1 中交四航局广州南沙工程有限公司 广东广州 510230;2 中交四航局第二工程有限公司 广东广州 510000
摘要：当前，地理信息系统、网络、以及空间数据库等技术的高速发展为长江电子航道图的推广应用提供了技术基础。航道测绘作为长江航道维护的重要组成部分，为航道养护提供第一手资料。长江航道测绘成果数据同时为长江航道的规划、建设和保护提供重要资料。如何管理航道测绘成果资料，使得各相关单位部门能够高效地使用测量成果，从而进一步提升航道服务的效能，已成为一个急需解决的问题。
关键词：测绘成果；GIS；数据库
随着长江黄金水道建设的加快，以及长江航运的日益繁荣与航道整治建设的快速发展，对长江航道测量和航道信息化服务提出了更高的要求，建立“数字航道”已成为当前的热点问题。由于，长江航道测量数据管理的工作量大，涉及面广，连续性和时效性强，信息量和数据量非常大，在原有的数据管理方式和体制下，尽管构建了长江航道测绘成果资料管理系统，但难以充分发挥航道测量数据的效果。因此，在航道测绘成果数据库建立的基础上，基于GIS技术开发一套完善的长江航道测绘成果管理与应用系统，是长江航道测量面向社会提供现代化服务的迫切需要，也是实现长江“数字航道”的基础工作之一。
一、航道管理系统
1、航标遥测遥控系统。在部分区域局部署了该系统，但采用的航道基本数据较陈旧且长时间未更新，已出现图上信息与实际信息不符情况，系统未实现水位信息实时、自动更新显示；遥测数据未在电子航道图上显示。
2、航道电子地图管理系统。在省级和地区局建立了电子地图数据库及管理信息系统，但目前航道电子地图系统在所调研局并未广泛使用。
3、航道业务管理系统。系统实现了航道行政审批管理，如日常安全教育及检查，航道巡查、测量航标管理等，目前仅部分航道局在运行航道信息管理系统，可与其所辖航标与测绘所实现表格自动统计上报，业务档案管理等功能。
4、船闸管理信息系统。船闸管理信息系统处于试用阶段，只有部分水位信息能自动采集，有些水位信息还要手工输入，系统数据目前并未在航道电子地图系统中应用。
二、航道测绘系统结构与功能设计
长江航道测绘成果管理与应用系统可划分为3个层次:
1)数据库存储层: 主要是对航道影像数据、航道地形数据和其他各种专题数据和资料处理后入库进行高效存储，以便快速有效获取需求信息。
2)数据库管理系统: 主要是实现数据的查询、分析、导入、导出等功能。
3)数据应用层: 在数据管理的基础上实现航道数据的各种应用。
目前，测绘成果管理与应用系统主要包括航道测绘基础数据库、数据库管理系统分析、中游航道测量调度快速反应与决策支持应用系统。长江航道测绘基础数据库由空间数据库与非空间数据库组成。空间数据库主要包括航道高程点等基础地理信息数据、航道测图历史数据、三维地形数据，非空间数据库包括地理相关属性数据、辅助决策支持数据以及航道测量元数据等。数据库管理系统以商用数据库系统平台与GIS 平台技术为基础，实现空间数据与属性数据的存储、访问与查询; 应用系统则是以航道测绘空间数据库为基础，通过长江航道信息网络实现测量数据的远程调度和应用，扩展以测量数据为基础的各项业务应用的范围和管理能力。如:中游航道测量调度快速反应与辅助决策支持系统利用相关测量设备资源，通过深入分析中游重点浅险航道的河床地形变化，综合航道水位变化信息，利用积累的航道测量成果数据，分析航道的变化趋势，对碍航区域及时预警，查询相应测量资源并进行合理调度，为保障中游航道安全提供保障; 航道三维模拟分析系统则围绕长江航道测绘基础空间数据库中的测量数据，实现航道三维建模的深层次分析与应用等。
三、航道测绘系统实现关键技术
1、航道测绘基础空间数据库的建立。长江航道测绘基础空间数据库中基础地理信息数据库和航道测图历史数据库中存储的是航道高程点、浮标点、等高线、横断面等信息，三维地形数据库存储的是DEM数据，属性数据库包括航道控制点以及地物、地形的相关属性信息，航道测量元数据库存储的则是每次数据入库的信息。如图。
空间数据库管理平台采用Oracle11g+ArcSDE10，通过ArcSDE进行空间数据的访问与交互、多用户并发控制、版本控制以及长事务处理; 采用GeoDatabase作为空间数据模型。在数据库中，基本属性相同的同类数据存储在一个要素类中(FeatureClass)，如房屋、桥梁、高程点、等高线等分成不同类数据;不同批次的同类数据也存储在一个要素类中，区别它们仅仅是通过入库过程赋予的入库编号。这种逻辑上分开、物理上一致的存储方式有利于提高数据库的利用效率和降低数据冗余。当然，这些分类并不是固定的，用户可以根据某些数据的特殊属性将这些数据归为一类。如在桥梁数据中，可以根据其用途的不同将桥梁分为铁路桥、公路桥等，有利于提高数据组织的灵活性，便于数据的管理。同时，在数据库中，通过时间属性将数据分为现势数据库和历史数据库进行管理，现势数据库存储的是当前某一区域的最新数据，而历史数据库则存储这一区域的不同时间段内的所有数据，既保证数据的时效性，又保证了数据的完整性。
2、航道测绘成果管理应用系统实现技术。航道测绘基础空间数据管理系统的目标是实现基于测量数据中心的网络化数据库建库和管理，包括以GIS平台为基础，实现航道测绘基础空间数据的建库、管理、更新等操作，实现航道测绘成果的全面数据库管理，为航道测绘成果的应用服务提供数据基础。航道测绘空间数据管理系统采用B/S ( 浏览器/服务器)、C/S(客户机/服务器)的混合架构，其中C/S架构的系统，主要实现数据的检查、入库、以及数据的查询、导出、备份、恢复、空间分析等功能。系统包括以下模块:数据入库、现势库数据管理、历史库数据管理、栅格数据管理、元数据管理、系统管理等。B/S架构为航道测绘基础空间数据查询系统，部署在长江航道测量中心，授权用户通过浏览器进行访问，B/S系统的数据源是C/S系统发布的地图文档，通过这些地图文档实现对数据的查询、浏览、分析、上传下载等功能。航道测绘基础空间数据库建库管理C/S系统采用VisualStudio2008+ArcEngine10作为开发平台，开发语言为C#;B/S架构的空间数据查询系统采用FLEX为开发语言，航道测绘基础空间数据库建库管理系统的核心功能是数据入库，数据入库通过基本流程的菜单功能实现，包括编码转换、数据检查、数据入库、数据入库后检查。在数据入库功能实现中，系统采用多线程技术，有效保证多个用户同时进行入库操作的数据正确性，用户还可以自定义空间信息检查或属性信息检查项目与检查精度。此外，系统通过时间属性查询现势数据和历史数据，用户可以查看最新数据，也可以将某个区域的不同时间段内的数据进行对比分析。
在分析航道测绘成果数据的基础上，研究了数据库的设计方案，进行了数据的组织设计，开发了基于ArcGIS和Oraele数据库平台的航道测绘成果数据库。系统建成后为航道测绘成果数据的统一管理和使用提供有力保障，为航道规划、建设、养护、保护等工作提供数据基础。有利于航道空间信息资源的整合，提高航道基础数据的利用效率。
参考文献：
[1]陈仲．航道地理信息数据库的设计与研究[D]．重庆：重庆交通大学，2012，4．
[2]郭成晨．我国GIS产业发展面临的挑战和对策[J]．中国测绘报，2013，8（26）：03．
[3]陈肖磊．GIS 技术的研究现状及未来发展趋势[J]．国土资源信息化，2013，3．
论文作者:张建喜1,张万里2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/15
标签：航道论文; 数据论文; 长江论文; 数据库论文; 基础论文; 测量论文; 系统论文; 《防护工程》2018年第36期论文;