基于WebGIS的校園地下管線斷面分析功能的設計與實現

胥嘯宇 孔維華 田鵬艷

摘 要：結合以Geodatabase模型為基礎的校園地下管線數據，使用ArcGIS API for JavaScript，實現了校園地下管線的斷面分析功能，給校園地下管線的建設與發展提供理論依據。

關鍵詞：WebGIS;地下管線;縱斷面;橫斷面

Abstract： Combine with campus underground pipeline data based on Geodatabase model，The article uses ArcGIS API for JavaScript to realize the section analysis function of campus underground pipeline，which provides theoretical basis for the construction and development of campus underground pipeline.

Key words：WebGIS;Underground Pipelines;Vertical Section;Cross Section

校園地下管線在如今校園發展中尤其關鍵，被譽為“生命線”[1]，是維持整個校園正常運行的基礎設施，給校內師生的生產生活提供重要保障[2]。緊跟校園的發展，地下管線也在不停變更與完善，管線的維護與管理面臨著巨大的挑戰。WebGIS在近些年得到了高速的發展，在校園地下管線中被充分運用，使用該技術得到的縱橫斷面圖可以清晰、直觀地展示地下管線的埋深情況以及管線與地面、管線與管線間相應的空間位置關系[3]，給校園地下管線的管理、施工、修理與維護提供重要的理論依據[4]。

1 管線屬性數據庫設計

研究使用的數據是基于ArcGIS的Geodatabase的某校園的地下管線數據，實現了圖形數據與屬性數據的一體化[5]。校園地下管線種類主要有電力、燃氣、自備水、自來水等[6]，各個種類的管線屬性結構并非完全一致的，但其空間結構基本相同，每一段管線的端點必須有管線點覆蓋（作圖時可進行拓撲檢查），管線處一般為暖氣、電力、水、燃氣管線等[7]，而管線點處一般為直通、三通、檢查井等。管線和管線點關系如圖1所示。

制圖創建圖層的過程中，可以給每種管線點、管線建立字段。每種管線的編碼可以通過字符加以區分，例如供水中管線點用ZP開頭，管線用ZL開頭。管線數據的屬性表如表1、表2所示。

2 地下管線縱橫斷面分析的設計

2.1 地下管線縱橫斷面分析設計過程

使用者在進行斷面分析時，首先要制作斷面線，在縱斷面中斷面線與管線相交的個數唯一（若斷面線與多條管線相交，只提取相交的第一條管線），橫斷面中斷面線可以與管線的交點個數不唯一，之后進行計算得到結果，并標出相關數據，直觀地展示管線與地面，管線與管線的相對位置關系。縱橫斷面分析的流程如圖2所示。

2.2 縱斷面圖生成方法

管線縱斷面圖縱坐標表示的是管線兩個端點的高程，橫坐標表示的是管線兩個端點間的距離，主要流程如下：

（1）選擇圖層;

（2）用戶編輯斷面線;

（3）獲取相應的屬性數據，包括起點編碼編碼、管底標高、埋深（終點也是相應的字段）等字段內容;

（4）繪制動態坐標軸。同一類管線，他們的在地下的埋深、長度是不盡相同的，因此要根據他們的高程、管線長度動態繪制坐標軸;

（5）繪制縱斷面圖。紅色指地面，藍色指管線，根據公式：

2.3 橫斷面圖生成方法

前四步跟縱斷面繪制的方法基本相同，但在第三步中還要獲取管徑、斷面線與管線交點等字段內容。第五步，繪制橫斷面圖。根據公式：斷面高程=管徑×2+管底標高，繪制橫斷面圖，由于管徑單位與高程單位不在一個數量級上，因此在作圖時，管線橫截面使用相對的管徑長度。管線與斷面線交點間的距離，可以通過坐標使用距離公式得到。橫斷面圖結果見圖4所示，其中紅色代表地面，管徑由于是固定的幾個值，我們用不同的顏色表示。

3 ArcGIS API for JS的使用

本文使用ArcGIS API for JavaScript完成校園地下管線縱橫斷面分析功能，主要包括數據獲取、圖形繪制兩個部分。

3.1 管線屬性數據的獲取

我們根據需要斷面分析的圖層，實例化IdentifyTask類。再使用API中的Draw類實現在graphics圖層上繪制斷面線，這里我們設計為縱斷面的斷面線由直線類（LINE）繪制，橫斷面線由折線類（POLYLINE）繪制。與斷面線相交的管線圖形參數輸入到identifyParams.geometry中，通過IdentifyTask的回調函數execute，即可訪問這些管線的圖形、坐標、字段等信息。

3.2 繪制縱橫斷面圖

利用API中的gfx模塊進行縱橫斷面的圖形繪制。我們先設計動態坐標函數，縱斷面的動態坐標根據管線的長度、地面高程設計，而橫斷面根據管線間的距離，地面高程最大值來設計。根據我們獲取的管線字段信息，即可完成斷面圖。具體操作為：用戶點擊按鈕，繪制斷面線，根據相對應的管線屬性數據，使用gfx模塊中的createSurface方法創建畫布，本系統中創建了兩層畫布，一層用于存放坐標信息（畫布底色為黑色），另一層用于存放管線信息（畫布底層為透明色）。再分別使用createLine方法制作地面、管線線段，createText方法繪制文本，createCircle方法創建管道界面即完成縱橫斷面的制作。

4 結語

本文通過使用ArcGIS API for GIS實現制作地下管線縱橫斷面圖，可以清晰直觀地反映地下管線之間與地面之間的位置關系，為校園的建設提供決策依據。相較于傳統的ArcEngine+C#繪圖，成圖更便捷、效果好。對比專業的WebGIS系統，還存在不足，例如當鼠標移動到管徑處智能顯示其屬性信息，后期還需維護完善。

參考文獻：

[1]何江龍，江貽芳，侯至群.新形勢下城市地下管線信息化的特點及對策[J].測繪通報，2017，（01）：12-17.

[2]徐愛鋒，徐俊，龔健雅.基于Skyline的三維管線系統的設計與實現[J].測繪通報，2013（06）：75-77+93.

[3]謝瀚，黃澤純，湯家法.利用ArcEngine和C～#實現地下管線斷面分析[J].地理空間信息，2014，12（04）：98-99+102+11.

[4]董紹環.城市地下綜合管線管理信息系統研究與實現[D].中國石油大學，2011.

[5]王雅鵬，張喜英.基于Geodatabase的城市地下管線數據模型設計與應用[J].地理空間信息，2016，（08）：84-86+92+6.

[6]徐匆匆，馬向英，何江龍，劉曉麗.城市地下管線安全發展的現狀、問題及解決辦法[J].城市發展研究，2013，20（03）：108-112+118.

[7]趙虎川，翟林，廉光偉，曲超.基于GIS的地下管線資產數據入庫檢查與更新[J].城市勘測，2013，（04）：63-67.

作者簡介：胥嘯宇，男，漢族，江蘇鹽城人，碩士研究生，助理實驗師，實驗員，研究方向：地理信息系統;孔維華，男，漢族，河南汝南人，碩士研究生，教授，專任教師，研究方向：空間數據挖掘。