基于GIS平台的城市管线探测数据快速成图方法及系统

摘要

本发明公开了基于GIS平台的城市管线探测数据快速成图方法及系统，方法的步骤为：增加管线起止点坐标字段，为管线起止点坐标提前赋值；通过提前将所有管线需要的端点空间位置信息赋值，在管线成图时，直接读取管线的起止点坐标信息，避免成图时通过管线和管点的关联关系读取管点坐标信息的反复操作；管线表成图：读取管线表，遍历管线表，绘制管线，读取管线属性并赋予管线要素；管点表成图：读取管点表，遍历管点表，根据点坐标信息绘制管点；读取管点属性并赋予管点要素；成图结束；它在理解管线成图的原理的基础上，将更多的工作在管线成图前进行完成，从而简化在成图过程中，频繁的数据库的读取操作，尤其是对于大数据量成图。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于GIS平台的城市管线探测数据快速成图方法及系统。

背景技术

在由探测数据进行管线成图时（假设数据已经经过检查，并修改正确），传统的成图方法 基本包含如下几种，总体运行效率基本一致。总体分析如下：

传统成图方式一：如图1所示，首先将管点表成图：通过遍历管点数据表，读取管点坐 标信息绘制管点，同时赋予管点属性信息；然后管线表成图：根据管线与管点的属性关联的 语句临时构建表，并获取管线的起始和终止点的坐标，然后根据管线起始点和终止点（即线 段的两个端点）的坐标信息进行绘制管线，同时赋予管线属性信息。

传统成图方式二：如图2所示，首先管线表成图：根据管线与管点的属性关联的语句临 时构建表，并获取管线的起始和终止点的坐标；然后管点表成图：根据管线起始点和终止点 （即线段的两个端点）的坐标信息进行绘制管线，并赋予管线属性信息。接着读取管点表， 遍历管点数据表，读取管点坐标信息绘制管点，同时赋予管点属性信息。

以上两种传统的管线探测数据成图方法，虽有所区别，但执行效率低下。

传统成图方式三：如图3所示，首先在管线表成图的时候，根据管线与管点的属性关联 的语句构建临时表，并获取管线的起始和终止点的坐标，然后根据管线起始点和终止点（即 线段的两个端点）的坐标信息进行绘制管线，并赋予管线属性信息。同时，在关联读取管点 表的时候，将管点进行成图。但由于相邻管线（如三通即三条管线共享连接一个管点）共享 同一个连接管点的缘故，为避免重复点成图，需要做一个管点缓冲，进行判断该管点是否成 图。这种优化方法，改善了数据读取的次数，但增加了条件判断次数。

以上三种传统成图方式，均存在大量的通过管线和管点的关联关系来读取管点坐标的操 作，该操作非常耗费时间，影响执行效率。

假设管点表为N条，管线表为M条。那么，数据库读取的次数为：

1）管点成图遍历一次，读取N次；

2）管线成图遍历一次，读取M次，同时每一条管线数据包含两个点，需要从管点表中 关联查询并读取这两个管点的坐标信息；关联查询至少M次；数据库读取M+M*N*2次；

总计：至少M+M*N*2+N次数据库读取操作；关联查询操作至少M次。数据库连接操作 不计。

综上分析，发现传统的管线成图的瓶颈更多的是将时间浪费在数据库的关联查询和数据 库读取操作上。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于GIS平台的城市管线探测数据快速 成图方法及系统，它克服了技术偏见，针对整个成图过程，在理解管线成图原理的基础上， 打破原始数据不能动的偏见，将更多的工作在管线成图前进行完成，从而简化在成图过程中， 频繁的数据库的读取操作，尤其是对于大数据量成图。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于GIS平台的城市管线探测数据快速成图方法，包括如下步骤：

首先，加载城市管线探测数据，所述城市管线探测数据包括管线表和管点表；在管线表 中增加管线起止点坐标字段，为管线起止点坐标提前赋值，所述赋值是指赋予管线需要的端 点空间位置信息，在管线成图时，直接读取提前赋值后的管线起止点坐标信息；

然后，在GIS平台上进行管线表成图：读取管线表，遍历管线表，根据起止点坐标信息 绘制管线，读取管线属性并赋予管线要素；

第三，在GIS平台上进行管点表成图：读取管点表，遍历管点表，根据点坐标信息绘制 管点；读取管点属性并赋予管点要素；

最后，保存成图结果，成图结束。

基于GIS平台的城市管线探测数据快速成图方法，包括如下步骤：

首先，加载城市管线探测数据，所述城市管线探测数据包括管线表和管点表；在管线表 中增加管线起止点坐标字段，为管线起止点坐标提前赋值，所述赋值是指赋予管线需要的端 点空间位置信息，在管线成图时，直接读取提前赋值后的管线起止点坐标信息；

然后，在GIS平台上进行管点表成图：读取管点表，遍历管点表，根据点坐标信息绘制 管点；读取管点属性并赋予管点要素；

第三，在GIS平台上进行管线表成图：读取管线表，遍历管线表，根据起止点坐标信息 绘制管线，读取管线属性并赋予管线要素；

最后，保存成图结果，成图结束。

所述为管线起止点坐标提前赋值是根据城市管线探测数据中管线表和管点表的关联关 系，在管线表中，为增加的管线起止点坐标字段赋值。

所述在GIS平台上管线表成图的具体步骤为：

步骤（1a-1）：读取管线探测数据中管线表，通过GIS平台在地理数据库中，创建管线要 素类，并依据管线探测数据的管线表结构设置管线要素类的字段信息。

步骤（1a-2）：读取探测数据管线表，遍历管线表，根据起止点坐标信息在管线要素类中 绘制管线要素；

步骤（1a-3）：读取探测数据管线属性，并赋予管线要素对应的属性字段值中；

循环步骤（1a-2）-（1a-3），直到将管线表中的每一条记录均生成到管线要素类中，并保 存。

所述在GIS平台上管点表成图的具体步骤为：

步骤（1b-1）：读取管点表，在地理数据库中，创建管点要素类，并依据管线探测数据的 管点表结构设置管点要素类的字段信息；

步骤（1b-2）：读取探测数据管点表，遍历点表，根据点坐标信息绘制管点要素；

步骤（1b-3）：读取管点属性并赋予管点要素；

完成创建管点几何对象后，读取管点探测表中的属性信息，并赋值到对应的管点要素类 数据库中；

循环步骤（1b-2）-（1b-3），直到将管点表中的每一条记录均生成到管点空间数据库，并 保存。

在管线表中增加管线起止点坐标字段是指增加“起始点X坐标”、“起始点Y坐标”、“终 止点X坐标”、“终止点Y坐标”共四个字段。

根据城市管线探测数据中管线表和管点表的关联关系，在管线表中，为新增的“起始点 X坐标”、“起始点Y坐标”、“终止点X坐标”、“终止点Y坐标”四个字段赋值。

所述关联关系是管线表中存储管线端点的点号和管点表中的管点编号对应的关系。

所述读取管线表，遍历管线表，绘制管线，读取管线属性并赋予管线要素的步骤为：

读取管线表，通过遍历管线数据表记录，获取该管线的起止点坐标，通过调用GIS平台 的API接口，根据空间坐标信息，创建几何对象，绘制管线几何图形，并将管线属性信息赋 予管线要素对应的属性信息中。

读取管点表，遍历管点表，根据点坐标信息绘制管点；读取管点属性并赋予管点要素的 步骤为：

读取管点表，通过遍历管点数据表记录，获取该管点的点坐标信息，通过调用GIS平台 的API接口，根据空间坐标信息，创建几何对象，绘制管点几何图形，并将管点属性信息赋 予管点要素对应的属性信息中。

基于GIS平台的城市管线探测数据快速成图系统，包括：

加载城市管线探测数据的模块，所述城市管线探测数据包括管线表和管点表；在管线表 中增加管线起止点坐标字段的模块，为管线起止点坐标提前赋值的模块，所述赋值是指赋予 管线需要的端点空间位置信息，用于在管线成图时，直接读取提前赋值后的管线起止点坐标 信息；

在GIS平台上管线表成图的模块：读取管线表，遍历管线表，绘制管线，读取管线属性 并赋予管线要素的模块；

在GIS平台上管点表成图的模块：读取管点表，遍历管点表，根据点坐标信息绘制管点； 读取管点属性并赋予管点要素的模块；

保存成图结果的模块。

基于GIS平台的城市管线探测数据快速成图系统，包括：

加载城市管线探测数据的模块，所述城市管线探测数据包括管线表和管点表；在管线表 中增加管线起止点坐标字段的模块，为管线起止点坐标提前赋值的模块，所述赋值是指赋予 管线需要的端点空间位置信息，用于在管线成图时，直接读取提前赋值后的管线起止点坐标 信息；

在GIS平台上管点表成图的模块：读取管点表，遍历管点表，根据点坐标信息绘制管点 的模块；读取管点属性并赋予管点要素的模块；

在GIS平台上管线表成图的模块：读取管线表，遍历管线表，绘制管线的模块，读取管 线属性并赋予管线要素的模块；

保存成图结果的模块。

所述为管线起止点坐标提前赋值的模块是根据城市管线探测数据中管线表和管点表的关 联关系，在管线表中，为增加的管线起止点坐标字段赋值。

所述在GIS平台上管线表成图的模块，包括：

读取管线探测数据中管线表的模块，通过GIS平台在地理数据库中，创建管线要素类， 并依据管线探测数据的管线表结构设置管线要素类的字段信息的模块。

读取探测数据管线表的模块，遍历管线表，在管线要素类中绘制管线要素的模块；

读取探测数据管线属性的模块，并赋予管线要素对应的属性字段值中的模块；

循环步骤（1a-2）-（1a-3），直到将管线表中的每一条记录均生成到管线要素类中，并保 存的模块。

所述在GIS平台上管点表成图的模块，包括：

读取管点表的模块，在地理数据库中，创建管点要素类，并依据管线探测数据的管点表 结构设置管点要素类的字段信息的模块；

读取探测数据管点表，遍历点表，根据点坐标信息绘制管点要素的模块；

读取管点属性并赋予管点要素的模块；

完成创建管点几何对象后，读取管点探测表中的属性信息，并赋值到对应的管点要素类 数据库中的模块；

循环步骤（1b-2）-（1b-3），直到将管点表中的每一条记录均生成到管点空间数据库，并 保存的模块。

在管线表中增加管线起止点坐标字段的模块是指增加“起始点X坐标”、“起始点Y坐标”、 “终止点X坐标”、“终止点Y坐标”共四个字段的模块。

根据城市管线探测数据中管线表和管点表的关联关系，在管线表中，为新增的“起始点 X坐标”、“起始点Y坐标”、“终止点X坐标”、“终止点Y坐标”四个字段赋值。

所述关联关系是管线表中存储管线端点的点号和管点表中的管点编号对应的关系。

所述读取管线表，遍历管线表，绘制管线，读取管线属性并赋予管线要素的模块包括：

读取管线表的模块，通过遍历管线数据表记录，获取该管线的起止点坐标的模块，通过 调用GIS平台的API接口，根据空间坐标信息，创建几何对象，绘制管线几何图形的模块,以 及将管线属性赋予管线要素的模块。

所述读取管点表，遍历管点表，根据点坐标信息绘制管点；读取管点属性并赋予管点要 素的模块包括：

读取管点表的模块，通过遍历管点数据表记录，获取该管点的点坐标信息的模块，通过 调用GIS平台的API接口，根据空间坐标信息，创建几何对象，绘制管点几何图形的模块,以 及将管点属性赋予管点要素的模块。

本发明的有益效果：

本发明提出了一种更加快速的管线成图方法，打破了传统的思维方式，将更多的工作在 真正的成图前完成，从而简化成图过程，减少频繁的数据库读取操作。主要表现如下：

原始的城市管线探测数据库中，线表中仅仅存储的是管线的属性信息和与管点的关联关 系，按照通常的成图业务流程，在管线成图时，首先通过管线和管点的关联关系（即管线数 据库表中的起始点号和终止点号和管点表中的管点编号相对应），通过关联查询，获取与该条 管线相连的管点的坐标信息（即“起始点X坐标”、“起始点Y坐标”、“终止点X坐标”、“终 止点Y坐标”），然后通过GIS平台的API接口，创建管线几何对象，并将管线探测数据的属 性赋值给管线几何对象。在这一过程中，发现每成图一条管线，就需要一次两个表的关联查 询，在城市管线探测数据库数量级较高的情况下，两个大数量级的连表查询，其耗时是非常 巨大的，同时加上本身管线数据量大，势必会对整个管线成图的效率将大大降低。

而本发明充分剖析了城市管线探测数据成图的本质，将管线成图消耗时间最大的部分充 分降低到零，极大的加快了城市管线探测数据的成图效率。具体分析如下：既然整个城市管 线探测数据成图效率影响的核心是管线表和管点表两个表的关联查询，而关联查询的目的是 为了获取管线端点的空间位置坐标，那么，从这一目标出发去剖析整个成图过程，列出主要 目标如下：

1.减少或者去除关联查询的次数。

2.获取管线端点的空间位置坐标。

基于上述两个目标，在原始城市管线探测数据库中，增加四个字段“起始点X坐标”、“起 始点Y坐标”、“终止点X坐标”、“终止点Y坐标”，用于存放管线端点的空间位置，并通过一 个关联赋值语句，一次性将所有管线需要的端点空间位置信息赋值。这样在管线成图时，便 可以直接读取管线的起止点坐标信息，从而避免了频繁而又耗时的关联查询。从本质上解决 了上述目标。

附图说明

图1为传统管线探测数据成图方法一；

图2为传统管线探测数据成图方法二；

图3为传统管线探测数据成图方法三；

图4：原始管线探测数据结构（其他探测数据省略）；

图5：增加管线起止点坐标字段后的数据结构（其他探测数据省略）；

图6：管线探测数据快速成图流程（先管线后管点）；

图7：管线探测数据快速成图流程（先管点后管线）。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

本发明是基于ArcGIS平台，利用ArcGIS二次开发技术，实现城市管线探测数据成图。城 市管线探测数据格式以Access数据库为例。

1.在管线探测数据的管线表中增加管线起止点坐标字段。

如图4和图5所示，增加字段前以及增加字段后的探测数据字段变化：增加了“起始点 X坐标”、“起始点Y坐标”、“终止点X坐标”、“终止点Y坐标”这四个字段。

2.根据管线和管点的连接关系，为管线起止点坐标赋值。

通过提前为管线起止点坐标赋值，避免在管线探测数据成图时，频繁的通过管线和管点 的关联关系读取管点坐标信息的操作，从而极大的提升了成图的效率。

此步骤为本发明的关键步骤，虽然实现简单，但其思想已彻底理解管线成图的精髓和本 质，打破原始数据不能动的壁垒。

3.读取点表|[线表]，遍历点表|[线表]，绘制管点|[管线]。

4.赋值管点|[管线]属性。

5.读取线表|[点表]，遍历线表|[点表]，绘制管线|[管点]。

6.赋值管线|[管点]属性。

7.成图结束。

如图6所示，一种基于GIS平台的城市管线探测数据快速成图方法，包括如下步骤：

步骤（1）：加载城市管线探测数据；

步骤（2）：增加管线起止点坐标字段；

在城市管线探测数据的管线表中，增加“起始点X坐标”、“起始点Y坐标”、“终止点X 坐标”、“终止点Y坐标”共四个字段，字段名称不限于此，能清晰表述含义即可。

步骤（3）：为管线起止点坐标赋值；

根据城市管线探测数据中管线表和管点表的关联关系（管线表中存储管线端点的点号， 通常叫起始点号和终止点号，和管点表中的管点编号对应），在管线表中，为新增的“起始点 X坐标”、“起始点Y坐标”、“终止点X坐标”、“终止点Y坐标”四个字段赋值。

以赋值管线的起始点X坐标和Y坐标的语句为例：

UPDATE线表,点表SET线表.起始点号X=[点表]![X坐标],线表.起始点号Y=[点表]![Y 坐标]WHERE(([点表]![管点编号]=[线表]![起始点号]));

步骤（4）：读取管线探测数据中管线表，在地理数据库中，创建管线要素类，并依据管 线探测数据的管线表结构设置管线要素类的字段信息。

步骤（5）：读取管线表，遍历管线表，绘制管线要素；

读取管线表，通过遍历管线数据表记录，获取该管线的起止点坐标，即步骤（3）中的“起 始点X坐标”、“起始点Y坐标”、“终止点X坐标”、“终止点Y坐标”。通过调用GIS平台的 API接口，根据空间坐标信息，创建几何对象，绘制管线几何图形。

步骤（6）：读取管线属性并赋予管线要素；

完成创建管线几何对象后，读取管线探测表中的属性信息，并赋值到对应的管线要素中。

循环步骤（5）-（6），直到将管线表中的每一条记录均生成到管线空间数据库，并保存。

步骤（7）：读取管点表，根据管点表数据结构创建管点要素类；

步骤（8）：读取点表，遍历点表，根据点坐标信息绘制管点；

读取管点表，通过遍历管点数据表记录，获取该管点的点坐标信息，即“X坐标”、“Y 坐标”。通过调用GIS平台的API接口，根据空间坐标信息，创建几何对象，绘制管点几何图 形。

步骤（9）：读取管点属性并赋予管点要素；

完成创建管点几何对象后，读取管点探测表中的属性信息，并赋值到对应的管点空间数 据库中。

循环步骤（9）—（10），直到将管线表中的每一条记录均生成到管线空间数据库，并保 存。

步骤（10）：保存成图结果，成图结束。

如图7所示，一基于GIS平台的城市管线探测数据快速成图方法，包括如下步骤：

步骤（1）：加载城市管线探测数据；

步骤（2）：增加管线起止点坐标字段；

在城市管线探测数据的管线表中，增加“起始点X坐标”、“起始点Y坐标”、“终止点X 坐标”、“终止点Y坐标”共四个字段，字段名称不限于此，能清晰表述含义即可。

步骤（3）：为管线起止点坐标赋值；

根据城市管线探测数据中管线表和管点表的关联关系（管线表中存储管线端点的点号， 通常叫起始点号和终止点号，和管点表中的管点编号对应），在管线表中，为新增的“起始点 X坐标”、“起始点Y坐标”、“终止点X坐标”、“终止点Y坐标”四个字段赋值。

以赋值管线的起始点X坐标和Y坐标的语句为例：

UPDATE线表,点表SET线表.起始点号X=[点表]![X坐标],线表.起始点号Y=[点表]![Y 坐标]WHERE(([点表]![管点编号]=[线表]![起始点号]));

步骤（4）：读取管点表，根据管点表数据结构创建管点空间数据库表结构；读取管点表 数据表结构，调用GIS平台的API接口，创建管点空间数据库表结构。

步骤（5）：读取点表，遍历点表，根据点坐标信息绘制管点；

读取管点表，通过遍历管点数据表记录，获取该管点的点坐标信息，即“X坐标”、“Y 坐标”。通过调用GIS平台的API接口，根据空间坐标信息，创建几何对象，绘制管点几何图 形。

步骤（6）：读取管点属性并赋予管点要素；

完成创建管点几何对象后，读取管点探测表中的属性信息，并赋值到对应的管点要素中。

步骤（7）：读取管线表，根据管线表数据结构创建管线空间数据库表结构；

读取管线表数据表结构，调用GIS平台的API接口，创建管线空间数据库表结构。

步骤（8）：读取管线表，遍历管线表，绘制管线；

读取管线表，通过遍历管线数据表记录，获取该管线的起止点坐标，即步骤（3）中的“起 始点X坐标”、“起始点Y坐标”、“终止点X坐标”、“终止点Y坐标”。通过调用GIS平台的 API接口，根据空间坐标信息，创建几何对象，绘制管线几何图形。

步骤（9）：读取管线属性并赋予管线要素；

完成创建管线几何对象后，读取管线探测表中的属性信息，并赋值到对应的管线要素中。

循环步骤（5）—（6），直到将管线表中的每一条记录均生成到管线空间数据库，并保存。

步骤（10）：保存成图结果，成图结束。

本发明专利适用于所有的城市管线（八大类管线，电力、电信、给水、排水、燃气、热 力、工业、综合管廊）的探测数据成图，但不限于此，只要满足一定规则的数据均可以按照 本发明方法进行成图。

这种规则表现为点表和线表存在一定的拓扑关系，如与点连接的几条线共享该点，线的 端点的空间位置与之连接的点的空间位置是一致的，表现在属性信息上也一致。在上述的管 线成图中，管线的端点即为起始点号和终止点号与管点表中的管点编号对应，即属性信息一 致；管线的端点位置和管点的位置对应，即空间位置一致。

扩展到其他业务领域中，如城市公交路线数据，如每一站即为点，站与站之间即为线， 点与线之间存在连接关系。将所有的站点属性信息和空间坐标信息整理成一个点表，将站点 与站点之间的公交路线信息整理为线表，便可以使用本发明专利的方法进行成图，使之由单 纯的属性信息转换成为地理位置空间展示。

本发明中：

城市管线探测数据：即管线普查公司通过外业普查、内业处理等手段，最终提交的成果 数据，通常表现为管点表和管线表共两张数据表，存放在一个数据库文件中。常见的探测数 据库格式为EXCEL或ACCESS等。

管线和管点关联关系：在管线探测数据中，管线表中存储管线端点的点号，通常叫起始 点号和终止点号（不限于此），和管点表中的管点编号对应。如图3所示。

成图：将关系型数据库存储的单纯的属性表数据（也称关系型数据），通过GIS技术， 转换成为地理图形显示。

管线与管点：一种包含属性信息以及空间几何信息的地理图形，其几何特征为线段，即 两点相连构成线段。线段的端点为管点，线段的线为管线。

要素类（Feature Class）:同类空间要素的集合。管线要素类即管线空间要素的集合。管 点要素类即管点空间要素的集合。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限 制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付 出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。