基于GIS的城市轨道交通工程测量管理系统的实现研究

朱霞，马全明

(北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京 100101)

1 引言

随着我国城市地铁建设规模的不断扩大，传统的轨道交通勘测企业所沿用的人工作业方式和管理模式已经很难适应新形势发展的需要，不仅直接影响工作效率，而且在日常生产管理中也暴露出管理不规范、资料存放零散、信息不畅、成本高等问题，迫切需要将新技术、新方法应用于城市轨道交通工程测量，建立一套现代的管理系统与之相配套。

地理信息系统(Geographic Information System，简称GIS)是20世纪60年代发展起来的以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对与地理相关的空间数据进行采集、存储、分析、管理、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，为地理研究和决策服务而建立起来的计算机技术系统。GIS的主要功能是进行数据的采集、处理、分析、管理和表达，通过这些功能将地理现象和事物的空间位置、相关属性、分布形态、拓扑关系等在数字地图上表现出来。

因此，充分利用GIS强大的空间数据和属性数据的操作、管理、分析与显示功能，并结合城市轨道交通工程测量专业的自身特点，研制出轨道交通工程测量管理系统，实现对城市轨道交通工程测量数据的有效组织与管理;实现测量产品生产、传递过程的自动化;实现测量生产信息的可视化查询及统计分析，这对于提高城市轨道交通工程测量管理的效率与测量成果质量，缩短测量产品生产周期，提升行业信息化水平均具有积极意义。

2 系统总体设计

2.1 系统总体框架

城市轨道交通工程测量信息管理系统是以计算机网络为载体的可交互式、可视化共享平台，以Web GIS为技术支撑，以城市遥感影像、城市轨道交通工程测量数据、轨道交通规划与设计数据、施工数据等为空间信息和属性信息数据源，实现集地形、管线、轨道交通为一体的空间可视化信息系统。系统分为标准的三层体系结构，即数据层、中间层和应用层，并在这三层的基础上进行设计和开发。系统体系结构如图1所示。

图1 系统体系结构图

其中，数据层采用Oracle关系型数据库系统和空间数据引擎实现城市轨道交通工程测量管理系统数据的高效存储和管理;中间层通过空间数据引擎实现对空间数据的访问，基于GIS服务引擎实现GIS业务功能，基于安全认证服务保证系统的安全和用户信息的安全;应用层在数据层和中间层的基础上，实现系统的各类具体应用功能。

2.2 设计思路和技术路线

系统开发采用面向对象的系统开发技术，开发语言是Asp.Net、C#，系统以GIS应用软件ArcMap 9.3和ArcGIS Server 9.3作为图形支撑平台和二次开发平台，以Visual Studio 2008为可视化开发环境，通过GIS控件ArcObjects进行软件的设计和开发。

系统采用Oracle关系型数据库，并以空间数据库引擎ArcSDE作为中间件连接GIS应用程序和关系数据库系统，建立空间数据库模型，从而将城市轨道交通测量基础资料中的空间数据和属性数据进行统一存储，实现城市轨道交通工程测量管理系统数据的高效存储和管理。

2.3 系统模块划分

本系统设计为C/S和B/S两个子系统，其中C/S子系统定位为系统的后台维护管理系统，主要负责数据的处理、维护功能，主要用户为系统管理员和系统维护人员。B/S子系统为主系统，定位为系统的前台应用系统，面向系统的所有用户，是系统的主要工作平台。C/S、B/S功能模块结构图分别如图2和图3所示。

图2 C/S子系统功能模块结构图

图3 B/S子系统功能模块结构图

C/S子系统中包括角色管理、用户管理、图层数据导入、图层权限定义、地图基本功能、图层数据编辑、图层数据导出7大模块。

B/S子系统中包括生产流程自动化、GIS基本功能、空间查询与分析、测量信息查询、导入导出、系统管理6大模块。

3 数据库设计

系统建设所需轨道交通工程测量数据主要有基础地形图、轨道交通线网图、轨道交通测量数据、沿线管线图、遥感图等空间数据以及其他与轨道交通有关的报告、标书、合同等图形、文档资料，另有轨道交通设计、勘察、施工等相关资料。这些大量种类繁多、类型各异、兼有空间及非空间属性信息的城市轨道交通工程测量基础资料，必须借助于GIS强大的空间数据管理功能，构建轨道交通工程测量信息数据库，实现空间数据和属性数据的一体化存储。通过对城市轨道交通工程测量管理系统的数据库结构进行详细设计，将数据库中的数据分为基础地理信息数据库、测量专题信息数据库、管理信息数据库和文件附件库4大类。数据库总体结构如表1所示。

轨道交通工程测量信息数据库结构 表1

本系统将北京市地形图作为系统设计的背景地图，测量实测成果如各类控制点、地铁线路等作为动态发布的图层。通过CAD格式数据的GIS入库技术，进行了CAD格式和GIS格式之间的转换，并对反映地形的实体数据按点、线、面类型进行了分层处理存储于空间数据库中。

4 主要模块的功能设计与实现

系统的主要工作平台是B/S子系统，其中，测量生产流程管理、测量信息查询为系统最核心的两大功能模块。

4.1 测量生产流程管理模块

在测量生产流程管理模块中，系统结合测量产品的生产流程，设计了任务启动、方案制订与审核、生产组织、成果审核、成果发布与信息反馈5个模块，用户在从一个节点进入下一个节点的操作过程中，实现了测量产品生产的自动化和测量数据、信息传递的自动化。

(1)任务启动

测量主管生产经理在收到业主下达的委托测量通知后，依据任务缓急程度接收及处理任务。处理任务时，将工程任务进行分类，并下达任务书给指定工程主持人，如图4所示。

图4 新建任务书界面

(2)纲要制定与审核

工程主持人接收经理下达的任务列表，根据缓急程度进行资料收集、外业踏勘等工作，并填报及依次上传勘测纲要至主任工程师、专业总工审核。

如需要修改，则附加修改意见后返回至主持人修改后再审;如不需要修改，则附加审阅评论或实施建议后自动向工程主持人下达合格通知，如图5所示。

图5 主任工审核纲要界面

(3)成果审核

工程主持人编制好成果报告后，依次发送给审核人—主任工程师—专业总工—质量评定工程师—总工程师—院长审核，各审核人可根据报告存在问题的严重程度，决定是返回主持人进行改后重审还是经电子签名后传给下一流程进行审核。

(4)成果发布与信息反馈

主持人接收到合格通知后，进行最后检查，如无遗漏和错误，则进行成果发布(上传至委托单位及施工单位)，同时，通知档案管理员进行成果归档、打印、盖章、以进行现场交接。

4.2 测量信息查询模块

此模块为B/S子系统的核心功能模块，用于实现用户需要的各种多样化查询功能，包括合同标书查询、工程信息查询、控制点查询、工程进度查询、已完成基标查询、隧道贯通精度查询等模块。

(1)工程信息查询

用户通过选择城市及线路，定位到具体的数据库，然后通过选择搜索工具条中的下拉列表项，构成组合查询条件，启动搜索按钮，查询满足给定条件的测量工程，在网页中显示所有满足条件的测量工程。如图6所示。

图6 工程信息查询界面

(2)控制点查询

用户通过满足给定条件查询地铁测量所需要的各级测量控制点，包括城市等级控制点、地铁测量首级网控制点、地铁测量各级导线点。

(3)工程进度查询

用户通过选择单个测量工程后，即可查询本工程计划形象进度与实际形象进度的对比情况，并可同时看到各阶段较详细的实施情况说明信息。

5 结语

本文对主要针对城市轨道交通工程测量管理系统设计与实现中的几个关键性问题进行了研究与探讨。目前系统已研制完成并在生产实践中得到应用，实现了对轨道交通工程测量数据的有效组织与管理;实现了测量产品生产、传递过程的自动化;实现测量生产信息的可视化查询及统计分析。经过一段时间的运行使用，系统很大程度上提高了轨道交通工程测量生产的作业效率、规范了作业流程、提高了测量成果的管理和应用水平，可以向北京乃至全国轨道交通线网城市大力推广使用。通过此系统的设计和研发，希望为今后GIS技术在轨道交通规划、设计、勘测、施工整个阶段的应用提供参考和经验借鉴。

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