基于GlS的地下金属管线信息系统设计

李 飞

（广东科学技术职业学院，广东 珠海 519090）

由于地下金属管线具有分布复杂的特点，必须在充分掌握地下金属管线信息的前提下，保证对地下金属管线的有效管理。因此，提高地下金属管线信息的全面性一直是相关部门的重点研究内容。在以往针对地下金属管线信息方面的研究中，主要采用地下金属管线信息系统，通过地下金属管线信息系统能够收集、处理、分析地下金属管线信息。在我国，针对地下金属管线信息系统的设计研究，虽然起步较早，但仍存在地下金属管线信息基数大且存储分散的情况，导致相关研究普遍存在局限性，很难在真正意义上实现地下金属管线信息的高效整合，而GIS技术的出现恰好解决了这些问题。GIS在应用中又被成为地理信息系统，具备一定的空间数据表现能力，主要在计算机设备与运营环境的支撑下，采集地理信息数据，并结合数据表达特征对其实施有序的数据管理、运算、分类、存储等功能[1]。本文进行基于GIS的地下金属管线信息系统设计，并通过分析实际应用情况来证明设计的有效性。通过将GIS技术应用在地下金属管线信息系统的硬件设计和软件设计两部分，致力于为地下金属管线信息系统的优化设计提供更加广阔的发展空间。

1 GIS

GIS技术具备良好的空间数据表现能力，能够在计算机运营环境支持的情况下，实时采集地理信息数据，并通过GIS技术的运算、分类、存储等功能执行对地理信息的管理操作[2]。依据地理信息对象的坐标点位，展示其独特的视觉化效果。除此之外，GIS具备极强的空间分析能力。在实施过程中，离不开计算机网络的支持。通常情况下，GIS技术在对事物进行描述时，只能从简单的角度表达空间事物“是什么”和“在哪里”。由于事物的空间分析是一个相对动态化过程，因此它无法正面回答为什么等问题。GIS技术分析事物的过程，也可称为数据空间表达的过程，通过对空间事物的认知，掌握图像、拓扑、几何数据等背景，并以此作为参照依据，对事件可能发生的行为进行预测，最终达到对事件的分析功能。因此，有必要将GIS应用在地下金属管线信息系统中，展开优化设计。

2 基于GIS的地下金属管线信息系统硬件设计

2.1 微控制器集成电路

在系统服务器硬件中，本文采用了一种具有嵌入式-微控制器的集成电路对其进行优化设计，其中RAM容量为48K的硬件平台，该平台可以更好的完成系统中对地下金属管线信息采集以及处理等功能的要求。本文主要对两部分的电路进行设计，一是本系统中的最小系统电路，二是系统中信息的采集以及解析电路。通过转换芯片将模拟的信号信息转换为空间上的数字化信号，采用具有HS处理技术的芯片，实现更加优质的信噪比、量子效率等，且数据采集速度较快，可以将获取到的地下金属管线信息更加高效的转换为数据信息。

2.2 通信链路

在设计微控制器集成电路的基础上，为确保系统中的地下金属管线信息数据传输能够高效进行，设计通信链路，表格化传感器接收端的有效信号。基于通信链路的联动功能，将多个系统硬件有效的串联在一起，本文设计的通信链路亮点之处在于引进了NB-IOT技术，通过运营商基站传输地下金属管线信息，减小信源信号的冗余度，将出现传输错误的几率降至最低，提高地下金属管线数据的传输效率。

2.3 显示器

设计显示器作为系统的展示界面，将地下金属管线信息在显示器上显示。本文设计的显示器，型号为AWrty96525400，尺寸为32寸，共有24路，通过串口通讯能够直接获得的地下金属管线信息数据。通过Sucount K网络与下层控制主机相联。显示器的硬件环境配置，包括：2Mbpspc端各类型浏览器及移动端各类型浏览器，类型为带宽可支持浏览器。利用显示器中的双核多路，提高显示速率。以此，完成系统硬件部分设计。

3 基于GIS的地下金属管线信息系统软件设计

3.1 基于GIS迭代分析地下金属管线空间矢量数据

通过硬件部分采集地下金属管线信息数据，为实现地下金属管线信息整合，需要基于GIS的空间分析能力，迭代分析地下金属管线空间矢量数据[3]。

通过GIS根据地下金属管线信息的空间特性，联系计算机网络的表达方式，对地下金属管线信息进行客观性空间描述。并在此基础上，转换数据格式，将基于GIS的地理信息数据转换成可支持地下金属管线信息格式数据。以此，作为地下金属管线信息的模糊转化过程及表达，为地下金属管线信息相互调用提出基础数据。

3.2 建立地下金属管线信息3D绘图协议

在迭代分析地下金属管线信息空间矢量数据的基础上，集合地下金属管线信息数据属性要素（包括：管线空间分布情况、管线数量及管线型号等），生成支持系统GIS的数据格式。分析地下金属管线信息属性，制作相应的电子信息表。基于GIS建立矿山地理信息3D绘图协议，实现电子信息表的空间数据可视化。首先，通过HTML脚本制作Web交互式三维动画，以3D图形的形式渲染地下金属管线信息。而后，利用OpenGL ES 2.0制作地下金属管线信息API，允许文档对象模型接口。最后，利用部分Javascript实现地下金属管线信息3D绘图自动存储器管理。

3.3 地下金属管线信息相互调用

完成上述操作后，将地下金属管线信息属性作为参照数据，通过调用数据，实现地下金属管线信息相互调用。在此基础上，运用GIS，对地下金属管线信息进行成像，直观的检索地下金属管线信息，并使用系统提供的专家处理技术，使数据呈现一种可视化状态，以此实现对地下金属管线信息的交互与有效调用。地下金属管线信息相互调用示意图，如图1所示。

图1 地下金属管线信息相互调用示意图

结合图1所示，基于GIS能够实现对地下金属管线信息的相互调用，以此提高地下金属管线信息利用率。至此，完成系统设计。

4 实例分析

4.1 实验准备

设计实例分析，选择某城市地下金属管线作为实验对象。忽略其它对系统运行造成影响的外界因素。首先，使用本文设计的信息系统，对某城市地下金属管线信息进行有效获取，使用大数据技术统计获取信息数据数量，定义该组为实验组。再使用传统的信息系统实施相同步骤的操作，定义该组为对照组。为了避免突发事件对结果的影响，将多种变量参数控制一致，针对测得的城市地下金属管线信息获取量，设定实验次数为9次，记录实验结果，进而判断两种信息系统对于城市地下金属管线信息的获取能力。

4.2 实验结果分析与结论

整理实验结果，如下表1所示。

表1 实验结果对比表

通过表1可得出如下的结论：实验组地下金属管线信息获取量明显高于对照组，对于地下金属管线信息的获取能力更强。因此，本文设计信息系统可识别的地下金属管线信息更为全面，可实现对地下金属管线信息的良好统计。

5 结语

通过基于GIS的地下金属管线信息系统设计，能够取得一定的研究成果，解决传统地下金属管线信息系统中存在的问题。在后期的发展中，应加大GIS在地下金属管线信息系统中的应用力度。截止目前，国内外针对基于GIS的地下金属管线信息系统研究仍存在一些问题，在日后的研究中还需要进一步对地下金属管线信息系统的优化设计提出深入研究，为提高基于GIS的地下金属管线信息系统的综合性能提供参考。