专利名称：一种基于拓扑关系的野外管线数据采集及更新系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于野外管线数据采集与更新技术领域，尤其是涉及一种基于拓扑关 系的野外管线数据采集及更新系统。
背景技术：
随着国民经济的快速发展，我国城市地下空间的合理利用及地下管线的现代化管 理被日益重视，各个大中城市、部分地级、县级城市以及部分厂矿企业、学校均已进行了地 下管线的普查工作。然而，现行技术中管线数据采集与更新的技术要求比较高，数据处理过 程复杂，造成了数据维护和更新困难，地下管线普查成果的现势性越来越差。现有的管线野外数据采集与更新方法主要依靠手工作业模式，其工艺过程在各个 探测专业单位和管线权属单位虽略有不同，但总体方法类似，其过程可分为如下几个步骤 第一、探查、测量管线相关的属性；第二、在手图中绘制管线草图，并把属性记录到手簿中； 第三、属性数据录入到计算机中，人工校对，修改；第四、用计算机程序检查属性数据，修改； 第五、导入测量数据并绘制管线图，对照手图进行人工检查，修改；第六、重复四和步骤五， 直到无错误；第七、利用程序导入到目标数据库(ArcGIS数据库)中。在上述现有的管线野 外数据采集与更新方法中，步骤二、三、四、五和六中，由于记录数据量大(一般一个城市的 管线、管点的记录数量均在10万以上)、属性项多，且经过了大量的人工参与，因而不可避 免会出现人为错误，并且该方法劳动量大，尤其是第三、四和五三个步骤中，需要耗费大量 的劳动量，是管线内业数据处理人员最耗时的工作，效率低下。通常这种传统的工艺过程的 另一个弊端是内业和外业很难整合在一起，由于外业管线探测和内业数据处理是分开进行 的，导致管线出现矛盾和问题的时候，都是以手图为依据，很难实现到实地去重新探查管线 的属性。综上，现有野外管线数据采集与更新的成熟方法是数据采集并在纸质手图与手 簿上记录，然后回到办公室把数据录入到计算机中进行二次数据录入，因而方法过程制作 繁杂，需要进行一系列人工处理才能更新到系统数据库中。现有野外管线数据采集与更 新方法存在以下缺陷和不足1、对数据采集技术人员的技术要求很高，要求会熟练使用 Autocad,MicroStation 或其他图形软件；要求会使用 VF、Access、SQLServer、Oracel 等数 据库软件的至少一种，并且会熟练使用SQL查询语句；2、内外业一体化作业程度很低，不同 工序由不同人完成，内业数据处理时很难回到野外现场；3、成果数据质量较差，由于有大量 的人工参与，造成的人为错误不可避免，数据错误率较高，约在3%。左右；4、作业复杂度高， 需要经过多道工序，且检查-修改工序需要循环进行，内业数据处理人员需要在图形软件 与数据库软件之间不断切换；5、很难防止作业人员篡改原始手图、原始记录手簿，无法进行 有效追查。目前，随着我国经济的持续繁荣发展，电子化信息建设如火如荼，管线信息电子化 管理也日益被人们重视。国际上IT技术的日益发展，PDA、平板电脑、智能手机等便携式智 能设备日益普及，以这些智能设备为终端进行电子化数据采集成为众多各个探测专业单位和管线权属单位的热点问题。我国地下管线普查从上世纪90年代初开始，经过近20年的 发展，进行地下管线普查及更新的城市和地区越来越多，以GIS为手段进行现代化管理也 越来越受到重视和应用。然而，如果进行数据维护和更新，何如简化野外管线数据的采集的 步骤，并保证属性数据的准确性，以及管线拓扑关系的正确性，一直是各个管线管理单位和 专业管线探测单位研究的问题。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于 拓扑关系的野外管线数据采集及更新系统，其设计合理、操作步骤简单且功能完善、使用效 果好，能有效解决现有野外管线数据采集与更新方法存在的对数据采集技术人员的技术要 求高、内外业一体化作业程度很低、成果数据质量较差、作业复杂度高、很难防止篡改原始 数据等缺陷。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种基于拓扑关系的野外 管线数据采集及更新系统，其特征在于包括基于ArcGIS桌面产品实时生成或预先生成被 普查或更新野外管线的管线基础cache数据的数据生成模块、根据被普查或更新野外管线 的实际布线情况且按照管线要素的拓扑关系并结合预先设定的管线数据编辑方法对所述 管线基础cache数据进行现场编辑处理的可移动式数据采集设备、建有ArcGIS数据库且能 根据ArcGIS数据库中所存储数据自动生成管线布线图的室内上位机和将经可移动式数据 采集设备现场编辑处理后的数据上传至室内上位机并通过室内上位机对所述ArcGIS数据 库进行实时更新的通讯装置，所述数据生成模块与可移动式数据采集设备相接，所述可移 动式数据采集设备与室内上位机之间通过通讯装置进行双向通信。上述一种基于拓扑关系的野外管线数据采集及更新系统，其特征是所述通讯装 置为无线通信系统，且所述无线通信系统与可移动式数据采集设备与室内上位机之间均以 无线通信方式进行双向通信。上述一种基于拓扑关系的野外管线数据采集及更新系统，其特征是所述无线通 信系统为GPRS无线通信系统或3G通信系统。上述一种基于拓扑关系的野外管线数据采集及更新系统，其特征是所述通讯装 置为USB接口，所述可移动式数据采集设备与室内上位机之间通过所述USB接口进行连接。上述一种基于拓扑关系的野外管线数据采集及更新系统，其特征是所述可移动 式数据采集设备为掌上电脑PDA。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、设计合理、安装布设方便且使用操作简便，使用效果好。2、对数据采集人员的技术要求低，需要会ArcGIS桌面产品的简单操作和对PDA嵌 入软件的操作即可。3、内外业一体化作业程度高，数据编辑时进行即时查错，问题数据可即时更改。4、成果数据质量高，人工参与少，人为错误较少，加上即时的数据检查，数据错误 率较低，约在0.5%。左右。5、作业复杂度低，不需要专门的数据检查-修改工序。6、具有防止数据篡改功能，能对数据篡改行为进行追踪，可对作业人员的各种操作进行有效监控，一旦出现数据篡改，可进行追查。7、功能完善且实用价值高，本实用新型提供了一种能够进行电子化管线数据记 录、数据即时查错、保持拓扑关系的图形编辑且同步或异步与ARCGIS数据库进行数据交换 的方法，以降低管线数据维护人员的技术要求，实现管线普查与更新外业与内业的有机结 合。同时，以加密格式记录操作人、操作内容，操作时间，以防止对数据被恶意篡改。综上，本实用新型通过Argis Mobile框架，使用管线与管点的拓扑关系及编辑规 则，结合当前我国管线普查领域的最新要求，使用电子化方法进行数据记录与即时检查，通 过GPRS、3G等无线网络或USB连接，进行同步或通异步更新，从而实现与ArcGIS数据库的 数据交换。具体来说，本实用新型通过以管点与管段的拓扑规则为基础的图形编辑方法，以 一定检查规则对属性数据进行即时检查的属性录入方法，以及以PDA为终端进行野外数据 采集的方法，实现简化工艺过程，降低数据更新人员的技术要求，提高属性数据的准确性和 图形拓扑关系的正确性，并通过Argis Mobile框架进行数据同步或异步上传。本实用新 型设计合理、操作步骤简单且功能完善、使用效果好，同时具有内外业一体化程度高，作业 复杂度底，成果数据质量可靠、可有效防止原始数据的篡改等优点，能有效解决现有野外管 线数据采集与更新方法所存在的对数据采集技术人员的技术要求很高、内外业一体化作业 程度很低、成果数据质量较差、作业复杂度高、很难防止作业人员篡改原始数据等缺陷和不 足。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的电路原理框图。附图标记说明1-数据生成模块；2-可移动式数据采集设备；3-通讯装置；4-室内上位机。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括基于ArcGIS桌面产品实时生成或预先生成被普查或 更新野外管线的管线基础cache数据的数据生成模块1、根据被普查或更新野外管线的实 际布线情况且按照管线要素的拓扑关系并结合预先设定的管线数据编辑方法对所述管线 基础cache数据进行现场编辑处理的可移动式数据采集设备2、建有ArcGIS数据库且能根 据ArcGIS数据库中所存储数据自动生成管线布线图的室内上位机4和将经可移动式数据 采集设备2现场编辑处理后的数据上传至室内上位机4并通过室内上位机4对所述ArcGIS 数据库进行实时更新的通讯装置3，所述数据生成模块1与可移动式数据采集设备2相接， 所述可移动式数据采集设备2与室内上位机4之间通过通讯装置3进行双向通信。所述通讯装置3为无线通信系统，且所述无线通信系统与可移动式数据采集设备 2与室内上位机4之间均以无线通信方式进行双向通信。本实施例中，所述无线通信系统为 GPRS无线通信系统或3G通信系统。实际使用过程中，也可以采用有线通信方式实现可移动式数据采集设备2与室内 上位机4之间通过通讯装置3进行双向通信，所述通讯装置3为USB接口，所述可移动式数据采集设备2与室内上位机4之间通过所述USB接口进行连接。本实施例中，所述可移动式数据采集设备2为掌上电脑PDA。实际使用过程中，本实用新型的使用过程具体包括以下几个步骤第一步、数据准备所述数据生成模块1先利用ArcGIS桌面产品ArcMap定义 一个地图文档，再利用ArcToolBox工具将所定义的地图文档发布为GISServer，再利用 ArcToolBox工具生成基础底图工具，本实施例中，考虑到GPRS、3G等无线网络信号的传输 效果，选择实时生成管线基础cache数据(即管线缓存数据)；同时也可以预先生成管线基 础cache数据，且选择预先生成管线基础cache数据时，可利用ArcToolBox工具预先生成， 并将预先生成的数据复制到掌上电脑PDA中。综上，采用数据生成模块1实时生成或预先 生成管线基础cache数据后，需将所生成的管线基础cache数据部署到掌上电脑PDA中。第二步、利用掌上电脑PDA进行野外管线数据采集，具体来说利用ArcGIS Mobile 开发框架，应用管线要素的拓扑关系(即管线与管点的拓扑关系)及编辑方法，通过自定义 的ArcGIS Mobile工具对管线要素进行添加、节点插入、移动、删除、属性更新等编辑操作， 并对数据进行即时检查。对于每一步编辑操作，以加密格式记录操作人、操作内容与操作时 间，以防止对数据进行恶意篡改。其中，管线要素包括管点要素、管段要素和大井范围线要素。所述管点要素为单一 的点要素，在ArcGIS Mobile中定义为的无Z值的Point。管点要素分为孤立管点要素和非 孤立管点要素当无管段与该管点连接时，则该管点为孤立管点；否则为非孤立管点。所述 管段要素指只具有起点和终点的线段，在ArcGIS Mobile中定义为无Z值的Polyline，其节 点数为2。范围线要素指只具有一个部分的多边形，在ArcGIS Mobile中定义为无Z值的 Polygon，其节点数大于或等于3。管线要素的拓扑规则为A、管段与管点的拓扑关系为管段的两个端点必须在管 点上；非孤立管点必须在管段端点上；孤立管点必须不在管段端点上；B、范围线与管点拓 扑关系为大井范围线附属井编号所对应的图形必须在大井范围线内部。管线要素的图形编辑规则(即方法)为A、管线图形编辑工具在进行添加、节点 插入等操作时，其图形结果必须符合上述管线要素拓扑规则，其属性必须符合管线属性，并 进行即时检查；且在添加、插入操作时，根据不同城市和地区以及不同的管线类别，可定义 不同的需要录入的字段，以及这些字段的值范围，并应用到属性录入界面中；B、管线图形编 辑工具在移动管线要素时，只能移动管点要素，并且管段要素要跟随管点要素移动；C、管线 图形编辑工具在删除管线要素时，非孤立管点不允许删除；只有当与管点连接的管段被删 除后，该管点变为孤立管点时才允许删除；D、不同管线类别管点要素间不能创建管段要素； E、对于有流向的管线，绘制管段时，其起点到终点应符合流向；F、不能绘制相同管段，即两 个管点之间不能绘制两个和两个以上的管段。管线属性即时检查规则(即方法)A、相同管线类别的管点编号必须唯一 ；B、相邻 管段间管点如果不是变材、变径、以及管线附属物时，其属性值必须相同；C、测点性质字段 中，直线点、转折点(弯头)、变径点、变材点、一般管线点等管点的管段连接数=2 ；三通的 管段连接数=3;分支的管段连接数>=3;盖堵、出地(上杆)、预留口、非普查区、进出墙 等管点，其管段连接数=1 ；D、埋深值规则根据不同地区定义不同的埋深值规则；E、管段 长度规则根据不同地区定义不同规则，默认值为< 75米；F、对于一些可以枚举的属性值，如测点性质、附属设施、管线材质、压力级别、电压值、埋设方式、道路名称、权属单位等，根 据具体地区定义规则库。管线要素属性编辑规则(即方法)对管线要素进行属性编辑的时候，必须应用即 时检查规则对更新的管线要素进行即时检查另外，为防止数据恶意被篡改，采取防止数据恶意篡改方案采用加密格式记录操 作人、操作内容，操作时间，并保存到文件中，当操作人提交数据后，同时提交该记录文档。第三步数据上传利用通讯装置3，且应用ARCGIS MOBILE开发框架的同步或异 步更新实现数据上传到ArcGIS数据库中。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种基于拓扑关系的野外管线数据采集及更新系统，其特征在于包括基于ArcGIS 桌面产品实时生成或预先生成被普查或更新野外管线的管线基础cache数据的数据生成 模块(1)、根据被普查或更新野外管线的实际布线情况且按照管线要素的拓扑关系并结合 预先设定的管线数据编辑方法对所述管线基础cache数据进行现场编辑处理的可移动式 数据采集设备( 、建有ArcGIS数据库且能根据ArcGIS数据库中所存储数据自动生成管 线布线图的室内上位机(4)和将经可移动式数据采集设备( 现场编辑处理后的数据上传 至室内上位机(4)并通过室内上位机(4)对所述ArcGIS数据库进行实时更新的通讯装置 (3)，所述数据生成模块(1)与可移动式数据采集设备( 相接，所述可移动式数据采集设 备⑵与室内上位机⑷之间通过通讯装置⑶进行双向通信。
2.按照权利要求1所述的一种基于拓扑关系的野外管线数据采集及更新系统，其特征 在于所述通讯装置(3)为无线通信系统，且所述无线通信系统与可移动式数据采集设备 ⑵与室内上位机⑷之间均以无线通信方式进行双向通信。
3.按照权利要求2所述的一种基于拓扑关系的野外管线数据采集及更新系统，其特征 在于所述无线通信系统为GPRS无线通信系统或3G通信系统。
4.按照权利要求1所述的一种基于拓扑关系的野外管线数据采集及更新系统，其特征 在于所述通讯装置C3)为USB接口，所述可移动式数据采集设备( 与室内上位机(4)之 间通过所述USB接口进行连接。
5.按照权利要求1至4中任一项权利要求所述的一种基于拓扑关系的野外管线数据采 集及更新系统，其特征在于所述可移动式数据采集设备( 为掌上电脑PDA。
专利摘要本实用新型公开了一种基于拓扑关系的野外管线数据采集及更新系统，包括基于ArcGIS桌面产品实时生成或预先生成管线基础cache数据的数据生成模块、根据野外管线实际布线情况且按照管线要素的拓扑关系并结合预先设定的管线数据编辑方法对管线基础cache数据进行现场编辑处理的可移动式数据采集设备、室内上位机和将编辑处理后的管线数据上传至室内上位机并相应对ArcGIS数据库进行实时更新的通讯装置。本实用新型设计合理、操作简单且功能完善、使用效果好，能解决现有野外管线数据采集与更新方法存在的对数据采集技术人员的技术要求高、内外业一体化作业程度低、成果数据质量较差、作业复杂度高、难防止篡改原始数据等缺陷。
文档编号G06Q10/00GK201820263SQ20102054642
公开日2011年5月4日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者刘海君, 宋健, 王晓东, 郑文青, 陈子申 申请人:西安煤航信息产业有限公司