS数据应用还存在数据加密、数据脱密和传输加密等问题，本课题的后续研究中将加以完善。

[1] 辛靖，白丽娜，刘占敏. 一种适用于移动在线地图数据的精简方法[J]. 军事交通学院学报：自然科学版，2014(2)：86～90.

[2] 赵庆伟，王天文，张立伟. 城市地下管线系统应用平台功能设计[J]. 测绘与空间地理信息，2014(1)：158～160.

[3] 张凤梅，沈雨，周曦等. 城市“智慧管网”综合管理与应用信息系统的设计与实现[J]. 现代测绘，2016(4)：51～53.

[4] 陈佑民，毋焱，邓勇，杨帆. 互联网技术在地下管线管理中的应用[J]. 办公自动化，2014(S1)：23～26.

[5] 马威. 基于WebGIS的地下电力管线管理系统的研究与开发[J]. 浙江工业大学，2015.

[6] 王莹，史浩山. 基于网络的地下管线管理系统的研究与实现[J]. 计算机应用研究，2000.

[7] 刘力玮. 城市地下管线三维可视化系统研究与实现[J]. 西安科技大学，2014.

Mobile Internet-Based Information Service System of Urban Underground Pipeline Construction

Wang Xinghai1，Shen Yu2，Zhang Hongjun2，Yuan Kang2

(1.Department of Housing and Urban-Rural Development of Jiangsu Province，Nanjing 210000，China；2.Nanjing Institute of Surveying，Mapping & Geotechnical Investigate，Co.，Ltd，Nanjing 210019，China)

Urban underground pipeline is the city's blood vessels and an important part of urban organism maintaining its healthy operation. With the advancement of meticulous management and the increasing demand of mobile applications，more and more data acquisition is required in time，efficiency and accuracy. At present，there are large amount of data and slow load in the application of mobile Internet in urban integrated pipelines. And other issues. In this paper，based on the problem of the efficiency of the application of moving objects in the urban pipeline，this paper presents the non-destructive extraction technique and progressive data loading technology of the integrated pipeline characteristic data based on the resolution of the terminal equipment，and constructs the integrated underground pipeline information service of the mobile Internet System，the system in the Nanjing pipeline dynamic maintenance and geological survey drilling point selection work to be the actual validation and application.

mobile internet；underground pipeline；services system

1672-8262(2016)06-27-05

P208.2

A

2016—07—05

王兴海(1975—)，男，硕士，高级规划师，主要从事城市规划及信息化建设管理工作。

本论文受2014年南京市软件产业领军人物补助专项资助。