基于移動互聯網的城市綜合地下管線信息服務系統構建

王興海，沈雨，張紅軍，袁康

(1.江蘇省住房和城鄉建設廳，江蘇 南京 210000； 2.南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇 南京 210019)

基于移動互聯網的城市綜合地下管線信息服務系統構建

王興海1*，沈雨2，張紅軍2，袁康2

(1.江蘇省住房和城鄉建設廳，江蘇 南京 210000； 2.南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇 南京 210019)

城市地下管線是城市的血管，是城市有機體健康運行的重要組成部分。隨著城市精細化管理進程的推進和移動應用需求的日益提升，越來越要求數據獲取的及時性、高效性和準確性，而目前城市綜合管線的移動互聯網應用存在數據量大、加載速度慢等問題。本文針對城市管線的移動物聯網應用存在的效率問題提出基于終端設備分辨率的綜合管線特征數據無損提取技術和漸進式數據加載技術，并利用此技術構建了“移動互聯網的城市綜合地下管線信息服務系統”，該系統在南京市管線動態維護和地質勘察鉆孔點選取工作中得到實際驗證和應用。

移動互聯網；地下管線；數據化簡；服務系統

1 引 言

城市地下管線承擔著為城市輸送著物質、能量與信息的重任，管線事故會對人民生活、社會安定及經濟發展帶來較大影響，還可能造成火災、地陷、交叉污染等間接事故。受傳統城市地下管線信息獲取和服務方式的制約，在管線重大突發事件發生時，難以為應急響應提供快速、有效的輔助決策。

根據國辦發〔2014〕27號《國務院辦公廳關于加強城市地下管線建設管理的指導意見》，江蘇省較早開展了全省管線普查工作。2015年，南京市完成了全市域管線普查工作，總長度已達5萬千米。南京市從2004年開始即開展了地下管線普查整合工作，建立了地下綜合管線信息系統。但是在管線重大事故的應急處置過程中，由于受到數據量限制以及管線信息數據獲取的不便捷等因素影響，現有的管線信息服務模式難以滿足對管線事故應急響應的輔助支持，成為地下管線信息服務亟待解決的問題。

本文重點研究基于移動互聯網的城市綜合地下管線信息服務技術，重點解決面向移動設備的自適應管線圖形顯示技術和系統構建，使在移動物聯網條件下實現管線數據的矢量化加載和秒級刷新，以滿足實際生產應用、應急處置的要求。

2 技術路線及架構

2.1 空間數據化簡方法

移動終端設備的內存和顯存資源有限，這對移動終端上的圖形化顯示技術提出了很高的要求[1]。提升移動終端圖形化顯示效率最直接的方法是減少顯示數據量，可以從矢量數據提取、網絡傳輸和客戶端繪制三個方面提升效率，但需要確保所有經化簡后的矢量數據圖形主體和拓撲關系的正確性。

傳統空間數據化簡從后臺數據入手，本研究從移動終端顯示能力為切入點，以有限尺寸和分辨率的移動終端為對象，在確保矢量圖形特征不變的前提下，從后端實時抽取空間數據節點。為提高空間數據節點抽取效率，構建了基于矢量要素節點的空間索引，而非傳統的基于網格的空間索引[2]。化簡基本流程如下：

(1)依據預先設定的視圖控制參數(視圖窗口的外包矩形的寬度和高度)，將原始空間數據的原始坐標變換得到視圖窗口的視圖坐標。

(2)分析視圖坐標點是否符合化簡條件，分析視圖坐標點中橫坐標和縱坐標都相等的視圖坐標點，判斷視圖坐標點是否符合化簡條件，或者分析視圖坐標點中對應于視圖窗口上相同像素的視圖坐標點，判斷視圖坐標點是否符合化簡條件。為了保證化簡前后矢量數據顯示的效果是一樣的，需要用實際顯示的視圖窗口中空間實體的放大比例給視圖控制參數中空間實體在視圖窗口中顯示時的放大比例賦值，同時也可以通過調整空間實體的放大比例，來控制數據的壓縮比，即化簡掉的坐標點個數除以總的坐標點個數，空間實體的放大比例越小，數據的壓縮比越大，但如果獲得更大的壓縮比，會有更多的表現圖形細節的坐標點會被化簡掉。

(3)將符合化簡條件的視圖坐標點去掉，剩下的視圖坐標點用于數據的傳輸和顯示。

經測試，iPhone、iPad和Android(華為和三星手機)終端上，在移動4G網絡環境下，11個管線圖層，32類管點符號，在不同比例尺下均可達到秒級刷新效率，要素無可識別變形，拾取精度高。

2.2 技術路線

管線空間數據采用PostgreSQL數據庫存儲，通過導入工具可以將Shapefile格式的管線數據進行入庫，包括空間信息、屬性信息，并在MySQL數據庫中重構管線空間拓撲。采用Java開發空間數據庫引擎，并對外開放Javascript調用接口。空間數據采用自定義壓縮并結合GNUzip壓縮在網絡上傳輸，屬性數據采用JSON格式傳輸，并建立與空間數據的關聯關系[3，4]。

前端采用HTML5技術，實現管線數據的矢量化繪制，管線點符號采用TrueType字體文件，同時調用天地圖在線服務作為背景底圖，可以實現跨平臺和跨終端的應用。

圖2 系統技術路線

3 系統主要功能介紹

3.1 地圖管理

地圖管理實現地圖放大、地圖縮小、地圖漫游、全圖、長度量測、面積量測、面積量測、信息查詢、圖層列表等功能。

圖3 系統主界面

3.2 數據查詢

數據查詢模塊包括空間查詢、屬性查詢和道路查詢。空間查詢是用戶輸入兩個不同的坐標所構成的區域并選擇待查詢的管線種類，系統定位到選擇區域并高亮顯示該區域范圍內相應類別的管線，并在屬性窗口顯示管線的屬性信息。屬性查詢是用戶選擇查詢的管線種類和各個種類對應的字段，獲取各個字段對應的獨立值，以這些條件組成查詢語句，系統將列出該語句查詢屬性窗口顯示管線的屬性信息，并定位顯示相應類別的管線。道路查詢是用戶選擇待查詢的道路和管線種類，系統將定位到對應道路并高亮顯示該道路范圍內相應類別的管線，并在屬性窗口顯示管線的屬性信息。

圖4 空間查詢

3.3 管網分析

管網分析模塊包括地址匹配、連通性分析、橫斷面分析、縱斷面分析、水平凈距分析、垂直凈距分析、緩沖區分析、關閥分析、流向分析和溯源分析。

圖5 橫剖分析

其中地址匹配支持正反向匹配，即可通過輸入地名或地址通過精確匹配或模糊匹配定位到空間位置，也可根據空間位置獲得地名或地址，該功能可方便用戶快速定位空間范圍，查看管線現狀，如通過道路名匹配定位、通過小區名匹配定位、通過方位描述信息匹配定位(如漢府花園小區北門)。

關閥分析主要用于供水管線和燃氣管線，判斷出現漏水點或漏氣點后應該及時關閉哪些閥門。關閥分析工具在管線爆管(漏氣)處單擊，系統將自動通過網絡追蹤進行關閥分析，并根據管道中介質流向(氣、水等)區分為必須關閉的閥門和可不關閉的閥門，對關閥失靈的閥門可以進行二次關閥分析，并根據關閥方案分析受影響的用戶[5]。

流向和溯源分析主要用于雨水和污水管線，流向分析可以從樓前出水口追蹤分析，了解該出水口是如何流入污水處理廠或自然水體，如果發現最終無法進入污水處理場或自然水體，則可以判斷數據的準確性或實際管線的合理性。溯源分析可以用于檢查和分析市政匯交井都能收集小區內哪些出水口的排水，同時也能判斷小區所有出水口的流出方向和經過的管段。

圖6 流向分析

3.4 管線巡線

管線巡線可以滿足供水和燃氣的巡檢工作，包括隱患上報、隱患查詢、應急通知、工作計劃、實時定位、軌跡查看六個功能。通過隱患上報功能，用戶可上報發生的隱患。隱患查詢功能使用戶可查詢發生的隱患及詳細信息。應急通知是欲動緊急情況可以臨時派發巡檢處置任務。工作計劃可指定工作計劃，并根據工作計劃安排具體實施計劃。實時定位根據GPS信號確定人員或車輛當前的地理位置。軌跡查可以查看工作計劃中上報的坐標，并形成軌跡線，統計每天、每月、每年的巡線線路總長度，便于對巡檢人員的考勤和績效進行評定[6]。

圖7 隱患上報

4 結 語

移動互聯網應用是技術發展的趨勢，GIS技術的移動互聯應用也日趨成熟，本研究提出的基于移動互聯網的GIS數據化簡新思路，并通過綜合地下管線信息服務系統的構建進行了驗證，基于HTML5技術的終端應用，可以適應多平臺應用，在一定程度上提升管線數據的易用性[7]。但互聯網管線GIS數據應用還存在數據加密、數據脫密和傳輸加密等問題，本課題的后續研究中將加以完善。

[1] 辛靖，白麗娜，劉占敏. 一種適用于移動在線地圖數據的精簡方法[J]. 軍事交通學院學報：自然科學版，2014(2)：86～90.

[2] 趙慶偉，王天文，張立偉. 城市地下管線系統應用平臺功能設計[J]. 測繪與空間地理信息，2014(1)：158～160.

[3] 張鳳梅，沈雨，周曦等. 城市“智慧管網”綜合管理與應用信息系統的設計與實現[J]. 現代測繪，2016(4)：51～53.

[4] 陳佑民，毋焱，鄧勇，楊帆. 互聯網技術在地下管線管理中的應用[J]. 辦公自動化，2014(S1)：23～26.

[5] 馬威. 基于WebGIS的地下電力管線管理系統的研究與開發[J]. 浙江工業大學，2015.

[6] 王瑩，史浩山. 基于網絡的地下管線管理系統的研究與實現[J]. 計算機應用研究，2000.

[7] 劉力瑋. 城市地下管線三維可視化系統研究與實現[J]. 西安科技大學，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

王興海(1975—)，男，碩士，高級規劃師，主要從事城市規劃及信息化建設管理工作。

本論文受2014年南京市軟件產業領軍人物補助專項資助。