游晓英
(山西省交通科学研究院,山西 太原 030006)
现阶段,我国公路在建设通车总里程数尤其是高等级公路建设通车的总里程数上取得飞速的发展,仅用了20年时间,就完成了西方发达国家公路建设40年的发展过程。但是,与西方发达国家相比,我国公路建设尤其是高等级公路建设依然处于劳动力低下、施工手段落后、公路养护水平低下的水平,处于公路发展建设的初级阶段,而这些项目采用的“人海战术”机械化程度低,管理水平低,难以适应现阶段公路快速建设发展的总体要求。
地理信息系统(Geographical Information System,简称GIS)是一门交叉性学科,它主要指的是通过计算机软件、硬件技术的支持,将地理空间数据和属性数据相结合,实现对地理数据的存储、检索、操作和分析等操作[1]。现阶段,GIS已经与多种学科相交,形成了许多独立的边缘学科。基于上述论证,将GIS技术引入到现代化公路建设管理系统中具有深刻的意义。
而基于GIS的公路建设管理系统是将设计文件信息,以数字化形式表达,直观地显示出建设成果信息;它可以从本质上提高资料的应用率;还可以在这个系统的基础上研发后期公路养护管理系统,有效提高公路项目的建设管理水平。
工程项目管理指的是在特定的条件下,施工企业以最优化实现工程项目建设为目标,按照一定的方法对工程项目进行计划、组织、协调、指挥等进行的一系列管理方式[2]。现代工程项目管理是近年来发展起来的一个管理学科的新领域。它是通过总结各种项目管理的基本规律而建立的一套特有的管理理论和方法,因此具有更加广泛的适用性。
从20世纪80年代开始,伴随着全球性项目活动范围的日益扩大,使得各个项目业主部门(政府部门与国家企业)和项目实施者(政府机构和企业)先后投入大量的人力和物力去研究、开发和使用项目管理的具体方法,使得工程项目管理得到了迅速的发展[3]。
我国是从20世纪70年代末开始,由部分高校和研究机构开始将现代项目管理方面资料和方法引入国内机关,并逐步在校园内展开了相关课程和进行相关人才的培养。但是效果不佳,到目前为止,我国除了少量翻译的外文书籍之外,并没有专门针对一般项目管理的现代项目管理教科书。
同其他信息管理系统一样,公路工程项目管理是一个艰难的、巨大的、复杂的系统工程,它涉及了项目的进度、工程质量、总体投资、工程合同、参建人员、设计图纸等多方面工作;但是,它又有区别于其他信息管理系统的特征:公路工程项目管理具有明显的地理特征。一个公路工程项目的建设,设计里程往往是长度不等的,它涉及的路网规划、公路选线、设计、施工等工作都与地理空间有着紧密的联系,规划、选线、设计需要结合工程区域内的地形、地理信息等;工程施工所需要的材料、运输、项目部的选址等也都具有明显的地理要素特征。
因此,公路工程项目管理信息系统不仅要能够解决工程进度、工程质量、建设费用等问题,而且应该能够处理地理信息,这也就要求我们在建立公路工程项目管理信息系统的同时与地理信息系统相结合。
在高等级公路建设信息化的过程中,其建设的总体目标是将公路建设资源进行最优化开发,实现在公路建设和管理中各部门间的资源共享,为后期公路养护管理提供服务,并逐步将公路建设、管理、养护三者相结合的一体化的公路建设管理信息系统,从根本上改变传统公路建设、管理、资料保存的模式,实现公路建设管理的计算机自动化。
系统将采用GIS技术为核心技术,结合纬地软件恢复的设计图形、公路设计文件等,实现公路建设管理科学化、自动化、信息化,为公路建设、公路管理及后期公路养护工作等提供高效的、快捷的、方便的服务,以实现信息化管理。
根据系统设计总体目标,按照软件设计的模块化设计思路,并结合GIS自身的特点,将基于GIS的公路建设管理信息系统分为五大信息模块,分别是属性数据管理模块、图形数据管理模块、数据查询模块、工程进度管理模块、设计文件模块,其实现的具体功能如图1所示。
图1 基于GIS的公路建设管理信息系统功能结构框架图
为实现上述方案,本系统拟采用集成式的GIS二次开发技术,结合使用ArcGIS软件中的ArcEngine作为开发平台,基础数据库选择Access数据库进行建库,开发语言选择Microsoft Visual Basic,这样我们就满足了系统开发的基本要求。
4.1.1 图形数据库的建立
我们先使用纬地软件将路线的平面在地形图上生成,将其保存为.dwg格式,然后利用ArcGIS中的ArcCatalog工具导入到Geodatabase数据库 (预先建立的)中,并定义其具体投影方式,将产生的数据格式为.shp文件格式。
4.1.2 属性数据库的建立
GIS数据一般由空间数据和属性数据两部分构成,这里我们选择关系型数据库Access来管理属性数据[4],通过建立不同的属性数据表,保存图形数据库对应的属性数据文件。
4.1.3 设计文件数据库
现阶段,公路信息数据的存储方式主要是纸质图纸,这些纸质图纸在公路施工结束后难以保存,所以我们采用数据库形式对设计图纸、文件进行存储,方便后期图纸共享、保存、管理等工作。
4.1.4 数据库间的关联方式
3个数据库间,我们使用属性标识码(ID)对3个数据库进行关联,根据每个要素只有唯一的一个ID原则,建立起一一对应的关系。
4.2.1 地图显示功能
在显示界面,我们将建立的图形文件(路线图、桩号文件、地形图)导入其中,在界面左边有图层控制面板,用户可以根据需求选择相关图层,如图2。
图2 地图显示主界面图(一)
同时,为了满足不同用户的需求,实现地图的浏览功能,同时实现地图放大、缩小、漫游、地图标注(当地图信息发生变化的时候,不需要用户重新将地图导出系统,使用地图标注功能,可以实现对地图信息的手动标注功能)、长度测量、面积查询等功能。
4.2.2 设计文件查询功能
在这个系统中,我们将设计文件以图纸形式按照合同段保存在建立的数据库中,其中每个合同段又分为12个部分:总体设计、路线、路基路面、桥梁涵洞、隧道、路线交叉、交通工程与沿线设施、环境保护与景观设计、其他工程、筑路材料、施工方案、施工图预算[5]。在对施工方进行开放时,我们按照施工方所涉及的施工标段进行开放不同标段功能,其界面如图3。
图3 地图显示主界面图(二)
系统支持用户在路线上查询路线属性信息(包括坐标查询、桩号查询)、构造物查询(根据构造物名称、构造物桩号信息查询构造物的其他信息,包括构造物长度、结构、跨径等属性信息)。
4.2.3 施工进度管理功能
本系统可以满足施工方将合同段内施工进度信息输入数据库中,方便业主、监理单位查询工程施工进度。同时,系统也支持数据导出功能,方便其他用户查询施工进度。
系统针对公路建设管理的信息化要求,使用GIS的方式,将公路建设与GIS相结合,提高了公路建设的信息化管理,推动了信息技术在公路建设的应用,具有重要的实践意义。