基于ArcGIS的人防工程图、属、档一体化管理研究

付艳丽，张广春，孙海朋

(1.济南市勘察测绘研究院，山东 济南 250013； 2.济南市人防安全应急救援中心，山东 济南 250014)

1 引 言

人防工程不但战时需要组织防空空袭指挥的任务，还担负着平时的防灾、救灾等重要任务，使得准确掌握人防工程的位置、战时功能、有效管理人防工程信息尤为重要[1]。此外，做好人防工程信息管理工作，对地下空间开发利用、城市规划、城市建设等方面也有着重要意义[2]。

目前人防工程基础信息数据库的建设还不完善，信息引入受阻，信息资料采集和数据录入机制不完善，不能充分实现信息资源共享，不能满足工程管理信息化的需要。随着社会和技术持续的发展，人防工程信息化长效管理、高效办公的机制尚需进一步完善，管理理念、管理体制、管理方式还需进一步创新[3]。现阶段存在的主要问题：①人防工程数量迅速增长，相关信息数据录入更新维护困难；②人防工程数据种类繁多、格式多样、历史遗留数据格式、坐标不统一等问题突出；③由于人防工程建设涉及规划、审批、竣工、维护管理等多各阶段，信息共享和信息传递不畅，人防工程数据的一致性也难保证。

为解决人防工程管理现阶段存在的突出问题，有必要实现人防工程图、属、档一体化管理，以解决人防数据入库管理、更新困难、数据不一致等问题，实现人防工程的数据共享，提高人防工程数据管理效率，为人防工程指挥控制与辅助决策方面提供科学的理论和技术支撑。

2 图、属、档一体化管理技术

2.1 空间数据库技术

空间数据库技术是实现图形、属性一体化管理的基础，克服了文件管理数据存在的数据冗余、数据不一致性、数据间联系弱等缺陷，在维护数据一致性、海量数据持久存储等方面具有优势[4，5]。文章将使用空间数据库技术解决人防工程管理中的问题，使人防工程各个建设阶段的图形数据、属性数据、档案数据无缝集成，有效地保证了人防工程数据实体的完整性、一致性。

2.2 多源空间数据集成技术

人防工程图形数据多数为是基CAD平台的DWG、DXF格式的数据，CAD缺乏较强的对空间数据信息的描述和分析功能，不能直接在GIS应用程序中做查询分析。ArcGIS软件提供了Data Interoperability Tools扩展模块的数据互操作和在组织功能，是用户方便整合各种类型的数据。ArcGIS Engine提供了数据整合接口，使不同的数据源流向不同的目标数据。

为了人防工程图形数据和GIS应用程序的格式相融合，使用ArcGIS软件内置的Data Interoperability Tools扩展模块和ArcGIS Engine在数据抽取、转换、装载接口，将数据格式转换GIS应用程序支持数据分析的shape file或Geodatabase格式，利用空间数据库技术导入空间数据库[7]。

2.3 人防工程空间数据符号化技术

地图符号是一种特殊的图解符号，通过与对象位置和形状的结合，它可以表示客观事物和现象的性质与相互关系[8]。本文利用ArcMap的交互式符号设计组件Style Manager[9]和ArcGIS Engine提供的符号接口和渲染模式，实现人防工程图层数据的自动符号化显示，提高人防工程空间数据可视化效果。

3 图、属、档一体化管理总体设计

通过对图、属、档一体化管理技术的分析，基于稳定可靠成熟的主流ArcGIS平台，采用关系型数据库在数据管理方式方面的优势，在空间数据库技术、多源空间数据集成技术、空间数据符号化技术的支撑下，按照人防工程建设阶段对人防工程图、属、档一体化管理系统进行总体设计，即：

(1)以空间数据库为基础平台，采用ArcGIS的空间数据存储格式Geodatabase，存储人防工程空间数据、属性数据、档案数据，按照人防工程规划、审批、建设、维护管理、拆除报废等阶段，设置数据关联主键值，通过空间数据库技术，实现图形信息、属性信息、档案信息的一体化存储。

(2)基于ArcGIS Engine组件多源空间数据集成技术，开发空间数据格式转换、绘图、编辑等更新功能，实现人防工程各建设阶段的图形信息、属性信息、档案信息的录入、更新和多源人防工程图形信息的无缝集成。

(3)基于基础地理电子地图，利用空间数据符号化技术和空间数据库技术，实现采用不同的战时功能标识符号展示人防工程在地图上的位置、图形、属性、档案信息，实现人防工程由图查图、由图查文、由文查图的便捷快速查询和管理。

基于以上技术，在如下图1所示人防工程图形、属性、档案信息的一体化管理系统总体设计基础上，开发人防工程信息数据一体化管理系统，完成人防工程数据的入库和更新，实现人防工程规划、审批、建设、维护管理、拆除报废等阶段图形、属性、档案信息的一体化管理。

图1 人防工程图形属性档案一体化管理系统总体设计

4 图、属、档一体化管理技术实现

4.1 多源空间数据集成

结合空间数据库技术和使用ArcGIS软件内置的Data Interoperability Tools扩展模块的数据互操作功能，基于ArcGIS Engine组件开发了数据提取、转换、融合、加载工具集，对人防图形数据(DWG、DXF)、人防属性数据、多媒体数据(图片、视频等)和历史档案数据等进行格式的统一、入库、更新等功能，使人防工程图形属性档案进行统一存储，实现数据的快速高效转换。

在多源空间数据集成技术中，首先人防工程图数据要按照特定的数据规则，将数据分层处理；对分层正确的工程图数据，使用了ArcGIS Engine组件中的ESRI.ArcGIS.DataInteroperabilityTools、ESRI.ArcGIS.ConversionTools、ESRI.ArcGIS.DataManagementTools、ESRI.ArcGIS.Geoprocessor等类库，开发数据转换工具，进行数据格式转换、坐标转换、坐标定义等处理；对处理后的数据进行质检，通过检查的数据进行数据融合处理，录入空间数据库；检查不通过的有误的数据，进行错误纠正后，重新数据分层、处理、入库。

4.2 人防工程的图、属、档一体化管理

在数据提取、转换、融合、加载工具集和空间数据引擎技术的基础上，基于ArcGIS Engine组件开发了人防工程地图定位[10]、数据的入库、更新模块、数据查询模块、数据管理模块四大功能模块，这四大功能模块构成了一个具有人防工程图、属、档一体化管理功能的程序架构，通过工程唯一ID将工程规划、审批、建设、维护保养、拆除报废等各阶段的空间图形数据、属性数据、档案文件关联在一起，实现工程图形、属性、档案的关联管理和由图查图、由图查文、由文查图的便捷快速查询。

在数据管理基础之上，利用Microsoft.NET平台下的System.Windows.Forms.WebBrowser类库和ArcGIS Engine组件中ESRI.ArcGIS.Controls、ESRI.ArcGIS.Display、ESRI.ArcGIS.System等类库，开发了人防工程的图、属、档一体化展示模块，实现人防工程空间位置属性、图形、档案联合展示，可以便捷地浏览人防工程的整体信息。

4.3 人防工程数据符号化展示

在人防工程图、属、档一体化管理中，本文结合人防战时功能标志，使用ArcGIS Style Manager设计专业人防工程矢量地图符号库，利用ArcGIS Engine组件技术中的IUniqueValueRendererISimpleRenderer、ISimpleMarkerSymbol、IScaleDependentRenderer、IFillSymbol等符号库接口，开发地图符号化模块和地图符号化窗口，使人防工程空间数据在不同尺度下结合人防工程战时功能展示不同的符号，进行图层要素单一符号化和图层要素唯一值符号化，如图2所示。根据工程的战时功能，采用不同的战时功能标识符号在电子地图上展示人防工程；用不同的颜色表示工程的建设阶段(规划、审批、竣工、维护、拆除报废)和使用状态(利用、闲置、封堵、拆除)；以采用点、线、面、矢量图等分层次展现人防工程在不同空间尺度下的空间信息。

图2 图层要素单一符号化

5 图、属、档一体化管理具体应用

在图、属、档一体化管理总体设计上，采用ArcGIS Engine组件、ArcSDE空间数据引擎、C#开发语言，开发了“济南市人防工程信息数据库系统”，实现了济南市人防工程从规划、审批、竣工、维护管理到拆除报废各人防工程建设阶段的图形数据、属性数据、档案数据的工程信息录入(单条或者批量录入)、信息查询(图形查询、属性查询和空间属性信息的关联查询)、信息管理、工程定位显示和符号库配置等一体化管理功能，提高了济南市人防工程管理的效率和信息化水平。

6 结 语

本文探讨了人防工程管理所存在的问题，针对这些问题通过空间数据库技术、多源空间数据集成技术，开发数据提取、转换、融合、加载工具集，对人防工程的图形、属性、档案进行统一存储。在关系数据库技术和空间数据库引擎的基础上，构建人防工程图形、属性、档案信息的一体化管理的总体设计方案，开发人防工程数据的入库、更新模块、数据查询模块、数据管理模块四大公共功能模块。将系统设计和实际情况相结合，建设“济南市人防工程信息数据库系统”进行具体应用，验证了人防工程图形、属性、档案一体化管理技术设计的可行性，为人防工程管理和应用提供了一个良好的解决方案。

[1] 杨侨依. 人防地理信息系统设计与实现 [D]. 成都：电子科技大学，2013.

[2] 钱七虎. 民防学[M]. 1996.

[3] 王凤山，周先华，朱万红等. 基于 GIS 的人防工程信息管理系统的设计与实现[J]. 解放军理工大学学报·自然科学版，2004，5(5)：74～78.

[4] 熊丽华，杨峰. 基于ArcSDE的空间数据库技术的应用研究[J]. 计算机应用，2004，24(3)：90～91.

[5] 姚敏，钟耳顺，方利. 国土资源空间数据一体化的集成与管理[J]. 地球信息科学学报，2012，8(2)：24～29.

[6] 潘瑜春，钟耳顺，梁军. 基于空间数据库技术的地籍管理系统研究[J]. 地理研究，2003，22(2)：237～244.

[7] 陈楠. 多源空间数据集成的技术难点分析和解决策略[J]. 计算机应用研究，2005，10：206～208.

[8] 徐立. 地理空间数据符号化理论与技术研究[D]. 郑州：解放军信息工程大学，2013.

[9] 刘志军，刘振民，张艳杰等. 基于ArcGIS的空间数据符号化研究[J]. 海洋测绘，2010(1)：59～61.

[10] 张广春，仲伟政. 基于ArcGIS Engine组件实现瓦片地图的应用[J]. 测绘通报，2015(3)：115～116 120.