GIS在地下管網(wǎng)應(yīng)用數(shù)據(jù)中的模型設(shè)計(jì)及二次開發(fā)

闕瑜

(南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 南充 637100)

綜合管廊是一座城市能量輸送、物質(zhì)傳輸、排澇減災(zāi)、信息傳遞和廢物排棄的重要載體。隨著城市的發(fā)展體現(xiàn)出了管廊結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多變性。因此,實(shí)現(xiàn)智慧城市地下管網(wǎng)高精準(zhǔn)的定位、安全監(jiān)管、高效完善的應(yīng)急處置和快速全面的信息共享已成為管廊結(jié)構(gòu)建設(shè)的重要目標(biāo)。

而GIS不但能體現(xiàn)根據(jù)國家坐標(biāo)系統(tǒng)建立的精準(zhǔn)三維空間位置，更能通過數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)添加各種服務(wù)模塊。本文以南充市地下管網(wǎng)綜合共享平臺(tái)建設(shè)為基礎(chǔ),以前期城市地下管網(wǎng)普查數(shù)據(jù)為依托,通過理論設(shè)計(jì)與實(shí)踐應(yīng)用改進(jìn)結(jié)合的辦法,構(gòu)建了一種集智慧、便利、交互式的地下管網(wǎng)GIS數(shù)據(jù)模型,并在模型基礎(chǔ)上,通過二次開發(fā)設(shè)計(jì)尋求更智能、更完善、更易于部門間協(xié)調(diào)統(tǒng)一并在后期更新維護(hù)中更便利的構(gòu)模方法。

1 關(guān)于GIS模型設(shè)計(jì)原理

GIS模型設(shè)計(jì)是以計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)分析軟件為工具，利用各種統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)批量數(shù)據(jù)通過適當(dāng)篩選，描述地理系統(tǒng)各要素之間相互關(guān)系和規(guī)律的語言的、數(shù)學(xué)的或其他的表達(dá)形式。形成一個(gè)可擴(kuò)充的模型集，描述一個(gè)特定系統(tǒng)各級(jí)層次的行為結(jié)構(gòu)。

2 GIS模型設(shè)計(jì)流程

根據(jù)GIS模型的特點(diǎn)其建模的步驟總結(jié)下來一般有以下四個(gè)：1.建立概念模型；2.建立定量模型即概念模型的數(shù)量化；3.模型檢驗(yàn)；4.模型的應(yīng)用。

而要對(duì)GIS模型設(shè)計(jì)，那么需要借助計(jì)算機(jī)語言。首先對(duì)概念模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。這種地理模型主要體現(xiàn)在實(shí)體和應(yīng)用問題上。所以要對(duì)概念模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，必須解決支撐地理模型的實(shí)體數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系及其應(yīng)用的層次組合關(guān)系。通過計(jì)算機(jī)軟件工具進(jìn)行腳本或者組件設(shè)計(jì)，將GIS中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)成腳本語言或者各種功能的組件。最后將這些腳本語言或者功能組件構(gòu)建形成系統(tǒng)的基于應(yīng)用數(shù)據(jù)的模型結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)GIS在地理數(shù)據(jù)中的查詢、應(yīng)用、編輯等功能。

3 GIS模型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

針對(duì)目前我國測繪技術(shù)的高速發(fā)展，GIS數(shù)據(jù)更新日新月異。建立穩(wěn)定、高效、易編輯的模型結(jié)構(gòu)勢在必行。在GIS模型設(shè)計(jì)中，國內(nèi)外的設(shè)計(jì)師越來越傾向于面對(duì)服務(wù)對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。所以在模型結(jié)構(gòu)中為各種嵌入式組件留有了大量的空隙。這些結(jié)構(gòu)往往又不夠穩(wěn)定。所以模型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)通?？紤]使用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)在外圍作為穩(wěn)定結(jié)構(gòu)包膜，而應(yīng)用數(shù)據(jù)的重組常常在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)膜。通常將數(shù)據(jù)坐標(biāo)、屬性等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)用于查詢、增加等功能。

4 GIS二次開發(fā)途徑

4.1 界面優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于GIS是一個(gè)專業(yè)的數(shù)據(jù)庫組件。所以在添加一些新功能的時(shí)候，可以根據(jù)GIS原有的組件進(jìn)行組合優(yōu)化。即在操作界面通過菜單驅(qū)動(dòng)添加一些控件，并進(jìn)行組合形成新的控件。這種方式適用于一些簡單的組合功能，用戶能自定義式操作。

4.2 語言開發(fā)。GIS本就是通過計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行建模，故要對(duì)GIS進(jìn)行模型設(shè)計(jì)的二次開發(fā)，仍然需要用到計(jì)算機(jī)的語言開發(fā)。所以通常語言開發(fā)進(jìn)行二次開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，不但要用到本身提供的宏語言還要靈活應(yīng)用計(jì)算機(jī)編程的傳統(tǒng)語言。這些語言就是描述GIS功能系統(tǒng)、組合成完整的模型系統(tǒng)的第一雙手。

4.3 嵌入式組件開發(fā)。由于GIS的高度集成化，與其他軟件的緊密聯(lián)系。所以嵌入式組件的開發(fā)也是必要的。GIS本身能夠吸收由ERSI生產(chǎn)的其他軟件功能，由于其開發(fā)環(huán)境的廣泛，嵌入式組件的開發(fā)有了穩(wěn)定的開發(fā)平臺(tái)，基于各種傳統(tǒng)語言設(shè)計(jì)的開發(fā)組件，在進(jìn)行GIS功能嵌入時(shí)非常容易。所以對(duì)于這種類似插件的嵌入式組件開發(fā)，也是GIS二次開發(fā)應(yīng)用的重要途徑。

5 GIS模型在地下管網(wǎng)應(yīng)用中的展望

目前面向地下管網(wǎng)的GIS數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興數(shù)據(jù)分析途徑的開展，也逐漸傾向于三維數(shù)據(jù)模型開發(fā)，但由于這些模型設(shè)計(jì)使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,并且在地下管網(wǎng)的三維建模中地下管網(wǎng)的基礎(chǔ)信息也存在數(shù)據(jù)信息含量、空間表現(xiàn)和分析能力等方面的不足,所以基于地下管網(wǎng)的GIS三維模型缺乏完整的精細(xì)化構(gòu)模和一體化表達(dá)的有效方法,造成了地下管網(wǎng)信息資源格式不統(tǒng)一、共享困難,這樣建立的三維地下管網(wǎng)GIS成為了廢棄工廠,三維模型建模在建過程復(fù)雜、建成后的更新困難,使得業(yè)務(wù)互助和協(xié)同互聯(lián)更難以實(shí)現(xiàn),就無法支撐形成管網(wǎng)領(lǐng)域的專業(yè)應(yīng)用模型。

BIM與GIS的深度集成可使BIM模型中的信息在設(shè)計(jì)階段、建造階段以及運(yùn)維階段均可向各個(gè)管理部門進(jìn)行傳遞,這就使模型數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)全面共享,業(yè)務(wù)上進(jìn)行互助、改造使用中進(jìn)行互聯(lián)。大大提高了基于GIS技術(shù)的城市地下管網(wǎng)規(guī)劃與管理、環(huán)境監(jiān)測與評(píng)價(jià)、災(zāi)害預(yù)警與損失評(píng)估等應(yīng)用和分析的智慧化程度[1]。

所以未來GIS的發(fā)展方向更廣，在地理和基礎(chǔ)建設(shè)的融合中起著至關(guān)重要的作用。BIM技術(shù)作為基礎(chǔ)建設(shè)三維化工具的發(fā)展，也帶動(dòng)了GIS數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)的發(fā)展。未來的GIS技術(shù)使用更廣泛，使用更便捷。大數(shù)據(jù)時(shí)代下的GIS與專業(yè)知識(shí)領(lǐng)域的銜接更深入。