基于GIS的公路工程管理信息系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)-科技論文

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

本系統(tǒng)充分考慮了公路工程管理的流程和特點(diǎn)，以工程管理的三大控制(質(zhì)量控制、進(jìn)度控制及成本控制)為管理信息系統(tǒng)的核心和目的^【2】，同時(shí)針對(duì)以往管理信息系統(tǒng)的不足，結(jié)合GIS特有的功能，實(shí)現(xiàn)了計(jì)量支付、進(jìn)度管理、資料管理和GIS圖形編輯等一系列功能。

1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)考慮到公路工程的實(shí)際情況，本著實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的原則采用客戶端/服務(wù)器（C/S）的數(shù)據(jù)訪問與分發(fā)模式，通過ADO技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。用戶通過客戶端連接到服務(wù)器來獲得最新的數(shù)據(jù)信息，通過客戶端的應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行輸出。本系統(tǒng)采用MapInfo9.5作為系統(tǒng)的平臺(tái)軟件，MapInfo9.5不僅具有強(qiáng)大的GIS空間信息處理功能，而且具有很強(qiáng)的二次開發(fā)功能^【3-4】，用戶可以

根據(jù)實(shí)際需要，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的管理功能。

1.3 系統(tǒng)主要功能

    本系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了公路工程施工管理必需的各種專業(yè)功能，而且還具有強(qiáng)大的GIS功能。具體功能如圖 1所示：

圖1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

(1) 視圖子系統(tǒng)。通過基于GIS的可視化平臺(tái)，形象生動(dòng)地查詢工程的各項(xiàng)計(jì)量、支付、計(jì)劃、進(jìn)度及變更數(shù)據(jù)。其主要功能有：①計(jì)量支付查詢：各工程實(shí)體及標(biāo)段的計(jì)量支付信息查詢；②計(jì)劃進(jìn)度查詢：各工程實(shí)體及標(biāo)段的計(jì)劃進(jìn)度信息查詢；③變更信息查詢：各工程實(shí)體及標(biāo)段的變更信息查詢；④設(shè)計(jì)信息查詢：主體工程實(shí)體的設(shè)計(jì)信息、路線平、縱、橫設(shè)計(jì)資料的查詢。

(2)地圖操作子系統(tǒng)。在工程建設(shè)過程中，屬性數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)會(huì)隨著工程的進(jìn)展不斷發(fā)生變化，這就需要對(duì)系統(tǒng)的信息及時(shí)進(jìn)行更新，包括工程建設(shè)的進(jìn)度、質(zhì)量和資金等報(bào)表的更新；施工現(xiàn)場地形、地貌的變化數(shù)據(jù)的更新等。系統(tǒng)可以根據(jù)工程的進(jìn)展隨時(shí)對(duì)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充和更新，客戶端通過連接數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，調(diào)用數(shù)據(jù)庫中的圖形數(shù)據(jù)，生成新的圖元，系統(tǒng)可以根據(jù)工程的進(jìn)展對(duì)圖元進(jìn)行增、刪、改和存的編輯。通過數(shù)據(jù)庫中的坐標(biāo)信息，用對(duì)應(yīng)的符號(hào)樣式和標(biāo)注樣式，在電子地圖上生成圖元，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫更新和地圖更新的同步。

 (3) GIS工具子系統(tǒng)。通過縮放、移動(dòng)、鷹眼等工具，快速對(duì)目前的施工信息進(jìn)行全面了解和細(xì)部查看；該子系統(tǒng)還提供了多種查詢工具，包括放大查詢、縮小查詢、設(shè)定范圍查詢、目標(biāo)查詢、SQL查詢、緩沖區(qū)查詢等，可以實(shí)現(xiàn)圖形到屬性、屬性到圖形的雙向查詢。

(4)進(jìn)度管理子系統(tǒng)。主要包括接收項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃的初始數(shù)據(jù)，生成項(xiàng)目需要的網(wǎng)絡(luò)圖，網(wǎng)絡(luò)圖提供在保證整個(gè)工程按期完工的情況下，所有工作的最早開工時(shí)間、最遲開工時(shí)間、最早完成時(shí)間、最遲完成時(shí)間以及自由時(shí)差和總時(shí)差。系統(tǒng)根據(jù)管理人員每天輸入的實(shí)際數(shù)據(jù)檢查相對(duì)滯后的分部分項(xiàng)工程，并可以對(duì)不滿足進(jìn)度要求的計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，通過更改施工工序或工藝等增減資源，繪制新的工程網(wǎng)絡(luò)圖來滿足施工需要^【5】。

(5)計(jì)量支付子系統(tǒng)。主要包括工程量計(jì)算模塊和支付模塊，工程量計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)了工程量計(jì)算工程和工程變更申請(qǐng)功能。支付模塊包括進(jìn)行月度中間計(jì)量及完工計(jì)量，生成期中計(jì)量證書、業(yè)主供材料供應(yīng)統(tǒng)計(jì)表、業(yè)主供材料扣款一覽表、中間支付證書、合同清單支付報(bào)表及合同清單支付報(bào)表匯總表等表單并建立計(jì)量支付單元臺(tái)帳。

(6)合同管理子系統(tǒng)。登記并簽署與建設(shè)項(xiàng)目相關(guān)的合同，登記并審批各合同的撥款通知書，對(duì)支付完成的合同進(jìn)行合同計(jì)算工作，瀏覽、查詢合同信息。首先按合同類別登記各合同，與合同相關(guān)的附件也可在此添加，合同簽署完畢后，可在此進(jìn)行撥款通知書的下發(fā)，撥款通知書按合同類別分為一般合同、標(biāo)段合同、征地合同三類，分別由不同的撥款通知書格式，合同全部支付完成后，可在此進(jìn)行合同結(jié)算。

(7)施工管理子系統(tǒng)。這個(gè)子系統(tǒng)包括五個(gè)主要功能模塊，包括技術(shù)管理模塊、質(zhì)量管理模塊、安全管理模塊、圖紙與設(shè)計(jì)變更管理模塊和工程資料管理模塊。技術(shù)管理主要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目過程中各階段的施工管理、施工技術(shù)、測量記錄和試驗(yàn)臺(tái)帳的記錄以及竣工驗(yàn)收資料等錄入、查詢、提交、審批和統(tǒng)計(jì)等功能，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)。質(zhì)量管理模塊包括質(zhì)量保證體系、質(zhì)量驗(yàn)收記錄、質(zhì)量保證措施和工程質(zhì)量處理記錄；安全管理模塊包括安全保證體系、安全保證措施、安全檢查記錄和安全事故處理；工程圖紙和設(shè)計(jì)變更模塊包括圖紙會(huì)審記錄、設(shè)計(jì)交底記錄、設(shè)計(jì)變更合同記錄和工程會(huì)議紀(jì)要。工程資料模塊包括工程施工過程中發(fā)生的各種存檔資料、技術(shù)交底和試驗(yàn)報(bào)告等資料。所以這些模塊必須能實(shí)現(xiàn)信息的錄入、查詢、提交、審批和統(tǒng)計(jì)等功能，并能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)，不同權(quán)限的用戶可以進(jìn)行不同層次的操作，從而實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)的信息交流和資源共享。

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)管理

公路工程信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)成圖形數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，它既要存儲(chǔ)、管理屬性數(shù)據(jù)，又要存儲(chǔ)、管理圖形數(shù)據(jù)。具體數(shù)據(jù)管理如圖2所示。                                    

圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理示意圖

2.2 圖形數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

對(duì)于圖形數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用MapInfo9.5中的圖表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)，所有圖層采用疊加方式合并在一個(gè)數(shù)據(jù)集中，MapInfo9.5中的地圖為常用的簡單結(jié)構(gòu)表（Table），表由字段和記錄組成，每個(gè)字段由字段名稱、數(shù)據(jù)類型組成；同時(shí)，表的每一條記錄對(duì)應(yīng)于圖形中的對(duì)象，可以做到圖表一致，同步處理。本系統(tǒng)中的圖形數(shù)據(jù)主要有：工程的設(shè)計(jì)圖紙、測量控制點(diǎn)分布圖、圖片等。系統(tǒng)主要利用MapInfo9.5的控件MapX5.0管理這些圖形數(shù)據(jù)^【6】。

2.3 屬性數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

對(duì)于屬性數(shù)據(jù)，主要用SQLServer2008來存儲(chǔ)。系統(tǒng)的屬性數(shù)據(jù)主要有：公路工程的屬性數(shù)據(jù)信息（業(yè)主，承包商、公路長度、寬度等）、路線的屬性數(shù)據(jù)信息、工程的工程量、工程材料等。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的主界面是一個(gè)可視化管理系統(tǒng)如圖3所示（以某公路工程平面圖、普通圖層為例）。系統(tǒng)以Windows Server 2008 為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，Windows XP 為客戶端操作系統(tǒng)。系統(tǒng)以MapInfo數(shù)據(jù)格式的圖形數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以SQLServer2008關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)屬性數(shù)據(jù)，利用GIS控件MapX5.0管理空間數(shù)據(jù)，同時(shí)以VB6.0為系統(tǒng)開發(fā)工具，以MapX5.0為系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開發(fā)。

圖3 系統(tǒng)主界面示意圖

通過GIS強(qiáng)大的功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量信息、支付信息、施工計(jì)劃信息、施工進(jìn)度信息、形象進(jìn)度計(jì)劃（構(gòu)造物進(jìn)度柱狀圖形表現(xiàn)）、橫斷面設(shè)計(jì)信息的可視化查詢等。如圖4 所示，

圖4 路面橫斷面設(shè)計(jì)信息的可視化查詢示意圖

4 結(jié)語

通過采用GIS技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，開發(fā)了公路工程管理信息系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)了“實(shí)用、可靠、先進(jìn)、統(tǒng)一、可擴(kuò)展”的原則。系統(tǒng)采用GIS技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了公路工程管理必需的各種功能，而且實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的查詢檢索、圖形處理等功能。該系統(tǒng)在廣州珠江某公路工程中安裝運(yùn)行后，已經(jīng)成為該公路工程管理中一項(xiàng)重要的管理平臺(tái)，推進(jìn)了管理的科學(xué)化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化。研究成果可以為類似公路工程管理信息系統(tǒng)的開發(fā)提供參考。