基于GIS的地鐵工程勘察數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

劉軍，鞠建榮，劉清華

(1.無錫市測繪院有限責(zé)任公司，江蘇無錫 214031; 2.江蘇今邁數(shù)字空間技術(shù)股份有限公司，江蘇南京 210019)

1 引言

隨著城市建設(shè)的步伐和規(guī)模不斷擴(kuò)大，很多城市開始修建地鐵工程，地鐵工程項(xiàng)目使城市工程地質(zhì)勘察活動在深度和廣度都達(dá)到了相當(dāng)規(guī)模，這些工程的勘察成果是十分寶貴的信息資源，它們不僅對城市規(guī)劃、建設(shè)起了十分重要的作用，還有很高的重復(fù)利用價值。

利用GIS技術(shù)對地鐵工程勘察信息系統(tǒng)建庫，可以使勘察資料由“死”資料變成“活”信息，對于實(shí)現(xiàn)城市地學(xué)信息資源共享，支持城市規(guī)劃建設(shè)的科學(xué)決策，完善單項(xiàng)巖土工程勘察以及為城市地質(zhì)學(xué)的研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義［1］。

2 目標(biāo)和總體框架

2.1 建設(shè)的目標(biāo)

(1)在統(tǒng)一的地理坐標(biāo)基準(zhǔn)下，將孤立、分散地鐵工程勘察資料，通過空間地理定位建立起空間聯(lián)系，使得分散的資料在空間上形成一個有機(jī)整體;

(2)制定統(tǒng)一的地鐵工程勘察數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，各種工程勘察資料嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行整理和錄入，為形成地鐵工程勘察數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理奠定基礎(chǔ);

(3)建立地鐵工程勘察數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，不斷擴(kuò)展、錄入新的勘察資料，實(shí)現(xiàn)勘察數(shù)據(jù)庫的動態(tài)更新和反饋。提供多種基于屬性和空間的查詢、統(tǒng)計(jì)和分析功能，提高地鐵管理信息化水平;

(4)在準(zhǔn)確、完善和現(xiàn)勢性強(qiáng)的數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，開展多種應(yīng)用研究。如利用數(shù)據(jù)庫直接生成編制各種工程地質(zhì)圖形(如鉆孔柱狀圖、剖面圖等);為地鐵新線路規(guī)劃設(shè)計(jì)提供輔助決策等。

2.2 系統(tǒng)總體框架

軟件建設(shè)項(xiàng)目總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 建設(shè)項(xiàng)目總體結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)實(shí)施的技術(shù)路線

基于GIS的地鐵工程勘察數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)通過GIS技術(shù)對地鐵工程地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)的管理、查詢統(tǒng)計(jì)及分析，保證數(shù)據(jù)的規(guī)范性、標(biāo)準(zhǔn)性和可擴(kuò)展性，提供勘察數(shù)據(jù)使用的便捷性，同時可以為地鐵新線路規(guī)劃設(shè)計(jì)提供輔助決策。具體的系統(tǒng)實(shí)施技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)實(shí)施技術(shù)路線圖

3.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫分為背景地形數(shù)據(jù)庫、鉆孔數(shù)據(jù)庫以及屬性數(shù)據(jù)庫。

背景地形數(shù)據(jù)庫:存放基礎(chǔ)地形框架數(shù)據(jù)。鉆孔數(shù)據(jù)庫:存放鉆孔空間數(shù)據(jù)，記錄鉆孔位置。屬性數(shù)據(jù)庫:存放工程項(xiàng)目屬性信息、工程項(xiàng)目資料以及用戶信息［2］。

3.2 開發(fā)方法

為實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，本系統(tǒng)通過ArcSDE作為中間件管理Oracle數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的一體化管理。開發(fā)環(huán)境采用Microsoft Visual Studio 2008C#語言結(jié)合 ArcEngine 9.3，ArcSDE 9.3進(jìn)行開發(fā)。

.NET技術(shù)作為微軟公司進(jìn)入新世紀(jì)以來的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略，自發(fā)布起便引起眾多企業(yè)以及開發(fā)人員的關(guān)注。

圖3 .NET技術(shù)開發(fā)框架

整個系統(tǒng)建設(shè)使用.NET結(jié)構(gòu)模式構(gòu)建，采用C/S架構(gòu)構(gòu)建，系統(tǒng)具有很強(qiáng)的易擴(kuò)展性和可移植性。

ArcGIS Engine是一個創(chuàng)建定制的GIS桌面應(yīng)用程序的開發(fā)產(chǎn)品。ArcGIS Engine包括構(gòu)建ArcGIS產(chǎn)品 ArcView、ArcEditor、ArcInfo和 ArcGIS Server的所有核心組件。使用ArcGIS Engine可以創(chuàng)建獨(dú)立界面版本(stand－alone)的應(yīng)用程序，或者對現(xiàn)有的應(yīng)用程序進(jìn)行擴(kuò)展，為GIS和非GIS用戶提供專門的空間解決方案。ArcGIS Engine提供了COM、.NET和C++的應(yīng)用程序編程接口(API)［3～5］。

4 系統(tǒng)功能介紹

通過數(shù)據(jù)管理功能，實(shí)現(xiàn)地鐵工程勘察數(shù)據(jù)的入庫、查詢和編輯功能。

圖4 勘察數(shù)據(jù)管理菜單

圖5 勘察數(shù)據(jù)點(diǎn)擊地圖查詢

通過GIS圖屬性聯(lián)動，點(diǎn)擊地圖窗口相應(yīng)的地質(zhì)勘察面，快速查詢出相關(guān)資料，如圖6所示。

圖6 勘察數(shù)據(jù)通過GIS快速查詢結(jié)果

鉆孔點(diǎn)柱狀圖的生成，可以通過目錄窗口直接調(diào)出生成柱狀圖，也可以在地圖圖面直接選擇勘察點(diǎn)生成柱狀圖，如圖7所示。

工程地質(zhì)剖面圖生成，通過地圖窗口繪制線，選中連續(xù)的勘察點(diǎn)，自動繪制工程地質(zhì)剖面圖，如圖8所示。

圖7 鉆孔柱狀圖生成

圖8 工程地質(zhì)剖面圖

5 結(jié)語

(1)本文提出了一套完整的地鐵工程勘察數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的解決方法。可以對地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)入庫并管理，根據(jù)條件選擇范圍，可直接獲取查詢結(jié)果，也可生成該范圍內(nèi)的各類工程地質(zhì)專題圖。

(2)這套解決方案能夠高效管理工程勘察數(shù)據(jù)，直觀展現(xiàn)工程勘察信息，能為城市地鐵新線路規(guī)劃設(shè)計(jì)或者其他重大地下工程提供輔助決策等。

(3)目前系統(tǒng)僅應(yīng)用矢量地圖作為背景，在條件成熟的情況下，可以利用影像地圖和緩存技術(shù)創(chuàng)建緩存切片，通過Web技術(shù)進(jìn)行工程勘察信息的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布等等，從而讓更多的人了解和應(yīng)用工程地質(zhì)勘察信息。

［1］劉光.地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)教程［M］.北京，清華大學(xué)出版社，2003

［2］楊映紅，李向新，任磊.基于GIS的通用巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2011(6)

［3］ESRI.ArcGIS Developer Help［DB/CD］.Redlands，California，ESTI Corp.2004

［4］Richard Barker.存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)精華－深入理解SAN［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004

［5］萬里烘.計(jì)算機(jī)存儲技術(shù)在GIS數(shù)據(jù)管理中的應(yīng)用研究［J］.城市勘測，2011(4)