专利名称：基于关系数据库及xml文件的地铁综合管线数据储存方法
技术领域：
本发明属于地铁综合管线信息数据管理技术领域，具体涉及一种基于关系数据库及XML文件的地铁综合管线数据储存方法。
背景技术：
随着我国城市轨道交通的发展，地铁建设进入高速发展期，地铁综合管线作为地铁设施的重要组成部分，是影响地铁正常运行的最重要设施之一，如何对其进行有效的管理是地铁建设单位与运营单位面临的重要问题。目前，地铁综合管线信息种类信息繁多，涉及通信管线、通风管线、消防、给水管线等数十种，以及上百种不同功能的管线，任一种类管线又包括多种不同规格或者型号的管线；空间拓扑关系复杂，地铁车站内由于结构的限制， 综合管线的空间位置错综复杂，这种复杂的空间位置关系，给设计、施工、维护造成很大的不便；综合管线总体信息量庞大，不同位置的管线具有不同的空间信息，而且不同类型的关系，具有不同基本属性信息和业务信息，所以地铁综合管线系统具有海量数据，且对这些海量数据的管理是地铁综合管线最重要部分。如何有效地存储已经提取完毕的地铁综合管线数据是对地铁综合管线进行有效管理的关键，尤其是在三维可视化的综合管线管理模式中，管线数据的合理存储是该模式可行与实用的重要环节。
发明内容
本发明的目的是提供一种面向地铁综合管线数据三维数字化的基于关系数据库及XML文件的地铁综合管线数据储存方法，为地铁综合管线的可视影像管理提供管线信息的数据存储方案。本发明所采用的技术方案是
基于关系数据库及XML文件的地铁综合管线数据储存方法，其特征在于由以下步骤实现
步骤一将地铁综合管线信息分为管线类信息与管线段信息两层，类信息与段信息通过类ID关联；再将管线类信息与管线段信息划分为属性信息、空间信息与敷设信息，这三类信息通过段ID关联；管线类信息只包含属性信息，而段信息则不仅包含属性信息，还包括空间信息与敷设信息；
步骤二 结合关系数据库与XML文件的存储特点，属性信息由关系数据库存储，空间信息与敷设信息由XML文件存储；
步骤三为降低数据冗余度，在关系数据库中分别设计两个数据库表存储管线类信息与段信息中的属性信息；
步骤四管线的空间信息通过坐标对来体现，用XML文件存储应于同一层中；为了将管线的空间信息与管线属性信息进行关联，设置管线段ID为空间信息的一个属性字段，与坐标字段处于同一层中；步骤五由于属于同一段管线的空间信息与敷设信息具有相同的段ID，故而将每条管线的空间信息与敷设信息存储在同一个XML文件中。所述的步骤一中，类ID为管线类型唯一的ID号；段ID为管线段唯一的ID号。所述的步骤一中，属性信息指管线作为具体的运行设备所具有的特性，包括管线名称、管线类型、规格、用途说明、敷设单位、敷设日期、使用期限、备注信息；
所述的空间信息指每段管线在确定的三维空间坐标系中的三维坐标对信息以及管线三维建模所需的数据，具体有管线起点χ坐标、Y坐标及ζ坐标，管线终点X坐标、Y坐标及 Z坐标，方口管线端口的高与宽，圆口管线端口半径；
所述的敷设信息指管线在实际施工过程中的敷设信息，包括管线开始敷设日期与预期结束敷设日期，及实际当前实际敷设长度百分比。所述的步骤三中，管线类的属性信息为一类管线的共有信息，包括类型、材质、使用年限、维护周期；
所述的步骤三中，管线段的属性信息为一段管线所特有的信息，包括管线名称、类型、 敷设单位、敷设日期以及备注信息。所述的步骤四中，空间信息不仅通过坐标对，即起始X坐标、起始Y坐标、起始Z 坐标、终点X坐标、终点Y坐标以及终点Z坐标，这六个属性字段来体现，为可视影像建模所需，空间信息还包括了管线的表现形式信息，即方口管线端口的高与宽，圆口管线端口半径。本发明具有以下优点
本发明通过先分类后分层的存储形式对地铁综合管线信息进行存储，数据之间的关系明确，方便数据的存取；将运算量最大的管线空间信息由XML文件存储，业务逻辑处理最需要的管线属性数据由关系数据库存储，使得关系数据库与XML文件在数据存取方面发挥各自的优势，提高了总体的数据处理效率；管线的属性信息与空间信息构成了管线三维数字化所需的数据，并且快速的业务逻辑处理及空间数据的计算使得本方法适合用于地铁综合管线可视影像化管理模式的数据存储过程。
图l为本发明的步骤流程图。[oo12] 图2为数据分层与分类模块图。[oo13] 图3为数据分类存储模块图。[oo14] 图4为关系数据库类信息数据组织模式。[oo15] 图5为关系数据库段信息数据组织模式。[oo16] 图6为XML文件结构示意图。[oo17] 图7为空间信息数据结构图及示意图。[oo18] 图8为敷设信息数据结构图及示意图。[oo19] 图9为实施例综合管线实例图。
图lo为实施例综合管线类信息数据库实例图。
图11为实施例水管段信息数据库表实例图。
图12为实施例新风管空间信息与敷设信息存储结构实例图。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行详细的说明。关系型数据库是目前非常成熟的数据存储工具，地铁综合管线空间信息、属性信息和业务信息等基本数据采用关系型数据库系统具有显著优点。操作方便，通过应用程序和后台基本数据连接，方便用户的对数据的调用和操作；易于维护，关系模型的完整性约束，包括实体完整性、参照完整性和用户自定义完整性，大大降低了数据的冗余性和数据的不一致性；便于数据访问，提供诸如存储过程、视图及触发器等对象，方便用户对数据的访问，而且数据为随机存取，不仅存取效率高，而且灵活性较强；更安全，通过权限的分配及加密措施使数据库有着较高的安全性。但关系数据库的一个缺点是数据存取过程较慢，在海量的计算过程中会严重影响计算速度。然而XML文件具有快速存取的特点，同时采用XML文件的数据存取方式，可以弥补关系数据库这一缺点。XML是一种可扩展标记语言，用来传输和存储数据，它具有层次明确的树状结构， 并且具有良好的格式，便于简析，适合处理关系简单的数据；其数据以纯文本格式进行存储，是一种独立于软件和硬件的数据存储方式，可以跨平台交换数据，并被不同的程序存取；其数据读取十分便捷，还具有庞大存储量，因XML为纯文本文件，可以用来存储海量数据，并且使用标记描述数据，可对数据进行方便快捷的读取；但XML文本文件是顺序查找的，不易进行业务逻辑处理，必须把前面的所有节点都搜索一遍才能找到所取得节点。结合地铁综合管线三维数字化管理技术的快速发展的背景以及关系数据库与XML 文件的特点，根据地铁综合管线的具体管理过程的需要，本发明提出了基于关系数据库及 XML文件的地铁综合管线数据储存方法。如图1所示，本发明所涉及的基于关系数据库及XML文件的地铁综合管线数据储存方法的具体步骤为
步骤一数据分层与分类。如图2所示，将地铁综合管线信息分为管线类信息与管线段信息两层，类信息与段信息通过类ID关联，类ID为管线类型唯一的ID号。通过段信息中的类ID，某一段管线可以与所属类型管线的信息关联起来。在分层的基础上，管线类信息与管线段信息又被划分为三大类信息属性信息、空间信息与敷设信息。属性信息指管线作为具体的运行设备所具有的特性，包括管线名称、 管线类型、规格、用途说明、敷设单位、敷设日期、使用期限、备注信息等。空间信息指每段管线在确定的三维空间坐标系中的三维坐标对信息以及管线三维建模所需的数据，具体有管线起点X坐标、Y坐标及Z坐标，管线终点X坐标、Y坐标及Z坐标，方口管线端口的高与宽， 圆口管线端口半径等。敷设信息指管线在实际施工过程中的敷设信息，包括管线开始敷设日期与预期结束敷设日期，及实际当前实际敷设长度百分比。管线类信息只包含属性信息，而段信息则不仅包含属性信息，还包括空间信息与敷设信息。这三类信息通过段ID关联，段ID为管线段唯一的ID号。通过段ID将某段管线的属性信息、空间信息以及敷设信息关联在一起。步骤二 数据分类存储。
如图3所示，综合管线信息通过分层与分类后形成三大类数据，即属性信息、空间信息与敷设信息，根据不同类型信息的特点，并结合关系数据库与XML文件的存储特点，属性信息由关系数据库存储，空间信息与敷设信息由XML文件存储。步骤三对属性信息进行数据组织。管线类信息与段信息均含有属性信息，属性信息由关系数据库存储。管线类的属性信息为一类管线的共有信息，包括类型、材质、使用年限、维护周期等；管线段的属性信息为一段管线所特有的信息，包括管线名称、类型、敷设单位、敷设日期以及备注信息等。为降低数据冗余度，在关系数据库中分别设计两个数据库表存储管线类信息与段信息中的属性 fn息ο类信息中的属性信息的数据组织模式如图4所示，其中设置整形的类ID为主键， 用来唯一标识某一类管线记录。预留字段为上述之外的类信息属性所留，用户可以根据实际需要决定是否留取。管线段是地铁综合管线管理的主要对象，涉及大量的业务逻辑，同时也是根据地铁综合管线数据信息进行可视影像建模和可视影像管理的主要数据对象，涉及海量的数字化信息，所以管线段信息的组织是地铁综合管线数据存储的重点。本发明所提出的方法中对管线段信息中的属性信息的组织模式如图5所示，其中设置整形的段ID为主键，用来唯一标识某一段管线记录，管线类ID设置为外键，方便管线段信息与类信息的关联，预留字段同样为上述以外的段信息属性所留，用户可以根据实际需要决定是否留取。步骤四对空间信息进行数据组织。XML文件的层次结构如图6所示。管线的空间信息通过一对坐标对来体现，该坐标对包括起始X坐标、起始Y坐标、起始Z坐标、终点X坐标、终点Y坐标以及终点Z坐标，这六个属性字段为并列关系，用XML文件存储应于同一层中。在可视影像建模时不仅关注管线的空间信息同时也关注管线的表现形式，所以空间信息中除六个空间坐标属性字段外还包括绘制管线模型的信息，如方管端口的高和宽，或者圆管端口的半径。为了将管线的空间信息与管线属性信息进行关联，设置管线段ID为空间信息的一个属性字段，与坐标字段等处于同一层中。不同端口的管线空间信息的存储结构如图7 所示。步骤五对敷设信息进行数据组织。在敷设期间的管线除了具有已敷设完毕的管线所有的信息外还具有其特定的敷设信息，敷设信息为处于敷设期间的管线所特有的属性。处于敷设期的管线也是地铁综合管线管理中重要的一部分，故而本发明特地为敷设期间的管线的敷设信息提出了存储方案。如前所述，敷设信息由XML文件存储。敷设信息主要有起始敷设日期、终止敷设日期以及实际敷设百分比等组成，用户可根据实际需要增加或者修改这些属性字段。具体存储结构如图8所示。由于属于同一段管线的空间信息与敷设信息具有相同的段ID，故而为了读取方便可将每条管线的空间信息与敷设信息存储在同一个XML文件中。以下为本发明所涉及的基于关系数据库及XML文件的地铁综合管线数据储存方法的具体实施例
以西安市地铁二号线市图书馆站中风管和水管两类综合管线为例说明，风管仅含有新风管和排风管两种管线，水管仅有排水管一种管线，其中新风管、排风管及排水管均由两段构成，且新风管一段已敷设完毕，另一端还在敷设期，其敷设百分比为50%。数据存储过程如下
步骤一首先对市图书馆站进行实地考察，并结合AutoCAD图纸统计出该站中所有的风管和水管这两类综合管线类型以及每类管线下的所含管线，及每种管线的拓扑情况，如图9所示。步骤二 根据图2，对风管和水管两类综合管线的信息分层，管线类信息层包括风管和水管这两类综合管线的类信息，而管线段信息包括新风管、排风管、排水管的各段信息。在分层的基础上，将所有数据分为属性信息、空间信息与敷设信息。步骤三将风管与水管的类信息存储在一个关系数据库表中，此表只用了存储管线类信息，如图10所示。风管中的排风管、新风管、水管中的排水管属性信息存储另一个关系数据库表中，此表只用来存储各种管线的基本属性信息，如图11所示。步骤四将新风管、排风管、排水管的空间信息与敷设信息分别存储在3个XML文件中，每个XML文件中存储了该对应管线中的所有的段空间信息与敷设信息。新风管的XML 文件中空间信息与敷设信息结构如图12所示。
权利要求
1.基于关系数据库及XML文件的地铁综合管线数据储存方法，其特征在于由以下步骤实现步骤一将地铁综合管线信息分为管线类信息与管线段信息两层，类信息与段信息通过类ID关联；再将管线类信息与管线段信息划分为属性信息、空间信息与敷设信息，这三类信息通过段ID关联；管线类信息只包含属性信息，而段信息则不仅包含属性信息，还包括空间信息与敷设信息；步骤二 结合关系数据库与XML文件的存储特点，属性信息由关系数据库存储，空间信息与敷设信息由XML文件存储；步骤三为降低数据冗余度，在关系数据库中分别设计两个数据库表存储管线类信息与段信息中的属性信息；步骤四管线的空间信息通过坐标对来体现，用XML文件存储应于同一层中；为了将管线的空间信息与管线属性信息进行关联，设置管线段ID为空间信息的一个属性字段，与坐标字段处于同一层中；步骤五由于属于同一段管线的空间信息与敷设信息具有相同的段ID，故而将每条管线的空间信息与敷设信息存储在同一个XML文件中。
2.根据权利要求1所述的基于关系数据库及XML文件的地铁综合管线数据储存方法， 其特征在于所述的步骤一中，类ID为管线类型唯一的ID号；段ID为管线段唯一的ID号。
3.根据权利要求2所述的基于关系数据库及XML文件的地铁综合管线数据储存方法， 其特征在于所述的步骤一中，属性信息指管线作为具体的运行设备所具有的特性，包括管线名称、管线类型、规格、用途说明、敷设单位、敷设日期、使用期限、备注信息；所述的空间信息指每段管线在确定的三维空间坐标系中的三维坐标对信息以及管线三维建模所需的数据，具体有管线起点X坐标、Y坐标及Z坐标，管线终点X坐标、Y坐标及 Z坐标，方口管线端口的高与宽，圆口管线端口半径；所述的敷设信息指管线在实际施工过程中的敷设信息，包括管线开始敷设日期与预期结束敷设日期，及实际当前实际敷设长度百分比。
4.根据权利要求3所述的基于关系数据库及XML文件的地铁综合管线数据储存方法， 其特征在于所述的步骤三中，管线类的属性信息为一类管线的共有信息，包括类型、材质、使用年限、维护周期；所述的步骤三中，管线段的属性信息为一段管线所特有的信息，包括管线名称、类型、 敷设单位、敷设日期以及备注信息。
5.根据权利要求4所述的基于关系数据库及XML文件的地铁综合管线数据储存方法， 其特征在于所述的步骤四中，空间信息不仅通过坐标对，即起始X坐标、起始Y坐标、起始Z坐标、 终点X坐标、终点Y坐标以及终点Z坐标，这六个属性字段来体现，为可视影像建模所需，空间信息还包括了管线的表现形式信息，即方口管线端口的高与宽，圆口管线端口半径。
全文摘要
本发明涉及基于关系数据库及XML文件的地铁综合管线数据储存方法。地铁综合管线信息种类繁多，空间拓扑关系复杂，总体信息量庞大，有效地存储已经提取完毕的地铁综合管线数据是对地铁综合管线进行有效管理的关键。本发明通过先分类后分层的存储形式对地铁综合管线信息进行存储，将运算量最大的管线空间信息由XML文件存储，业务逻辑处理最需要的管线属性数据由关系数据库存储，管线的属性信息与空间信息构成了管线三维数字化所需的数据。本发明使信息数据之间的关系更加明确；使得关系数据库与XML文件在数据存取方面发挥各自的优势，提高数据处理效率；快速的业务逻辑处理及空间数据的计算使得本方法适合用于地铁综合管线可视影像化管理模式的数据存储过程。
文档编号G06F17/30GK102169509SQ20111014239
公开日2011年8月31日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者张彧锋, 张程, 李慧忠, 李海培, 茹亚璋, 路长平, 邓彬, 郑涛, 郭世勇, 黄庆贵 申请人:中铁第一勘察设计院集团有限公司