測(cè)繪工程畢業(yè)論文-關(guān)于建立龍巖市地下管線信息系統(tǒng)的探討

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　關(guān)于建立龍巖市地下管線信息系統(tǒng)的探討</p><p>　　基于ArcGIS在龍巖市的地下管線信息系統(tǒng)的建立</p><p>　　【摘要】在當(dāng)前城市地下管線信息化進(jìn)程中，管線應(yīng)急

2、業(yè)務(wù)的預(yù)警、處理能力在城市地下綜合管線地理信息系統(tǒng)中的重要地位不容小覷。將地下管線的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與地下管線的地理空間數(shù)據(jù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)地理信息與實(shí)時(shí)信息的數(shù)據(jù)無(wú)縫連接，將為城市地下管網(wǎng)的監(jiān)測(cè)、預(yù)警、應(yīng)急指揮體系起到重要的信息支撐?；诖四康?，本文擬從技術(shù)和應(yīng)用的角度上利用GIS的集成方法對(duì)城市地下管線信息系統(tǒng)的建立進(jìn)行探討和實(shí)踐。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】城市地下管線;GIS ;數(shù)據(jù)庫(kù)<

3、/p><p><b>　　1.引言1</b></p><p>　　1.1城市地下管線的背景1</p><p>　　1.2城市地下管線的研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.3基于GIS在城市地下管線中的優(yōu)勢(shì)1</p><p>　　2. 城市地下管線信息系統(tǒng)技術(shù)路線1</p>&l

4、t;p>　　2.1GIS技術(shù)的應(yīng)用1</p><p>　　2.2基于GIS技術(shù)對(duì)地下管線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)路線1</p><p>　　3.地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的概述和建立2</p><p>　　3.1城市地下管線信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2</p><p>　　3.2城市地下管線數(shù)據(jù)的采集2</p><p>　　3.3

5、城市地下管線數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)4</p><p>　　3.3.1.數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求4</p><p>　　3.4.地下管線的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.4.1.數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)4</p><p>　　3.4.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)5</p><p>　　4．城市地下管線系統(tǒng)的主要功能6</p><p

6、>　　4.1數(shù)據(jù)查詢(xún)功能6</p><p>　　4.2數(shù)據(jù)編輯功能6</p><p>　　4.3數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新6</p><p>　　4.4實(shí)景三維可視化6</p><p>　　4.5帶參數(shù)的模擬功能6</p><p><b>　　4.6輸出功能6</b></p>

7、<p>　　5．城市地下管線系統(tǒng)的應(yīng)用7</p><p>　　5.1地下管網(wǎng)的綜合分析7</p><p>　　5.2地下管網(wǎng)的預(yù)警和自動(dòng)定位7</p><p>　　5.3海量數(shù)據(jù)的自動(dòng)更新和共享8</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)8</b></p><p><b>

8、　　致謝8</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)9</b></p><p><b>　　1.引言</b></p><p>　　1.1城市地下管線的背景</p><p>　　城市地下管線是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，也是城市的重要組成部分。當(dāng)前的城市化和城鎮(zhèn)化的進(jìn)程的不斷加快，為

9、了保證目前現(xiàn)代化城市的高效，有序，安全的運(yùn)轉(zhuǎn)，城市地下管線充當(dāng)著重要的角色。由于長(zhǎng)時(shí)間的積累，目前現(xiàn)有的城市地下管線的狀況和數(shù)據(jù)是非常不清晰的，一方面是現(xiàn)有的資料所描述的管線信息和實(shí)際地下管線的情況不符合。其二是城市化的進(jìn)程當(dāng)中，城市的各方面的設(shè)施在不斷地變更和新增當(dāng)中，因此所照成了城市地下管線的資料的空白。因此傳統(tǒng)的資料和文獻(xiàn)已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足目前高速發(fā)展的城市化的進(jìn)程。建立一個(gè)完備的清晰的具有更新能力的城市地下管線系統(tǒng)是目前的重中之重。

10、</p><p>　　1.2城市地下管線的研究現(xiàn)狀</p><p>　　1998年1月“數(shù)字地球”的提出引起了各國(guó)政府、科研機(jī)構(gòu)、IT產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)注，“數(shù)字國(guó)家”、“數(shù)字城市”相繼啟動(dòng)，大部分進(jìn)行普查的城市還建立了地下管線信息管理系統(tǒng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2000至2006年我國(guó)開(kāi)展城市地下管線普查和信息系統(tǒng)的建設(shè)城市為127個(gè)。在國(guó)內(nèi)基于GIS的現(xiàn)代化的研究城市地下管線已經(jīng)有了很大的進(jìn)展。如李

11、浩利用二維GIS平臺(tái)軟件(ArcGIS)和三維GIS平臺(tái)軟件（CityMaker）建立一個(gè)二三維一體化的地下管線地理信息系統(tǒng)，建立二維管線數(shù)據(jù)和三維管線模型的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，利用三維GIS平臺(tái)軟件展示三維地下管線場(chǎng)景和分析結(jié)果、響應(yīng)用戶(hù)操作；游建泳，戴黎明，吳斌利用數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）系統(tǒng)結(jié)合GIS平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)與圖形數(shù)據(jù)的集成應(yīng)用；陳銀川，何國(guó)富，傅麗莉，張善發(fā)，徐連軍，基于GIS技

12、術(shù)開(kāi)發(fā)一套城市排水管網(wǎng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃管理評(píng)價(jià)系統(tǒng)（EasyPlanning）,在傳統(tǒng)平臺(tái)管理、編輯、查詢(xún)功能的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步強(qiáng)化人性化功能。</p><p>　　目前的GIS在城市地下管線當(dāng)中的應(yīng)用是一個(gè)十分熱門(mén)和興起的領(lǐng)域。但是當(dāng)前的城市地下管線系統(tǒng)還是存在著諸多問(wèn)題，例如現(xiàn)在國(guó)家的法律法規(guī)不夠完善，由于加入了GIS的應(yīng)用新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)還不夠完備，管線權(quán)屬單位缺乏相互之間的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。相信不久的將來(lái)地下管線信息化能夠?yàn)檎?/p>

13、府的決策方面提供極大地服務(wù)。不僅改變傳統(tǒng)管理方式，提高工作效率和管理水平，其次產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。</p><p>　　1.3基于GIS在城市地下管線中的優(yōu)勢(shì)</p><p>　　GIS具有采集信息，分析，組織，存儲(chǔ)和管理地理空間數(shù)據(jù)的強(qiáng)大功能。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與空間數(shù)據(jù)相結(jié)合的手段來(lái)對(duì)城市的地下管線實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。利用地理信息系統(tǒng)對(duì)可能發(fā)生的情況進(jìn)行預(yù)警，并且實(shí)施預(yù)設(shè)方案

14、來(lái)進(jìn)行處理?；蛘邔?duì)已經(jīng)發(fā)生的突發(fā)情況，利用GIS來(lái)發(fā)現(xiàn)情況發(fā)生的位置，并啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，實(shí)現(xiàn)高效、準(zhǔn)確的處理突發(fā)情況，將事情的影響降低到最小。地下管線分為地下管道和地下電纜兩大類(lèi)，沒(méi)有包括地下人防巷道。地下管道又分為：給水、排水、燃?xì)?、熱力和工業(yè)等五類(lèi)。地下電纜又分為：電力和電信兩類(lèi)[1]。通過(guò)GIS系統(tǒng)對(duì)地下管線的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與地理空間位置實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，為管理人員提供準(zhǔn)確的位置和管線數(shù)據(jù)，提高管理人員的工作效率和管理水平。</p&

15、gt;<p>　　城市地下管線信息系統(tǒng)技術(shù)路線</p><p>　　2.1GIS技術(shù)的應(yīng)用</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速進(jìn)步，擁有強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理能力和空間分析能力的GIS技術(shù)在城市地下管線當(dāng)中起著重要作用。利用GIS技術(shù)對(duì)收集到的研究區(qū)內(nèi)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，建立研究區(qū)地下管線信息數(shù)據(jù)庫(kù),實(shí)現(xiàn)圖形與相關(guān)屬性數(shù)據(jù)的集成管理，進(jìn)行相關(guān)評(píng)價(jià)因子的分析提取，結(jié)合相應(yīng)模型

16、，對(duì)研究區(qū)的地下管線系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析；實(shí)現(xiàn)地下管線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)自動(dòng)化更新；并且可以實(shí)現(xiàn)地下管線系統(tǒng)的全面預(yù)警和自動(dòng)定位。</p><p>　　2.2基于GIS技術(shù)對(duì)地下管線系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)路線</p><p>　　正確的技術(shù)路線是系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵所在，通過(guò)對(duì)GIS技術(shù)的研究和學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于地下管線系統(tǒng)的信息化研究，作者提出了建立城市地下管線信息系統(tǒng)的基本過(guò)程如下：</p>

17、<p>　　收集現(xiàn)有的管線資料，對(duì)資料不全面或者超過(guò)一定年限的區(qū)域進(jìn)行管線普查。記錄管線的平面位置和管線的屬性數(shù)據(jù)。建立監(jiān)察機(jī)制保證獲得的管線數(shù)據(jù)的可靠性和完整性。</p><p>　　制定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，根據(jù)地下管線類(lèi)型的多樣性和復(fù)雜性來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的模塊，系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，軟硬件的選擇等多方面因素。</p><p>　　數(shù)據(jù)的采集、處理和建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。根據(jù)地下管線系統(tǒng)

18、的綜合情況，按規(guī)范的采集管線數(shù)據(jù)，且對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化等的處理，設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而建立地下綜合管線數(shù)據(jù)庫(kù)。</p><p>　　根據(jù)不同的需求建立與之相對(duì)應(yīng)的算法分析，根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的綜合分析、全面預(yù)警和自動(dòng)定位、數(shù)據(jù)的共享和自動(dòng)化更新建立相應(yīng)的模塊。并且要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行不斷的更新和維護(hù)。</p><p>　　3.地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)的概述和建立</p><p>　　

19、3.1城市地下管線信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　新開(kāi)發(fā)的地下管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)在MAPGIS的平臺(tái)上進(jìn)行搭建，其中包括了五大體系，排水管線系統(tǒng)，給水管線系統(tǒng)，電信管線系統(tǒng)，熱力管線系統(tǒng)，路燈管線系統(tǒng)。首先對(duì)這五大系統(tǒng)先進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)。將這五個(gè)系統(tǒng)作為子系統(tǒng)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和建立。最后將這個(gè)系統(tǒng)整合到一個(gè)完整的系統(tǒng)上來(lái)，將有交叉的部分的進(jìn)行特別的標(biāo)注從而對(duì)相交的管點(diǎn)和管線進(jìn)行分析。這樣一個(gè)既分類(lèi)又整合的完整的城市

20、地下管線大系統(tǒng)就可以構(gòu)建完善。</p><p>　　3.2城市地下管線數(shù)據(jù)的采集</p><p>　　城市地下管線數(shù)據(jù)的采集必須利用外業(yè)收集和內(nèi)業(yè)處理成果相互結(jié)合的工作方法，利用地理信息系統(tǒng)將來(lái)處理原有的專(zhuān)業(yè)的管線數(shù)據(jù)和資料，再根據(jù)目前的實(shí)際情況予</p><p>　　以添加和修改。探測(cè)的測(cè)繪人員利用打開(kāi)井蓋進(jìn)行實(shí)地調(diào)查和儀器相互結(jié)合、解析法測(cè)繪、同時(shí)對(duì)管線的屬性數(shù)

21、據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的登記和標(biāo)注。具體如表3-1所示，外業(yè)工作人員在采集雨水管道信息后做的記錄。又如圖3-3將雨水管線的數(shù)據(jù)表格導(dǎo)入到ArcGIS之后生成的雨水管線屬性表。對(duì)新增的正在搭建建筑物的管線系統(tǒng)和將來(lái)規(guī)劃內(nèi)的用地的管線系統(tǒng)規(guī)定必須嚴(yán)格的按照管線的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。同時(shí)也必須采用監(jiān)理審查機(jī)制進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤的指導(dǎo)、監(jiān)督、管理和協(xié)助；并且與城市地下管線的地理信息系統(tǒng)相同步，達(dá)到信息的實(shí)時(shí)共享。通過(guò)這樣的方法對(duì)城市的舊的管線數(shù)據(jù)和新增的管線數(shù)據(jù)

22、實(shí)行結(jié)構(gòu)和內(nèi)容上的統(tǒng)一，必須按照GIS數(shù)據(jù)的技術(shù)要求來(lái)規(guī)范的整理數(shù)據(jù)。該方案的工作流程如圖3-1所示。</p><p>　　城市地理信息系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括：管線分布的平面位置、管線的高程數(shù)據(jù)、深度數(shù)據(jù)、管線類(lèi)型、管線利用情況、管線的連接關(guān)系、管線材質(zhì)、管線和管井的規(guī)格、管線的權(quán)屬單位等其他一些數(shù)據(jù)。為了達(dá)到所要求管線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性精度。從最開(kāi)始的普查測(cè)量的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格把控和進(jìn)行質(zhì)量的控制?？梢圆扇≡诔鞘械?/p>

23、下管線數(shù)據(jù)采集和整理的過(guò)程中，采用工程質(zhì)量監(jiān)理機(jī)制，在管線數(shù)據(jù)導(dǎo)入管線數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的過(guò)程中，采用計(jì)算機(jī)成果的監(jiān)理機(jī)制。管線普查的工程監(jiān)理必須按照國(guó)家的法律法規(guī)和相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和事先要求的設(shè)計(jì)文件對(duì)普查的目標(biāo)進(jìn)行施工施行的質(zhì)量控制，和進(jìn)行進(jìn)度上的控制、數(shù)據(jù)質(zhì)量結(jié)果的控制[2]。其中數(shù)據(jù)的結(jié)果是最為重要的質(zhì)量控制。計(jì)算機(jī)的成果監(jiān)理是在施工人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化的過(guò)程中提供相關(guān)的專(zhuān)業(yè)指導(dǎo)和技術(shù)咨詢(xún)，保證數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)的

24、一致性，因此計(jì)算機(jī)成果監(jiān)理必須與測(cè)繪的作業(yè)監(jiān)理的圖幅檢查結(jié)合起來(lái)。</p><p>　　3.3城市地下管線數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)</p><p>　　地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用對(duì)象--關(guān)系的空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，使用用戶(hù)能夠自定義類(lèi)型可擴(kuò)展SQL的類(lèi)型系統(tǒng)，原理是將幾何類(lèi)型作為對(duì)象擴(kuò)展關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，使用擴(kuò)展的幾何類(lèi)型存儲(chǔ)管理要素的幾何形狀，這種擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)庫(kù)稱(chēng)為對(duì)象—關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)[3]。這是目前空間數(shù)據(jù)存

25、儲(chǔ)管理的主流方式。</p><p>　　為了便于方便管理，將這些圖幅設(shè)計(jì)成能夠相互間具備空間索引功能，為了便于使用者和管理者進(jìn)行查詢(xún)分析，對(duì)所在地形圖上的地理要素都進(jìn)行相應(yīng)的地理編碼和標(biāo)記。城市地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)由雨水、污水、給水、電力、電信、燃?xì)?、工業(yè)、路燈、等管線的索引圖組成。城市地下管線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)要既要包含地下管線的空間分布數(shù)據(jù)、管線的拓?fù)潢P(guān)系模型和管線的屬性數(shù)據(jù)[4]。如圖二所示。同時(shí)要對(duì)管線數(shù)據(jù)的對(duì)象進(jìn)行

26、要素類(lèi)的編輯，要素類(lèi)指是具有相同屬性的集合,相同行為和規(guī)則的空間對(duì)象的集合，對(duì)象類(lèi)是具有相同屬性集,相同行為和規(guī)則的非空間對(duì)象的集合[5]。對(duì)這些要素和對(duì)象進(jìn)行編碼，以便用戶(hù)的查找。</p><p>　　3.3.1.數(shù)據(jù)的質(zhì)量要求</p><p>　　數(shù)據(jù)是所有GIS系統(tǒng)的核心內(nèi)容，所有的地理信息系統(tǒng)都需要以數(shù)據(jù)為依托才能夠充分的表現(xiàn)出來(lái)。因此對(duì)于空間數(shù)據(jù)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)方面就必須有以下方面內(nèi)容

27、的要求：數(shù)據(jù)情況的說(shuō)明，要求對(duì)地理數(shù)據(jù)的來(lái)源、數(shù)據(jù)的內(nèi)容及其處理的過(guò)程做出準(zhǔn)確、全面和詳盡的說(shuō)明[6]。位置精度為空間實(shí)體的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與實(shí)體真是位置的接近程度，這當(dāng)中就包括了數(shù)字基礎(chǔ)精度、平面精度、高程精度、接邊精度、形狀再現(xiàn)精度、像元定位精度[7]。屬性精度指的是空間實(shí)體的屬性值和真實(shí)地物屬性的相接近的層度。時(shí)間上的精度，城市地下管線信息系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢(shì)性和時(shí)效性的要求很高。還有包括數(shù)據(jù)在邏輯關(guān)系相一致的精度、數(shù)據(jù)的完整性約束、數(shù)據(jù)的

28、表達(dá)形式合理性的約束。因?yàn)樵诠芫€數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中需要對(duì)管井打開(kāi)進(jìn)行實(shí)地的測(cè)量和提取數(shù)據(jù)。但是因?yàn)槟承┕芫谋唤ㄖ锔采w、井蓋的破損較大、管井的水流量較大、管井內(nèi)部的結(jié)構(gòu)復(fù)雜等等這些原因都會(huì)影響到采集的數(shù)據(jù)在質(zhì)量受到影響。</p><p>　　3.4.地下管線的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.4.1.數(shù)據(jù)庫(kù)特點(diǎn)</p><p>　　建立城市地下管線信息系統(tǒng)的數(shù)

29、據(jù)庫(kù)應(yīng)該具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　?。?）首先要有點(diǎn)和線的位置關(guān)系和拓?fù)潢P(guān)系，主要利用的是網(wǎng)絡(luò)分析連通性分析的交匯點(diǎn)處連通的策略，即依據(jù)邊線連通，交匯點(diǎn)處的連通、端點(diǎn)處連通。</p><p>　?。?）要求數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)能夠具備依據(jù)管線的不同類(lèi)型來(lái)進(jìn)行多圖層的管理，不同的管線類(lèi)型不同的圖層，由于不同的管線類(lèi)型之間可能會(huì)存在著管線的相交，但是并不存在著拓?fù)潢P(guān)系，由于這種特殊的情況，解

30、決且減少拓?fù)潢P(guān)系在不同的管線類(lèi)型當(dāng)中的復(fù)雜層度，同時(shí)提高使用者和管理者在對(duì)管線類(lèi)型和管線數(shù)據(jù)查詢(xún)的方便性，這就需要不同的管線類(lèi)型之間實(shí)現(xiàn)GIS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的分層。</p><p>　?。?）當(dāng)建立起反映管線的三維特征的地下管線的地理信息系統(tǒng)。用三維地理的平臺(tái)作為開(kāi)發(fā)的框架基礎(chǔ)，構(gòu)建成可以維護(hù)和可以擴(kuò)展的三維地下管線的地理信息系統(tǒng)。在三維的地下管線的信息系統(tǒng)當(dāng)中必須能夠?qū)ζ拭嫘畔⒔Y(jié)構(gòu)的可視化，通過(guò)剖面的信

31、息結(jié)構(gòu)充分的了解地下管線系統(tǒng)的構(gòu)造和拓?fù)淝闆r。</p><p>　　三維地信信息系統(tǒng)必須包含三個(gè)內(nèi)容。三維地理信息的數(shù)據(jù)庫(kù)是整個(gè)三維架構(gòu)的核心，它必須要提供地表的建筑物、植被、道路、水系等模型。同時(shí)加以配合數(shù)字地形模型形成三維構(gòu)造的基本的框架結(jié)構(gòu)。三維地下管線的系統(tǒng)也必須要有三維基礎(chǔ)功能服務(wù)平臺(tái)。通過(guò)服務(wù)平臺(tái)可以用戶(hù)自定義的加載符合我們所需要的模塊，其中可以包含空間參考坐標(biāo)系的變換、數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)接口、三維網(wǎng)絡(luò)

32、的構(gòu)建和拓?fù)浞治觥Ｗ詈笠粋€(gè)內(nèi)容則是整合二維和三維地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)二三維的管線數(shù)據(jù)的一體化的處理，設(shè)計(jì)出能夠直接將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為三維數(shù)據(jù)的綠色通道，構(gòu)建出二三維數(shù)據(jù)相統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)的內(nèi)容。達(dá)到二三維數(shù)據(jù)一體化的要求。通過(guò)以上的三個(gè)內(nèi)容就能夠建立起完善的空間三維地下管線系統(tǒng)，能夠做到清晰并且方便的描述出城市地下管線具體內(nèi)容，也能夠通過(guò)清晰表現(xiàn)城市地下管線系統(tǒng)的剖面情況，以便于我們分析、管理和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。</p>&l

33、t;p>　　3.4.2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)</p><p>　　城市地下管線信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)需要采用分層式的設(shè)計(jì)方法，即根據(jù)不同管線的類(lèi)型來(lái)設(shè)計(jì)不同的層次的圖層。根據(jù)不同層次的圖層建立各自的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。城市基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)、自來(lái)水管線系統(tǒng)、排水管線系統(tǒng)、熱力管線系統(tǒng)、天然氣管線系統(tǒng)、電信管線系統(tǒng)、電力管線系統(tǒng)。結(jié)合ARCGIS當(dāng)中的網(wǎng)絡(luò)分析功能模塊，利用網(wǎng)絡(luò)分析的連通性分析和流分析方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖3-3所示，設(shè)計(jì)的圖層

34、包含點(diǎn)和線段兩種幾何對(duì)象，根據(jù)不同圖層的不同屬性對(duì)點(diǎn)和線段進(jìn)行編碼和標(biāo)記，可以在線段的線型，顏色、寬度、結(jié)點(diǎn)和端點(diǎn)的樣式、點(diǎn)的顏色、點(diǎn)的大小上、點(diǎn)的類(lèi)型進(jìn)行根據(jù)不同屬性的區(qū)分。其中對(duì)于道路圖層的設(shè)計(jì)就可以相對(duì)簡(jiǎn)單一些，主要標(biāo)記道路的中心線位置、道路的高程信息、道路的寬度信息、道路的交流流量信息，不同的顏色道路線段代表不同道路的交流流量。</p><p>　　每個(gè)圖層所建立數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都必須包含兩部分內(nèi)容：</

35、p><p>　?。?）實(shí)景三維地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)</p><p>　　建立能夠表現(xiàn)實(shí)景的三維地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠充分的表現(xiàn)地表上的基礎(chǔ)地理設(shè)施建筑物、道路等其他地上模型和地下管線系統(tǒng)的相互關(guān)系，對(duì)于模擬的管線的突發(fā)情況的演示能夠有非常清晰的效果。三維地下管線系統(tǒng)必須要求建立詳細(xì)的實(shí)體屬性信息表，這其中就要包括實(shí)體的編碼、所屬場(chǎng)景的編碼、所屬的圖層、定位信息。同時(shí)也要建立起與二維GIS管線系統(tǒng)的

36、聯(lián)系，要求所設(shè)計(jì)的實(shí)體的編碼和場(chǎng)景的編碼一一對(duì)應(yīng)。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)縫連接。</p><p>　?。?）二維地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)</p><p>　　二維的地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要采用是基于ArcGIS的地形數(shù)據(jù)集模型。二維的地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)其中包含了管線及其附屬物的平面矢量數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。它也是整個(gè)城市地下管線信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)和核心來(lái)源。二維的管網(wǎng)數(shù)據(jù)可以通過(guò)CAD的格式中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入，或者通過(guò)

37、Excel當(dāng)中所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)屬性數(shù)據(jù)，還可以通過(guò)我們手動(dòng)編輯添加和修改。當(dāng)線段的平面坐標(biāo)通過(guò)數(shù)字化導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)當(dāng)中，需要提取出線段的兩個(gè)端點(diǎn)，然后具有相同坐標(biāo)的結(jié)點(diǎn)之間會(huì)相互匹配，這樣就能夠?qū)?shù)據(jù)當(dāng)中點(diǎn)和線要素之間的相互連接起來(lái)。由于精度的原因，在不同結(jié)點(diǎn)在相互匹配的過(guò)程中會(huì)有差距。如果兩個(gè)點(diǎn)之間在一定的的范圍內(nèi)，就視為相同一個(gè)點(diǎn)。 </p><p>　　4．城市地下管線系統(tǒng)的主要功能</p>

38、<p><b>　　4.1數(shù)據(jù)查詢(xún)功能</b></p><p>　　數(shù)據(jù)查詢(xún)的內(nèi)容應(yīng)該包括地下管線的平面位置、高程數(shù)據(jù)、拓?fù)潢P(guān)系、屬性數(shù)據(jù)、管線的材質(zhì)等等信息進(jìn)行查詢(xún)。因此管線數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)在輸入這些數(shù)據(jù)的同時(shí)就必須要考慮到這些信息的分類(lèi)。不僅可以依據(jù)不同的要求來(lái)對(duì)所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)還能夠這些查詢(xún)的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。例如可以統(tǒng)計(jì)出某一管線的管線在特定區(qū)域內(nèi)的管線長(zhǎng)度。在某一特定

39、的管線在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)有多少個(gè)管井。還可以統(tǒng)計(jì)出管線的當(dāng)中的有破損的井蓋數(shù)量和完好的井蓋數(shù)量。而且還可以對(duì)這些統(tǒng)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行繪制成統(tǒng)計(jì)圖，清晰的表達(dá)統(tǒng)計(jì)的結(jié)果。因此為了滿(mǎn)足這些功能的需要就要求數(shù)據(jù)在錄入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的同時(shí)，在一定經(jīng)濟(jì)和時(shí)間可承受的范圍內(nèi)對(duì)于數(shù)據(jù)的分類(lèi)當(dāng)中盡可能的考慮周到和完善。最大可能限度的滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。</p><p><b>　　4.2數(shù)據(jù)編輯功能</b></p>

40、;<p>　　當(dāng)?shù)叵鹿芫€系統(tǒng)處于編輯狀態(tài)的時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)圖中點(diǎn)和線的新增、刪除和修改點(diǎn)和線的位置、狀態(tài)、屬性等方面的修改，增加和刪除。當(dāng)添加新的管線，可以利用已經(jīng)設(shè)定好管線類(lèi)型代碼進(jìn)行操作，這樣的方法提高操作人員和后續(xù)維護(hù)人員的工作效率。在新增管線的時(shí)候能夠自動(dòng)的生成所需要操作的管線的類(lèi)型，而且對(duì)于新增的屬性信息方面也能夠起到保證數(shù)據(jù)格式的便利。</p><p>　　數(shù)據(jù)的編輯功能也能夠滿(mǎn)足對(duì)于已經(jīng)錄

41、入系統(tǒng)的管線的點(diǎn)和線的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除。能夠通過(guò)鼠標(biāo)選定要操作的目標(biāo)管線，根據(jù)對(duì)話(huà)框的內(nèi)容進(jìn)行即時(shí)的刪除操作，在數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)內(nèi)部形成自動(dòng)化的同一。</p><p>　　如果單獨(dú)對(duì)于地下管線系統(tǒng)的屬性數(shù)據(jù)方面的編輯就必須進(jìn)入數(shù)據(jù)的系統(tǒng)查詢(xún)到相關(guān)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，然后數(shù)據(jù)進(jìn)行修改、新增、刪除等操作。屬性方面的編輯主要包含的是管網(wǎng)點(diǎn)屬性和管網(wǎng)線的屬性。在數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中完成編輯后，地圖當(dāng)中的管線的點(diǎn)和線會(huì)起到相對(duì)應(yīng)的變化。</p

42、><p>　　4.3數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新 </p><p>　　數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新是十分重要的部分，它必須要求專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)的專(zhuān)業(yè)維護(hù)人員進(jìn)行日常的檢測(cè)，對(duì)整個(gè)GIS系統(tǒng)進(jìn)行更新，對(duì)于那些新完成的城市基礎(chǔ)地理項(xiàng)目需要嚴(yán)格按照操作規(guī)范要求嚴(yán)格把關(guān)外業(yè)，按照數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的要求來(lái)規(guī)范內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)。從而保證城市地下管線系統(tǒng)的時(shí)效性和完整性。</p><p>　　數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)更新能夠在未來(lái)的趨勢(shì)當(dāng)中可

43、能會(huì)應(yīng)用到大量的傳感器設(shè)備和傳感器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化更新。利用大量的傳感器設(shè)備對(duì)城市地下管線進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，對(duì)于監(jiān)測(cè)的結(jié)果自動(dòng)化的導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。通過(guò)這種方法能夠大量的節(jié)約專(zhuān)業(yè)維護(hù)人員的工作量。</p><p>　　4.4實(shí)景三維可視化</p><p>　　城市地下管線系統(tǒng)的實(shí)景三維可視化能夠非常的直觀變現(xiàn)城市的地下管線和地表上基礎(chǔ)設(shè)施、道路的相互關(guān)系。也可以來(lái)觀察地下管線系統(tǒng)的剖面情

44、況。形象化的反應(yīng)管線的管井深度，管井的尺寸大小。在給水排水系統(tǒng)當(dāng)中進(jìn)行水流量參數(shù)的模擬當(dāng)中，實(shí)景三維的可視化能夠非常的清晰觀察到管道中水的流量情況和判斷在管道的接邊處是否會(huì)出現(xiàn)沖突。在發(fā)生沖突的情況的時(shí)候，實(shí)景三維的可視化能夠觀測(cè)到狀況對(duì)周邊的地表環(huán)境所帶來(lái)的影響。</p><p>　　4.5帶參數(shù)的模擬功能</p><p>　　帶參數(shù)的模擬分析功能是網(wǎng)絡(luò)分析當(dāng)中取值隨著條件而定，條件不同

45、取值也不相同。例如：排水系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用帶參數(shù)的模擬系統(tǒng)，對(duì)當(dāng)中管井的最大水流量設(shè)定，不同的管井可承受的流量的大小是不相同的。然后用一定的水流量來(lái)進(jìn)行模擬通過(guò)管井，觀察哪一個(gè)管井最先達(dá)到它的最大值。通過(guò)這種方法可以反向預(yù)估某地區(qū)的降雨量達(dá)到多大的時(shí)候在那些區(qū)域容易造成險(xiǎn)情。那么可通過(guò)該方法對(duì)將要開(kāi)發(fā)的市政項(xiàng)目利用帶參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)分析模塊，利用該地區(qū)的平均降雨量和最大降雨量作為參照模擬該地區(qū)的排水的可能的最大承受限度，從而根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)該地區(qū)設(shè)

46、計(jì)排水管網(wǎng)的管井大小和管道大小。因此利用ArcGIS當(dāng)中帶參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)分析模塊來(lái)對(duì)城市地下管線系統(tǒng)做險(xiǎn)情預(yù)估和判斷。</p><p><b>　　4.6輸出功能</b></p><p>　　可以根據(jù)用戶(hù)的需要通過(guò)利用繪圖儀、打印機(jī)和各種可輸出設(shè)備將圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)導(dǎo)出?？梢詫?dǎo)出表格數(shù)據(jù)也可以導(dǎo)出圖形數(shù)據(jù)等用戶(hù)所需要的結(jié)果。例如：原來(lái)的二維平面的矢量數(shù)據(jù)主要是通過(guò)CAD

47、來(lái)加以表達(dá)，而采用對(duì)應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)Excel來(lái)表達(dá)屬性數(shù)據(jù)。這樣的方法并不能夠很好的表達(dá)城市地下管線的情況。利用GIS系統(tǒng)提供表格數(shù)據(jù)在表到數(shù)據(jù)屬性方面也并不是十分的完整。當(dāng)前GIS的屬性數(shù)據(jù)在輸出方面也需要通過(guò)ODBC將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Excel表格從而輸出。因此未來(lái)在數(shù)據(jù)輸出如何將屬性數(shù)據(jù)和平面位置數(shù)據(jù)更加完整的配合在一起，打包成塊一起輸出將是未來(lái)的趨勢(shì)。</p><p>　　5．城市地下管線系統(tǒng)的應(yīng)用</p>

48、;<p>　　5.1地下管網(wǎng)的綜合分析</p><p>　　地下管網(wǎng)的綜合分析包括了給排水系統(tǒng)的水流量分析、電力電信系統(tǒng)的負(fù)荷分析、熱力管道的熱力值分析?？梢詫?duì)已經(jīng)鋪設(shè)好的地下管網(wǎng)進(jìn)行全面的分析，分析其管線綜合功能。也可以通過(guò)這樣方法來(lái)探測(cè)一些因?yàn)槌鞘械乇斫ㄖ?、道路等設(shè)施無(wú)法發(fā)現(xiàn)的井蓋進(jìn)行模擬探測(cè)，探測(cè)它的所在位置。通過(guò)對(duì)管網(wǎng)的綜合分析，建立起來(lái)的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，對(duì)于將來(lái)開(kāi)發(fā)的市政項(xiàng)目方面就可以應(yīng)用數(shù)

49、據(jù)進(jìn)行模擬，提供方案設(shè)計(jì)工程的填挖方量、管線鋪設(shè)路線、管線的埋設(shè)深度、管線的設(shè)計(jì)尺寸。對(duì)于新的市政項(xiàng)目能夠起到非常大的作用，大大的提高了效率。如圖5-1所示，通過(guò)三維實(shí)景來(lái)分析龍巖市某待開(kāi)發(fā)路段的地下管線橫斷面的情況。清晰的看出改截面的地圖高程、管線高程、規(guī)格、間距、埋深等重要信息。由于地下管線在各地都會(huì)受到氣候、土壤等環(huán)境因素的影響，地下管線的深度具有嚴(yán)格的規(guī)定，因此系統(tǒng)的綜合分析也應(yīng)該具備覆土深度分析的能力，如圖5-2所示，龍巖市某

50、路段的特定點(diǎn)的覆土深度信息。</p><p>　　5.2地下管網(wǎng)的預(yù)警和自動(dòng)定位</p><p>　　GIS系統(tǒng)下設(shè)計(jì)的城市地下管線信息系統(tǒng)能夠設(shè)定每種管線的可以實(shí)行全面的監(jiān)測(cè)。通過(guò)這些監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)事先已經(jīng)設(shè)定好的算法，可以提供全面的實(shí)時(shí)預(yù)警功能。例如在給排水系統(tǒng)當(dāng)中的水流量的達(dá)到一定的數(shù)值，管線當(dāng)中的水量已經(jīng)達(dá)到一定的深度，就向該類(lèi)型系統(tǒng)所對(duì)接的權(quán)屬單位提醒，提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)果。以此

51、有關(guān)部門(mén)就可以在第一時(shí)間內(nèi)采取相應(yīng)的措施，爭(zhēng)取將影響降到最小甚至為零。通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以提供相對(duì)應(yīng)的具體位置，實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)定位。天然氣的管線當(dāng)中提供的實(shí)時(shí)監(jiān)控可以對(duì)全市的整條天然氣管道進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)前后的天然氣的通過(guò)率來(lái)判斷天然氣是否發(fā)生泄漏，如果有立刻啟動(dòng)預(yù)警，向所接入的權(quán)屬單位提供當(dāng)前的數(shù)據(jù)報(bào)告，采取相應(yīng)的措施。也可以通過(guò)前后通過(guò)的天然氣的降低率來(lái)估算出發(fā)生泄漏的具體位置，顯示在地圖上。 如圖5-3所示當(dāng)某個(gè)地區(qū)發(fā)生天然氣泄漏的時(shí)候

52、，通過(guò)地下管網(wǎng)的預(yù)警功能弄夠快速的響應(yīng)并且在系統(tǒng)處進(jìn)行顯示，同時(shí)也會(huì)在發(fā)生險(xiǎn)情的地方自動(dòng)的標(biāo)注出來(lái)提示系統(tǒng)其發(fā)生險(xiǎn)情的位置信息。響應(yīng)有關(guān)部分快速準(zhǔn)確的做出相應(yīng)的措施，來(lái)降低險(xiǎn)情多帶來(lái)的影響。</p><p>　　5.3海量數(shù)據(jù)的自動(dòng)更新和共享</p><p>　　城市地下管線信息系統(tǒng)不單單是為某個(gè)部分某個(gè)單位的特定服務(wù)，它的構(gòu)建應(yīng)該是服務(wù)全市的居民。因此具備自動(dòng)化更新的城市地下管線信息系統(tǒng)

53、將會(huì)極大的提供了便利，并不在需要每隔幾年的內(nèi)業(yè)和外業(yè)的重新作業(yè)。而且數(shù)據(jù)的自動(dòng)化更新完成后能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行有關(guān)部門(mén)和權(quán)屬單位的實(shí)時(shí)共享。這樣能夠有關(guān)部門(mén)在需要的時(shí)候查詢(xún)到最新的管網(wǎng)數(shù)據(jù)的記錄，也能夠提高管線系統(tǒng)的利用率。</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　建立城市地下管線信息系統(tǒng)的最終目的是為有關(guān)部門(mén)提供權(quán)屬范圍內(nèi)管線的最新信息，同時(shí)也可以

54、利用根據(jù)需求提供“個(gè)性化”的需求，也是為了城市的居民的生活提供安全保障。目前飛速發(fā)現(xiàn)GIS和GPS技術(shù)為城市地下管線信息系統(tǒng)提供了管線數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)的更新、管線管井信息的查詢(xún)、圖幅的輸出等許多應(yīng)用。為城市的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工方面提供了精確的地下管線的綜合信息。但是限于目前技術(shù)發(fā)展，在實(shí)景三維可視化的分析和屬性數(shù)據(jù)輸出方面還有待進(jìn)步，相信隨著GIS領(lǐng)域的高速發(fā)展，在不就的將來(lái)同步的實(shí)景三維可視化分析和應(yīng)用應(yīng)該會(huì)成為主要的應(yīng)用。<

55、/p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本文的最后，我需要感謝我的導(dǎo)師，徐志剛。在完成本文的過(guò)程中，從開(kāi)始收集材料、選定題目、寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，到后來(lái)初稿的修改、終稿的敲定，徐老師始終悉心、認(rèn)真的指導(dǎo)，提出了許多建議，指出我的不足之處，為我指明方向，對(duì)文章存在的問(wèn)題都細(xì)心指出，并提出修改方案，讓我受益匪淺。我也在寫(xiě)作過(guò)程中提高了我查閱資料、分析解決實(shí)際問(wèn)題的

56、能力。 </p><p>　　感謝龍巖學(xué)院和資源工程學(xué)院的各位老師們，感謝母校的栽培，感謝各位老師的傳道解惑，老師們的諄諄教誨我終生難忘。</p><p>　　感謝福建省龍巖市勘察測(cè)繪大隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)及同事們?cè)谖疫M(jìn)行工作區(qū)研究分析時(shí)在技術(shù)上熱心答疑解惑，讓我可以順利的收集畢業(yè)論文的相關(guān)材料。</p><p>　　感謝2011級(jí)測(cè)繪工程（2）班的同學(xué)們，我們大家一起度過(guò)了四

57、年的大學(xué)時(shí)光，因?yàn)橛心銈兊呐惆椋髮W(xué)的生活才變得如此的豐富多彩。</p><p>　　最后，我要向百忙之中抽出時(shí)間來(lái)審閱論文的老師表示最誠(chéng)摯的感謝!</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 孫俊強(qiáng),劉霆.淺談城市地下管線探測(cè)工作質(zhì)量檢驗(yàn)[J].河南測(cè)繪,2007,21(3): 30 -30.</p>

58、<p>　　[2] 劉文伍,儲(chǔ)征偉,田慶福.城市地下管線普查的工程監(jiān)理[J].城市勘測(cè),2005,12(4): 48-10.</p><p>　　[3] 尹輝增.土地房屋一體化管理信息系統(tǒng)研究[D].武漢大學(xué),2005,3.</p><p>　　[4] 薛景波.對(duì)廈門(mén)市綜合地下管線探測(cè)設(shè)計(jì)與實(shí)踐的探究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品 2012,30(6): 113-114.</

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62、瑜,朱懷汝,孫俊強(qiáng).城市地下管線信息系統(tǒng)建設(shè)的幾個(gè)問(wèn)題探討[J].2007,15(2): 8-9.</p><p>　　[14] 蔡岷.GIS技術(shù)在地下綜合管線系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].大連理工大學(xué),2005,6.</p><p>　　[15] 廖開(kāi)際,奚建清.城市綜合地下管線信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式與關(guān)鍵技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2002,24(6): 16-20</p><p

63、>　　Based on ArcGIS build the underground pipeline</p><p>　　Information system in longyan city </p><p>　　[Abstract] In the process of the current urban underground pipeline information, pipeli

64、ne business of early warning, emergency handling capacity in the important position of city underground pipelines and the geographic information system were not to be reckoned with.The underground pipeline of real-time d

65、ata collected on-site monitoring equipment combined with underground pipeline of geospatial data, to realize the seamless connection of geographic information and real-time information data, it</p><p>　　【Key