应 用 技 术 李响Ξ 李满春余有胜易虹 (南京大学 G IS与 RS研究所210093)(南京大学城市规划设计研究院210093) 【摘要】本文首先介绍了建立城市地下管网 G IS的必要性,然后分析了系统所需数据结构要求,并提出一种实 用的城市地下管网 G IS数据结构,尤其对于其中一些细节问题进行了研究,文章最后对本数据结构尚存在的一些 问题进行了讨论。 【关键字】地下管网G IS数据结构三维拓扑 【中图分类号】P208【文献标识码】A【文章编号】1000- 3177 (1999) 55-0015-04 库中数据的逻辑和物理存储方式以及数据的查 伴随着城市经济发展水平的提高、规模的 扩大以及城市现代化建设的高速发展 ,城市地 下管网变得越来越复杂,越来越庞大,种类也越 来越多。但我国作为一个发展中国家,大城市中 普遍存在着地下管网资料不全、埋深情况复杂 等情况,再加之管网埋于地下,存在一定的隐蔽 性,给管网设计、施工和维护造成了很多困难。 因此迫切要求加强对地下管网的规划管理工 作。由于目前地下管网系统的复杂性和多变性, 利用传统手工收集管网资料、绘制管网图的方 法很难满足规划和管理的实时要求 ,经常是资 料刚刚收集完,图纸刚刚绘好,实际情况就已经 发生变化了,因此必须借助计算机技术,建立地 下管网 G IS,实现从管网数据采集、建立数据库 到完成系统功能、辅助地下管网规划管理全过 程的操作。 询和更新效率 ,本文将重点介绍在地下管网 G IS数据库中特殊数据结构的分析和设计。 地下管网 G IS作为专用型 G IS,其系统功 能也可以按照通用型 G IS平台功能划分方法 分成以下三类 :查询功能,制图功能和分析功 能。其详细内容见图 1。 从以上功能构成图看出 ,其中一些功能是 一切 G IS开发平台所必须具备的,如属性信息 的查询、管网平面布置图的编绘等。由于目前开 发地下管网 G IS一类的专用型G IS通常是基 于某一种通用型 G IS开发平台 ,如A rc?Info, M ap Info 等,因此一些如前所述的通用功能的 实现可以不去考虑 ,实现系统所特有的专用功 能是研制者的主要任务。同时,特有的系统功能 也决定了其数据结构上的特殊性。因此,经分析 以上系统功能,笔者认为该系统数据结构应具 备以下特点: 建立地下管网 G IS,首先考虑的应是系统 数据库建立的问题 ,一切算法的实现都是基于 一定数据结构的,一切系统功能的实现也有赖 于数据库的建立。数据库设计要做到结构尽量 简单、低冗余度和易于管理等其它要求。采用什 ①具备点线拓扑关系 ,主要考虑管段与结 点间的拓扑信息查询,以及网络路径分析。 Ξ 李响,男, 1975年 10出生, 1997年毕业于南京大学并取得学士学位,同年考入南大地理信息系统专业,攻读硕士学位。就读 ②具备管网类型分层 ,由于不同管网间不 ③反映管网三维特征,考虑绘制剖面图,作 剖面影响分析都必须了解管网的垂直信息 ,而 目前大多数 G IS开发平台的空间数据都是以 二维形式表示的,因此建立管网三维数据也是 该系统数据结构特点之一。 图 2地下管网 G IS层次构图 3. 2层内拓扑及三维数据结构设计 层内数据类型有两种,结点和线段。任意一 条线段都仅与首尾两结点相关联 ,因此为抽象 某一地下管网为点线两种要素,必先确定结点。 经分析,把以下五类点作为结点考虑: ①管径变化点,如图 3- 1中的点A 和B; ②埋深变化点,如图 3-2、图 3- 3中的点 C、D、E和F; 了解以上数据结构特点后 ,笔者将根据结 构简单、低冗余度和易于管理等原则设计地下 管网 G IS数据结构。 3地下管网 G IS分层数据结构设计 3. 1地下管网 G IS数据库层次设计 根据地下管网的不同类型 ,可以划分不同 图层,见图 2。图层顺序可以根据需要调换,每 个图层中均包括结点和折线段两种几何要素 , 其各自的显示特性可以很方便的分别控制 ,如 线形、颜色、宽度、点样式、点颜色、点大小等。其 中道路层作为控制层结构较为简单 ,包含道路 红线的平面位置、中心线位置、中心线交点的标 高三项内容,标高信息同地下管网的埋深信息 配合,可以用来绘剖面图。其中道路中心线任一 点的标高值可以利用下文将要介绍的内插法计 算。除道路层外,其它管网层数据结构内容均较 复杂,下面笔者将介绍管网层数据结构设计内 容。 ④平面上管网交点,如图 3-5、图 3- 6中 的点 I和 J; ⑤管网附属设施点,如检查井等。 其中前四种结点以空间信息为主 ,统称为 第一类