基于模板引擎驅動的地下管線數據采集-處理一體化系統

韓葵,胡朝輝,盧永華(深圳市勘察研究院有限公司,廣東深圳 518026)

基于模板引擎驅動的地下管線數據采集-處理一體化系統

韓葵?,胡朝輝,盧永華
(深圳市勘察研究院有限公司,廣東深圳 518026)

摘 要:隨著城市地下空間的發展,城市地下管線普查、規劃越來越受重視,城市地下管線探測成為基礎測繪的重點。為了適應城市中發展越來越多樣化的管線探測需求,改善傳統的內外業作業方式,本文設計并開發了基于模板引擎驅動的地下管線數據采集-處理一體化系統,系統為不同地方標準、不同探測目的管線項目提供了可擴展、可定制、適應性強的管線探測作業工具,提高管線項目數據生產效率和自動化水平,保障數據生產質量。

關鍵詞:模板引擎；管線；一體化；數據生產；自動化

1　引 言

隨著城市的發展,城市地下空間越來越受重視,城市地下管線探測成為城市基礎測繪的重點。近年來,各類項目需求的發展,傳統固定成果格式的綜合管線探測項目逐漸轉變為以某類管線為主的專業管線探測項目,數據采集方式、成果格式都提出了新的要求,特別是不同專業類型的管線,由于建設單位[7]和資料用途不同,產生了大量新的成果格式,對管線探測數據處理與自動化生產提出了新的要求。同時,與管線有關的,如管道檢測等新興項目在深圳等大城市的大規模開展,增加了多種成果格式,且計算量大,成果表多,圖面信息專業性強,現有的管線處理軟件已無法滿足生產要求。

為適應不同數據標準,在同一平臺下滿足各類管線項目數據采集信息化、數據處理自動化、成果導出多樣化的生產需求,本文設計并實現了基于模板引擎驅動的地下管線數據采集-處理一體化系統,以匹配各種數據標準的系統模板,創建與之匹配的程序界面,結合可定制的數據處理邏輯,實現軟件的自適應性,解決不同類型項目數據生產軟件差異化的問題,完成地下管線相關項目的數據生產任務。

2　管線數據處理現狀

目前,地下管線項目數據處理的軟件多以固定的數據標準為數據接入口,當有新的需求時,則通過增加數據接入口格式與增加成果輸出格式的方式,開發新的工具條、界面視圖、數據處理邏輯,以實現管線數據生產的自動化與批量化。

2．1堆砌式主要特點

(1)開發平臺統一,系統框架不統一、可擴展性差; (2)工具條和視圖任意疊加,且相互獨立,缺乏系統性;

(3)適應性差,使用范圍局限,推廣性差; (4)開發簡單。

2．2并列式主要特點

(1)開發平臺不統一,系統性差;

(2)針對性強,適應性差,不具推廣性;

(3)界面繼承性差,不利于用戶學習使用;

(4)開發簡單。

堆砌式和并列式具有天然的缺陷,導致目前新類型、新需求的管線項目生產中,無法滿足自動化生產的需求。尤其是,管線項目的迅速發展,沒有內外業一體化的、可擴充的管線數據生產軟件,導致外業記錄、內業錄入、數據處理不能基于同一數據庫,數據格式多,圖屬一致性差。

3　基于模板驅動的地下管線數據采集-處理一體化系統總體設計

為適應目前多需求、多類型的管線項目生產需求,本文提出了基于模板驅動的地下管線數據采集-處理一體化系統。系統以統一的可擴展框架作為內核,以模板作為用戶定制基礎,以模板引擎、數據模型作為視圖轉化、數據處理的動力引擎,根據不同項目、不同需求,生成不同的用戶定制界面、成果定制格式、數據處理定制邏輯,同時,系統為用戶提供豐富的圖屬一致性操作,徹底解決管線圖屬操作不一致的問題。

同時,系統注重外業數據采集和內業數據處理一致性,圖形操作與屬性操作的一致性,解決管線數據調查、測量、成圖、成表的作業流程分離問題,力求真正實現地下管線探測數據成果從始至終全電子化、信息化。

系統設計分為三個部分,一是基于Android平臺的數據采集終端[9],二是基于Windows PC的數據處理終端,三是基于Web服務的數據同步服務端,網絡數據庫采用開源數據庫Mysql,數據處理邏輯采用PHP語言開發。

系統通過Android平板電腦將采集的數據利用無線網絡實時傳輸至Web數據服務器進行保存;Web服務器實時對Android客戶端傳輸的數據進行分析、統計、檢查,并發送回Android客戶端,有外業作業人員及時對數據進行驗證、修改;Windows PC客戶端通過從Web數據庫中獲取數據,并進行數據處理,按照所需格式導出成果。Android客戶端、Web數據庫、Windows PC客戶端均采用同一數據視圖模板,建立模板驅動引擎,實現統一數據格式的數據操作。

3．1基于模板驅動的系統總體設計與系統架構

管線類項目數據生產主要分兩大環節:數據采集與數據處理,系統根據數據采集在野外,數據處理在室內的區別,設計分兩大板塊:數據采集終端(Pad端)與數據處理端(PC機端),兩大板塊通過共用系統定制模板與數據庫服務端,實現數據實時交換、數據質量實時跟蹤。如圖1所示:

圖1　基于模板驅動的系統架構圖

3．2邏輯模板

3．2．1模板表達

模板以XML數據庫的形式存儲,結合XML節點的層級包含和模板意圖的表達,形成系統可解譯的視圖(View)或過程(Function)。視圖是以操作界面的形式,與用戶進行交互,過程則是以功能函數的形式,處理用戶與系統交互過程中的事務請求。

3．2．2 模板創建

系統分別為一般作業人員和高級技術人員提供了兩種截然不同的模板創建方式。針對一般作業人員,系統以交互視圖的形式,通過界面的點選、錄入等方式創建模板;針對高級技術人員,系統則提供模板代碼編輯窗口,通過直接輸入、編輯模板代碼的方式創建新的模板。其中視圖模板和簡單的過程模板可由界面交互的方式創建,算法復雜的過程模板,則只能通過直接編寫模板代碼的方式創建。圖2為兩種模板創建方式的視圖:

圖2　兩種模板創建方式的視圖

3．2．3模板分類

模板主要分為視圖模板(界面邏輯模板)和過程模板(數據檢查邏輯模板、數據處理邏輯模板、數據統計邏輯模板、數據交換邏輯模板)。

(1)界面邏輯模板

不同數據標準最直接表現為數據錄入界面的不同,用戶根據項目需求,建立適應該項目數據格式的視圖模板,系統則根據模板統一管理機制,利用模板引擎,驅動生成與之相匹配的錄入界面、錄入提示邏輯、數據存儲的數據庫結構,從而保證操作者按照項目數據標準生產數據。

(2)數據檢查邏輯模板

不同類型的數據,檢查類型、檢查重點不同,按照界面邏輯模板所建立起的數據字段信息,系統自動生成或用戶通過設置定制,形成滿足用戶需求的檢查邏輯模板,系統可根據檢查邏輯模板完成數據的拓撲檢查、邏輯檢查、標準化檢查、自定義綜合檢查。

(3)數據處理邏輯模板

管線數據處理包含圖形數據處理和屬性數據處理,通過用戶自定數據處理邏輯,可以達到設定條件,批量化處理數據的目的,如批量移動管線點號、圖形縮編、批量篩選、批量管線符號替換等。

(4)數據統計邏輯模板

圍繞管線、管點數據的統計包括類型統計、數量統計等,用戶根據界面邏輯模板字段,建立數據統計邏輯模板,完成屬性數據和圖形數據的各項統計。

(5)數據交換邏輯模板

界面邏輯模板解決的是數據錄入的統一,成果導出邏輯模板解決的是利用已錄入的統一數據生成各類所需數據成果,包括定義標注字段、標注類型、圖形比例尺、圖層劃分、數據表格所需字段、屬性數據格式(Excel、Word、Mdb等)、圖形數據格式(dxf、dwg、shp、mdb等),成果格式完全由自定義的模板控制。

3．3模板驅動引擎(模板控制器與模型控制器)

系統三個部分,采用三種平臺,但模板控制器和模型控制器保持采用“接口-虛類-實體類”的形式設計開發,模板控制器主要完成模板的生成、調用與管理,模型控制器主要執行模板所記錄的數據邏輯,包括生成用戶操作視圖、數據庫存儲結構,執行數據處理、統計分析、成果導出等具體事務,是用戶意圖的主要執行者,是整個系統邏輯處理的核心。

4　系統各功能端功能設計

4．1基于Android的數據采集Pad

Android平臺上設計開發的數據采集Pad主要完成野外屬性數據錄入、數據傳遞、地形圖瀏覽、百度地圖導航、草圖繪制、野外行駛路線及操作行為跟蹤等任務,所記錄的所有數據通過無線網絡(3G或4G網絡)上傳至Web數據庫。如圖3所示:

圖3　Pad端的模板引擎架構

4．2基于Mysql數據庫的Web服務

Mysql數據庫服務通過PHP語言利用項目模板生成與項目數據相匹配的數據庫,并根據數據處理邏輯模板,生成數據庫拓撲檢查觸發器、數據統計觸發器。

同時,Web服務還兼顧消息分發與任務分發,將PC端的數據處理消息、Web服務端的數據自檢消息及時分發至PAD端,另將PAD端的數據更新、刪除、修改等信息、Web服務端的自動識別消息以及設備連接狀態信息及時分發至PC端。項目管理人員的項目管理任務也是通過Web服務端及時分發給PC端和PAD端的生產技術人員。

4．3基于．net 4．0的數據處理PC

基于．net 4．0平臺的c#語言進行PC端的開發,充分利用開源資源NPOI、netdxf、GDAL等開源類庫,開發出不依賴CAD平臺和Office平臺的管線專用數據處理平臺。

PC端主要完成Android端的數據接收、數據統計、數據處理、數據協同、成果導出、數據建庫等任務,是系統的數據處理中心和管理中心。如圖4所示:

圖4　PC端的模板架構

5　系統主界面展示

系統主界面分為兩部分:Android端和PC端,圖5、圖6為基于界面邏輯模板hk1．xml和mmt．xml模板的PAD調查屬性輸入界面和PC端的主視圖界面。

5．1hk1．xml模板的內容

＜Tpl＞

＜Setting＞＜TplName name="tplName" value="hk1"＞＜/ TplName＞＜TplCreator name =" tplCreator" value ="韓葵"＞＜/ Tpl-Creator＞

＜TplRemark name="tplRemark" value="測試2"＞＜/ Tpl-Remark＞

＜TplControlNum name =" tplControlNum" value ="3"＞＜/ TplControlNum＞

＜TplDate name =" tplDate" value ="2014/12/3"＞＜/ Tpl-Date＞

＜TplPipeClass name="tplPipeClass"＞

＜val name="pipeClass" value="電力" classSymple=" DL" /＞

……

＜val name="pipeClass" value="給水" classSymple="JL" /＞

＜/ TplPipeClass＞＜/ Setting＞＜TplFields＞

＜Field name="MSFS" label="埋設方式" tapIndex="5" class="2" types="3" controlClass ="3" isNull ="0" isShow=" 1"＞

＜val name =" fieldVal" value ="直埋" tapIndex ="0" class="全部" /＞

……＜/ Field＞

＜/ TplFields＞

＜/ Tpl＞

5．2mmt．xml模板的內容

＜Tpl＞

＜Setting＞＜TplName name="tplName" value="mmT"＞＜/ TplName＞＜TplCreator name =" tplCreator" value ="韓葵"＞＜/ Tpl-Creator＞

＜TplRemark name = " tplRemark" value = "慢慢挑"＞＜/ TplRemark＞

＜TplControlNum name =" tplControlNum" value ="3"＞＜/ TplControlNum＞

＜TplDate name =" tplDate" value ="2015/1/13"＞＜/ Tpl-Date＞

＜TplPipeClass name="tplPipeClass"＞

＜val name="pipeClass" value="電力" classSymple=" DL" /＞

……

＜/ TplPipeClass＞＜/ Setting＞＜TplFields＞

＜Field name="p_start" label ="預編點號" tapIndex ="0" class="3" types="3" controlClass ="1" isNull ="0" isShow=" 1" /＞

……

＜/ TplFields＞

＜/ Tpl＞

圖5　hk1．xml和mmt．xml模板在PAD端的界面視圖

圖6　hk1．xml和mmt．xml模板在PC端的界面視圖

6　結 論

基于模板引擎驅動的地下管線數據采集-處理一體化系統,更適合當前多類型、多成果需求的管線項目。項目作業人員不需要開發新的工具條和界面視圖,就可以根據項目類型和業主要求進行任意定制,通過自定義錄入界面、自定義查詢、編輯、檢查、統計、導出成果等模板,完成項目數據采集、處理以及入庫等任務。

該系統的設計實現不僅對作業效率有了明顯的提高,系統通過對用戶數據操作行為的跟蹤,能夠很好記錄用戶的行為習慣,分析產生數據問題的原因,將數據采集、處理過程中人為錯誤率降至最低,提高數據生產質量。

參考文獻

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The System for Collection and Deeling Pipe Data Based By Template Engine

Han Kui,Hu Chaohui,Lu Yonghua
(ShenZhen Investigation & Research Institute Co．,Ltd,ShenZhen 518026,China)

Abstract:With the development of urban underground space,urban underground pipeline survey,planning more and more attention,urban underground pipeline detection has become the focus of basic surveying and mapping．In order to adapt to the development of the city,to improve the traditional method of internal and external operations,this paper designs and develops an integrated system of underground pipeline data acquisition and processing based on template engine driven．

Key words:template engine;pipeline;integration;data production;automation

文章編號:1672-8262(2015)05-47-05中圖分類號:P208．2

文獻標識碼:A

收稿日期:?2015—06—23

作者簡介:韓葵(1987—),男,工程師,主要從事GIS應用開發以及管線探測、檢測等方面的技術工作。