应用于城市综合管线系统的动态网络结构智能建模及处理 方法 技术领域 本发明涉及到一种在市政、 城市规划及测绘等行业进行综合管线数据资源动态智 能建模与处理管理的方法， 尤其是为了更好的管理和处理城市管网空间数据资源， 包括非 空间数据模型和空间数据模型， 对传统建模和处理方法进行了优化和抽象化设计的方法， 具体地说是一种应用于城市综合管线系统的动态网络结构智能建模及处理方法。
背景技术
目前国内外比较流行的空间数据建模方法主要是采用第三方 GIS 平台软件进 行建库， 只解决了空间数据的以文件或数据库方式的存储问题 ( 比如采用 AutodeskMap/ ArcGis/Mapinfo 等平台 )， 即建好库的空间数据没有对这种复杂的关系进行自动识别和判 断的能力。所以当用户需要实施一个基础空间数据模型的管理信息系统时， 除了根据 GIS 平台软件创建基本的图层外， 要实现复杂的空间关系等高级功能， 比如对矢量图层以及之 间建立约束关系、 空间关系 ； 就需要使用平台的接口进行二次开发实现， 这本身就增加了客 户解决方案的时间成本和财务成本 ； 而且后续维护还需要投入技术服务成本进行升级更 新。
当前的空间数据建模方法只是利用了目前关系数据库系统中数据表的基本特性， 支持基本的数据类型和空间几何类型 ； 与系统业务功能及外部服务不能灵活的建立接口关 系。不能满足客户空间数据资源管理的需要。管线网络处理一般包括断面处理、 连通处理、 爆管处理等， 常规的处理方法一般是只考虑网络拓扑结构， 回路情况等， 很少从空间包含关 系等管网业务实际情况来综合考虑。 发明内容 本发明的目的是针对传统建模方法中的单一性、 数据模型管理以及二次开发的复 杂性的问题， 提出的一种能比较好地解决城市基础信息资源建模， 特别是市政、 规划及测绘 等行业中应用于城市综合管线系统的动态网络结构智能建模及处理方法。
本发明的技术方案是 ：
一种应用于城市综合管线系统的动态网络结构智能建模及处理方法， 它包括以下 步骤 ：
步骤一 ： 建立城市综合管线业务模型 ；
步骤二 ： 建立城市综合管线各业务模型之间的关系 ：
步骤三 ： 建立城市综合管线系统中综合管线业务模型数据模板 ： 所述的综合管线 业务模型数据模板用于批量生成综合管线业务模型对象数据， 该综合管线数据模板包括若 干个具有相关关系的业务模型的属性， 这些属性在模板中批量输入或自动从关联对象拷 贝；
步骤四 ： 建立综合管线各业务模型的索引、 代码 ： 综合管线的各业务模型均具有
唯一识别或分类特征的索引或代码， 各业务模型以前缀加自动序列编号， 来自动生成该唯 一属性值， 其中前缀为若干属性的组合， 包括具有相关关系的几何基本模型的属性 ；
步骤五 ： 建立综合管线各业务模型的符号化动态关系 ： 包括主要要素和子要素， 以及要素变化的条件的设定， 主要要素的符号化即指对几何线段颜色、 粗细的区分， 对几何 面的边框颜色、 边框粗细， 填充颜色， 透明度的区分 ；
其中主要要素是对综合管线各业务模型对象的渲染， 控制基本模型对象在地图上 的显示样式 ； 综合管线基本模型的空间几何类型包含点、 线和面， 对应到地图上则显示样式 为几何线段和几何面 ；
子要素由主要要素扩展而来， 一个主要要素附加多个子要素 ； 即每个综合管线业 务模型都定义了多个空间几何类型为点的标签对象， 它存在于综合管线对象附近， 实现地 图上对综合管线业务模型对象的标注 ；
步骤六 ： 建立综合管线各业务模型服务接口模块 ： 该服务接口包括管线资源服务 接口， 模型信息服务接口， 模型编辑服务接口， 网络关系服务接口， 模型定义服务接口， 动态 符号化服务接口， 模型业务信息服务接口， 网络运行情况服务接口 ；
步骤七 - 一 ： 在八种综合管线对象基本模型的内部均开放如步骤六所述的服务接 口， 在主流 CAD/GIS 客户端平台上， 通过 Web Services 调用上述服务接口， 进行综合管线设 计与信息维护、 空间查询和专题处理 ； 显示解析结果数据 ； 步骤七 - 二 ： 综合管线系统网络拓扑处理方法 ： 管线网络处理包括断面处理、 连通 处理和爆管处理， 根据网络节点即管线井、 网络连接线即管线的空间分布情况， 以及采用多 次递归的方法来统计要检索的各综合管线业务模型状态信息。
本发明的步骤一中， 综合管线系统空间数据资源包括各种形状、 尺寸规格的污水 管线、 雨水管线、 一般阀门井、 仪表设施、 排水泵站、 溢水阀门、 渗水阀门、 污水处理厂 ； 所述 的综合管线业务模型对象包括 ： 污水管线， 雨水管线， 管线井信息， 一般管线井设施， 排水泵 站， 溢水阀门井， 渗水阀门井， 污水入口点， 污水处理厂， 排水区域 ：
污水管线为各种市政污水管线信息， 包括生活、 工业污水管线， 主要属性有排水系 统、 材料、 长度、 直径、 起始高程、 埋深和铺筑年份的业务属性， 空间几何类型为线或多线段， 包括带弧的线段 ；
雨水管线为城市雨水管线信息， 主要包括有排水系统、 材料、 长度、 直径、 起始高 程、 埋深、 建设年份的业务属性， 空间几何类型为线或多线段， 包括带弧的线段 ；
管线井信息为所有管线井设施的公共属性信息， 包括材料、 形状、 地理坐标、 高程、 建设年份的业务属性， 不保存空间几何数据， 空间几何类型为无几何 ；
一般管线井设施为一般的管线井设施信息， 包括排水系统、 长度、 直径、 起始高程、 铺筑年份的业务属性， 空间几何类型为点 ；
排水泵站为泵站阀门设备信息， 包括高水位、 低水位、 压力、 最大容积的业务属性， 空间几何类型为点 ；
溢水阀门井为溢水阀门设备信息， 包括水位、 流量、 频度的业务属性， 空间几何类 型为线或多线段， 包括带弧的线段 ；
渗水阀门井为渗水阀门设备信息， 包括水位、 流量、 频度、 渗水控制面积、 宽度、 长 度的业务属性， 空间几何类型为线或多线段， 包括孤岛和带多段弧的线段为边界的复杂面
对象 ； 污水入口点是连接其他进户管线的缓冲点， 包括类别、 建设年份、 距离、 流量限额 的业务属性， 空间几何类型为点 ；
污水处理厂为污水处理厂的属性、 几何信息， 包括占地面积、 长度、 宽度、 建设年份 的业务属性， 空间几何类型为面或多面， 包括孤岛的复杂多面体 ；
排水区域为各种市政污水管线信息， 包括排水系统、 长度、 直径、 起始高程、 铺筑年 份的业务属性， 空间几何类型为面或多面， 包括孤岛的复杂多面体 ；
所述的综合管线系统空间数据资源包括生活污水管线、 工业污水管线、 雨水管线、 混合污水管线、 通用管线井、 排水泵站、 污水处理厂。
本发明的步骤一中， 所述的综合管线业务模型都是空间几何对象， 创建为空间数 据库对象并保存到空间关系数据库中时， 包括空间几何属性字段和若干不同数据类型的一 般属性字段。
本发明的步骤三中， 业务模型属性的数据类型包括一般数据库类型和扩展的数据 类型 ； 扩展的数据类型包括操作用户、 字典域， 空间域、 业务属性。
本发明的步骤三中， 所述的类似规划标准的综合管线指在综合管线设计阶段， 某 一个区域的综合管线含有多个一般属性值相近的综合管线中心线， 综合管线中心线中又包 含一般属性值相近的规划综合管线面， 这些规划到路面有一般属性值相近的若干综合管线 明细。
本发明的步骤五中， 要素符号变化条件为如下四个方面中的一个或多个 ：
根据起始管线井的关键特性确定管线的相关属性、 标注内容 ；
根据管线井的高程和水位来确定的管线最初的流向符号和旋转角度 ；
根据管线井阀门设备的压力差来确定的管线运行的实时流向符号和旋转角度 ；
根据管线井的压力范围来定义阀门设备状态符号的实时表现形式。
本发明的步骤六中， 综合管线模型数据的业务应用通过调用所有对外开放的接口 功能来实现。
本发明的步骤七 - 一中， 空间数据模型是所有服务接口的基础 ； 地图目录服务接 口和模型信息服务接口是检索浏览地图数据的基础服务 ； 模型编辑服务接口响应客户端对 具体模型对象的修改和更新并保存到数据库， 支持地图编辑 ； 模型符号化服务接口对外提 供模型对象符号化定义信息 ； 模型业务信息服务接口是所有属性查询统计、 专题数据处理 的基础性服务 ； 模型定义服务接口和模型关系服务接口是空间数据模型的属性接口， 用于 系统内部使用， 一般不对外提供服务。
本发明的步骤七 - 二中，
首先要统计综合管线系统的空间分布情况 ； 以供出方向的主线路为总线， 统计总 线的方向， 以及所连接的不同方向管线的管线井， 统计回路方向的所有管线及管线井， 以及 汇聚在同一管线井方向不同的管线 ；
管线网络断面处理 ： 采用递归的方法遍历所有与处理的纵、 横断面空间相交的管 线、 管线井、 排水区域 ； 根据所有交点的压力、 高程数据快速生成处理图表 ； 所述的管线包 括部分相交、 完全相交、 空间连接三种情况 ； 所述的管线井包括一般管线井设施、 排水泵站、 溢水阀门井、 渗水阀门井 ；
管线网络连通处理 ： 采用递归的方法遍历所有管线井， 包括一般管线井设施、 排 水泵站、 溢水阀门井、 渗水阀门井， 查询所有连接管线， 包括污水管线、 雨水管线的方向是否 汇聚于该点的情况， 如果所有管线的流向都是朝向该点或所有管线都无流向标志， 输出告 警信号即网络在此点不通 ； 爆管处理 ： 采用递归的方法统计网络中有几何类型为面的管线 井， 包括一般管线井设施、 排水泵站、 溢水阀门井、 渗水阀门井， 渗水面积超过额定值时， 认 定为已经发生爆管， 输出告警信号 ； 渗水范围内空间相交的管线的压力差或水位差都为正， 则已经发生爆管， 输出告警信号 ； 统计所有几何类型为点的管线井， 如果连接管线中压力差 或水位差都为正， 则网络不通， 极有可能发生爆管， 输出告警信号。
本发明的有益效果 ：
本发明提供的建模及处理方法， 达到了城市空间数据资源特别是综合管线建模建 库管理的灵活性、 统一性， 可以快速的创建各种综合管线空间及非空间数据模型， 能够综合 性地处理管网的运行状态情况， 可以为市政管理者提供比较准确地决策依据， 很好地满足 了城市信息化管理中对于综合管线信息资源的有效管理， 具有很大的推广意义。
本发明综合管线动态网络建模及处理方法是为了建立一个灵活的具有通用性质 的空间数据建模平台而设计， 可以一次性定制具有多种属性的信息包括基本数据类型、 自 定义类型 ( 数据域、 操作用户、 地理对象等等 )， 而且能和业务管理功能、 其他地理图层自动 产生关联关系。 这种业务模型包含了一个或多个地理图层的数据信息、 空间几何类型、 之间 相关约束关系和空间关系。 采用本发明的建模及处理方法可以快速构建出一个能够有效地对业务数据进行 有效管理和决策处理的空间信息化系统 ； 使客户端系统更大程度地脱离了对关系数据库定 义的依赖， 可以使客户端系统更多地专注于对业务逻辑的深度挖掘处理 ； 对空间管网数据 的处理提高了处理效率以及准确性， 同时减少对第三方 GIS 平台软件依赖程度， 降低地理 信息系统建设单位的建设投资成本 ； 减少系统建设的周期和后期技术维护的服务成本。
附图说明 图 1 是本发明的流程图。
图 2 是本发明的模型元数据内部关系示意图。
图 3 是本发明的模型对象之间的关系示意图。
图 4 是本发明实施例的模型对象之间关系示意图 ： 在市政地理信息系统中定义 污水管线、 雨水管线、 管线井信息、 一般管线井设施、 污水入口点、 管线检修记录等对象的关 系。
图 5 是本发明实施例的模型符号化东台关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图 1 所示， 一种应用于城市综合管线系统的动态网络结构智能建模及处理方 法， 它包括以下步骤 ：
步骤一 ： 对城市综合管线系统空间数据资源进行抽象， 创建综合管线业务模型对 象： 所述的综合管线系统空间数据资源包括各种形状、 尺寸规格的污水管线、 雨水管线、 一般阀门井、 仪表设施、 排水泵站、 溢水阀门、 渗水阀门、 污水处理厂等 ； 所述的综合管线业 务模型对象包括 ： 污水管线 (PS_WSGX)， 雨水管线 (PS_YSGX)， 管线井信息 (PS_GXJ)， 一般 管线井设施 (PS_YBGXJ)， 排水泵站 (PS_PSBZ)， 溢水阀门井 (PS_YSFMJ)， 渗水阀门井 (PS_ SSFMJ)， 污水入口点 (PS_RKD)， 污水处理厂 (PS_WSCLC)， 排水区域 (S_PSQY) ；
步骤二 ： 建立城市综合管线各业务模型之间的关系 ： 综合管线业务模型从网络结 构上看也是一个网络模型， 因为所有管线都是通过一到两个管线井来连接， 形成一个封闭 或半封闭的网络， 这样的好处是因为管线内水是流动的， 有不同的方向性， 管线网络是流通 的， 针对每一条管线或管线井的操作都会影响其他的管线或管线井， 所以要在一开始建模 时定义好这种网络关系， 后期可以根据网络业务规则来规范设计和检索处理管线专题信 息； 因此定义以上几种管线业务模型之间的关系如下 ：
一条污水管线或雨水管线由一个或多个管线井 ( 包括一般管线井设施、 排水泵 站、 溢水阀门井、 渗水阀门井等 ) 连接， 为 1 ∶ n 关系 ；
管线井信息 (PS_GXJ) 井包括， 一般管线井设施 (PS_YBGXJ)， 排水泵站 (PS_PSBZ)， 溢水阀门井 (PS_YSFMJ)， 渗水阀门井 (PS_SSFMJ)， 管线井信息与它们都是 1 ∶ 1 唯一约束 关系 ；
从污水处理厂 (PS_WSCLC) 在空间可以延伸出多条污水管线 (PS_WSGX)， 为1∶n 关系 ；
一条污水管线或雨水管线上会有多个污水入口点 (PS_RKD)， 为 1 ∶ n 关系， 空间上 也是存在关系 ；
排水区域 (S_PSQY) ； 从空间上看可以包含多条污水管线 (PS_WSGX) 或雨水管线 (PS_YSGX)， 空间包含关系 ；
步骤三 ： 建立城市综合管线系统中综合管线业务模型数据模板 ： 所述的综合管线 业务模型数据模板主要用于批量生成具有类似市政管线设计标准的综合管线业务模型对 象数据， 该综合管线数据模板包括若干个具有相关关系的业务模型的属性， 这些属性在模 板中批量输入或按照设定的规则自动从关联对象拷贝 ；
步骤四 ： 建立综合管线系统业务模型索引、 代码维护 ： 综合管线业务模型的具体 数据具有严格的定义， 索引或代码， 包括具有唯一约束的定义或特定范围值内具有唯一约 束的定义 ； 即综合管线业务模型具有唯一识别或分类特征的索引或代码， 它们以指定的前 缀加自动序列编号， 来自动生成该唯一属性值， 其中前缀为若干属性的组合， 包括具有相关 关系的几何基本模型的属性 ；
污水管线和雨水管线都以 “起点代码 + 终点代码 + 流向代码” 定义为唯一索引 ；
所有管线井 ( 包括一般管线井设施、 排水泵站、 溢水阀门井、 渗水阀门井等 ) 都可 以 “材料 + 直径 + 形状 + 序列编码” 或者管线井代码定义为唯一索引 ；
污水处理厂 (PS_WSCLC) 以 “单位组织代码” 或者 “行政区代码 + 专业代码” 为唯 一索引 ；
步骤五 ： 建立综合管线各业务模型的符号化动态关系 ： 针对管线系统中管线的流 通性特点， 动态符号化定义不同于其他行业的空间数据符号化定义， 因为管线在设计时高 程以及在运行时网络中的流向、 压力等参数是可能随时变化的， 那么符号化表现就需要能 够及时的表现在客户地图界面， 这就需要一套动态的符号化规则来实现， 这是本方法的特色之一， 而其他行业的空间数据符号化主要是对静止条件下符号化表现来定义的， 灵活性 要差一点 ；
其中主要要素是对综合管线业务模型对象的渲染定义， 控制基本模型对象在地图 上的显示样式 ； 综合管线基本模型的空间几何类型包含点 (Point)、 线 (Line/MultiLine) 和面 (Polygon/MultiPolygon)， 对应到地图上则显示样式为几何线段和几何面 ；
它包括对主要要素和子要素的定义， 以及要素变化的条件规则的设定， 主要要素 的符号化定义即指对几何线段颜色、 粗细的定义， 对几何面的边框颜色、 边框粗细， 填充颜 色， 透明度的定义 ；
子要素由主要要素扩展而来， 一个主要要素附加多个子要素 ； 即每个综合管线业 务模型都定义了多个空间几何类型为点的标签对象， 它存在于综合管线对象附近， 实现地 图上对综合管线业务模型对象的标注 ； 标注内容包括综合管线车辆行驶方向、 路名和路长 ； 子要素定义包括标注内容显示的字体、 颜色、 大小、 旋转角度、 离被标注对象的偏移量 ；
要素符号变化规则的设定是管线网络模型特有的功能之一， 包括如下规则 ：
●根据起始管线井的关键特性比如材料、 直径来确定管线的相关属性、 标注内 容；
●根据管线井的高程和水位来确定的管线最初的流向符号和旋转角度 ； ●根据管线井阀门设备的压力差来确定的管线运行的实时流向符号和旋转角度； ●根据管线井的压力范围来定义阀门设备状态符号的实时表现形式等。
步骤六 ： 综合管线系统业务模型服务接口定义 ： 该服务接口包括管线资源服务接 口 (Resources Service)， 模型信息服务接口 (Information Service)， 模型编辑服务接 口 (EditingService)， 网络关系服务接口 (Network Links Service)， 模型定义服务接口 (Sewer DefinitionService)， 动态符号化服务接口 (Dynamical Presentation Service)， 模 型 业 务 信 息 服 务 接 口 (Information Services)， 网 络 运 行 情 况 服 务 接 口 (Network Status Service) ；
步骤七 - 一 ： 综合管线系统业务模型智能空间数据模型的使用 ： 八种综合管线对 象基本模型的内部均实现并开放了如步骤六所述的服务接口， 在主流 CAD/GIS 客户端平台 上， 通过 Web Services 调用上述服务接口， 进行综合管线设计与信息维护、 空间查询和专题 处理 ； 显示解析结果数据。
步骤七 - 二 ： 综合管线系统网络拓扑处理方法 ： 管线网络处理一般包括断面处理、 连通处理、 爆管处理等， 本方法区别于常规的处理方法， 除了优先考虑网络的拓扑结构情况 外， 还根据网络节点 ( 管线井 )、 网络连接线 ( 管线 ) 的空间分布情况， 以及采用多次递归的 方法来统计要检索的管线及管线井的状态信息。主要步骤如下 ：
●在本方法定义的网络模型中， 管线井既有几何类型为点， 也有几何类型为面的， 所以管线井 ( 包括一般管线井设施、 排水泵站、 溢水阀门井、 渗水阀门井等 ) 与管线 ( 包括 污水管线、 雨水管线等 ) 的空间关系不仅有空间连接， 也有空间包含或者空间相交的关系， 所以首先要统计管网空间分布情况 ；
●以供出方向的主线路为总线， 统计总线的方向， 以及所连接的不同方向管线的 管线井， 统计回路方向的所有管线及管线井， 以及汇聚在同一管线井方向不同的管线 ；
●处理管线网络连通情况时采用递归的方法遍历所有管线井 ( 包括一般管线井 设施、 排水泵站、 溢水阀门井、 渗水阀门井等 )， 查询所有 ( 或是否存在 ) 连接管线 ( 包括污 水管线、 雨水管线等 ) 方向是否汇聚于该点的情况， 如果有输出告警信号 ；
●处理爆管情况时， 采用递归的方法统计网络中有几何类型为面的管线井 ( 包括 一般管线井设施、 排水泵站、 溢水阀门井、 渗水阀门井等 )， 渗水面积超过额定值时系统应该 为已经发生爆管， 要输出告警信号 ；
●渗水范围内空间相交的管线的压力差或水位差都为正， 则已经发生爆管， 要输 出告警信号 ；
●统计所有几何类型为点的管线井， 如果连接管线中压力差或水位差都为正， 则 网络不通， 极有可能发生爆管。
本发明的综合管线业务模块包括中 ：
污水管线 (PS_WSGX) 描述了各种市政污水管线 ( 比如生活、 工业污水 )， 主要属性 有排水系统、 材料、 长度、 直径、 起始高程、 埋深、 铺筑年份、 等业务属性， 空间几何类型为线 或多线段 Line/MultiLine/Curve， 包括带弧的线段 ；
雨水管线 (PS_YSGX) 描述了城市雨水管线， 主要属性有排水系统、 材料、 长度、 直 径、 起始高程、 埋深、 建设年份等业务属性， 空间几何类型为线或多线段 Line/MultiLine/ Curve， 包括带弧的线段 ； 管线井信息 (PS_GXJ) 描述了所有管线井设施 ( 比如各种阀门井、 泵站等 ) 的公共 属性信息， 主要是考虑到数据库冗余， 所以抽象为一个公共数据模型， 其属性有材料、 形状、 地理坐标、 高程、 建设年份等业务属性， 不保存空间几何数据， 空间几何类型为无几何 ；
一般管线井设施 (PS_YBGXJ) 描述了一般的管线井设施 ( 比如一般的管线井仪表 设备、 管线三通、 多通等 )， 主要属性有排水系统、 长度、 直径、 起始高程、 铺筑年份等业务属 性， 空间几何类型为点 (Point) ；
排水泵站 (PS_PSBZ)、 描述了泵站阀门设备信息， 主要属性有高水位、 低水位、 压 力、 最大容积等业务属性， 空间几何类型为点 (Point) ；
溢水阀门井 (PS_YSFMJ)、 描述了溢水阀门设备信息， 主要属性有水位、 流量、 频度 等业务属性， 空间几何类型为线或多线段 Line/MultiLine/Curve， 包括带弧的线段 ；
渗 水 阀 门 井 (PS_SSFMJ)、 描 述 了 渗 水 阀 门 设 备 信 息， 主 要 属 性 有 水 位、 流 量、 频 度、 渗 水 控 制 面 积、 宽 度、 长 度 等 业 务 属 性， 空 间 几 何 类 型 为 线 或 多 线 段 Polygon/ MultiPolygon， 包括孤岛和带多段弧的线段为边界的复杂面对象 ；
污水入口点 (PS_RKD) 不同于一般的管线井点， 它没有设备放置， 只是连接其他进 户管线的缓冲点， 主要属性有类别、 建设年份、 距离、 流量限额等业务属性， 空间几何类型为 点 (Point) ；
污水处理厂 (PS_WSCLC) 描述了污水处理厂 ( 比如生活、 工业污水 ) 的属性、 几何 信息， 主要属性有占地面积、 长度、 宽度、 建设年份等业务属性， 空间几何类型为面或多面 (Polygon/MultiPolygon)， 包括孤岛等复杂多面体 ；
排水区域 (PS_PSQY)。描述了各种市政污水管线 ( 比如生活、 工业污水 )， 主要 属性有排水系统、 长度、 直径、 起始高程、 铺筑年份等业务属性， 空间几何类型为面或多面 (Polygon/MultiPolygon)， 包括孤岛等复杂多面体 ；
所述的综合管线系统空间数据资源包括生活污水管线、 工业污水管线、 雨水管线、 混合污水管线、 通用管线井、 排水泵站、 污水处理厂等。
本发明的步骤一中， 以上几种综合管线业务模块都是空间几何对象， 创建为空间 数据库对象并保存到空间关系数据库中时， 既包括空间几何属性字段， 也有若干不同数据 类型的一般属性字段 ；
本发明的步骤三中， 业务模型属性的数据类型既包括一般数据库类型， 也包括扩 展的数据类型 ： 操作用户、 字典域， 空间域， 业务属性等， 这些属性都与业务处理具有一定的 关系。
本发明的步骤三中， 所述的类似规划标准的综合管线指在综合管线设计阶段， 某 一个区域的综合管线含有多个一般属性值相近的综合管线中心线， 综合管线中心线中又包 含一般属性值相近的规划综合管线面， 同样这些规划到路面有一般属性值相近的若干综合 管线明细。
本发明的步骤六中， 综合管线模型数据的业务应用通过调用所有对外开放的接口 功能来实现。
本发明的步骤七 - 一中， 空间数据模型是所有服务接口的基础 ； 地图目录服务接 口和模型信息服务接口是检索浏览地图数据的基础服务 ； 模型编辑服务接口响应客户端对 具体模型对象的修改和更新并保存到数据库， 支持地图编辑 ； 模型符号化服务接口对外提 供模型对象符号化定义信息 ； 模型业务信息服务接口是所有属性查询统计、 专题数据处理 的基础性服务 ； 模型定义服务接口和模型关系服务接口是空间数据模型的属性接口， 用于 系统内部使用， 一般不对外提供服务。
具体实施时 ： 一种应用于城市综合管线系统的动态网络结构智能建模及处理方法， 它包括以下步骤 ： (1)、 对城市综合管线系统空间数据资源进行抽象， 创建综合管线业务模型对象 ： 所述的综合管线系统空间数据资源包括各种形状、 尺寸规格的污水管线、 雨水管线、 一般阀 门井、 仪表设施、 排水泵站、 溢水阀门、 渗水阀门、 污水处理厂等 ； 所述的综合管线业务模型 对象包括 ： 污水管线 (PS_WSGX)， 雨水管线 (PS_YSGX)， 管线井信息 (PS_GXJ)， 一般管线井设 施 (PS_YBGXJ)， 排水泵站 (PS_PSBZ)， 溢水阀门井 (PS_YSFMJ)， 渗水阀门井 (PS_SSFMJ)， 污 水入口点 (PS_RKD)， 污水处理厂 (PS_WSCLC)， 排水区域 (PS_PSQY) ；
以下表 1-7 为系统空间数据资源， 其中的七个业务模型的数据模型定义 ：
LENGTH 字段在存储数据时是自动计算当前几何要素的长度 ； 表1
LENGTH 字段在存储数据时是自动计算当前几何要素的长度 ； 表2
X_COORD 字段在存储数据时是自动计算当前管线点的 X 坐标 ； Y_COORD 字段在存储数据时是自动计算当前管线点的 Y 坐标 ； 表3
表4
表5
表6
表7
(2)、 综合管线业务模型网络关系定义 ： 综合管线业务模型从网络结构上看也是一 个网络模型， 因为所有管线都是通过一到两个管线井来连接， 形成一个封闭或半封闭的网 络， 这样的好处是因为管线内水是流动的， 有不同的方向性， 管线网络是流通的， 针对每一 条管线或管线井的操作都会影响其他的管线或管线井， 所以要在一开始建模时定义好这种 网络关系， 后期可以根据网络业务规则来规范设计和检索处理管线专题信息 ； 因此定义以 上几种管线业务模型之间的关系如下 ：
一条污水管线或雨水管线由一个或多个管线连接， 为 1 ∶ n 关系 ；
管线井信息 (PS_GXJ) 井包括， 一般管线井设施 (PS_YBGXJ)， 排水泵站 (PS_PSBZ)， 溢水阀门井 (PS_YSFMJ)， 渗水阀门井 (PS_SSFMJ)， 管线井信息与它们都是 1 ∶ 1 唯一约束 关系 ；
从污水处理厂 (PS_WSCLC) 在空间可以延伸出多条污水管线 (PS_WSGX)， 为1∶n 关系排水区域 (S_PSQY) ； 从空间上看可以包含多条污水管线 (PS_WSGX) 或雨水管线 (PS_ YSGX)， 空间包含关系 ；
在各种信息系统中， 各种模型对象通常是具有各种复杂关系的， 主要包括 1 对 1， 1 对多， 强制约束类型， 非强制类型 ； 模型元数据内部关系见图 2。模型对象之间关系定义见 图 3。例如在市政地理信息系统中定义污水管线、 雨水管线、 管线井信息、 一般管线井设施、 污水入口点、 管线检修记录等对象的关系 ： 如图 4 所示。 在系统使用的过程中就可以自动根 据这些关系从纵向、 横向来检索同类业务的模型的数据， 这是目前其他主流空间数据关系 管理系统中所没有实现的。
在市政业务人员一般直接操作的都是管线基本属性信息、 管线井、 检修记录信息 等数据， 所以一些连接点的属性、 排水管线与其他对象相交范围等信息可以通过模型关系 来直接获得。 所以从空间几何关系和数据库关系可进一步看出用我们的方法定义的模型间 关系 ：
当然这个关系前端使用者是看不到的， 这个约束关系就在数据库的底层工作， 起 到从结构稳定性上来确保模型数据的正确性。
(3)、 综合管线系统中综合管线业务模型数据模板定义 ： 所述的综合管线业务模型
数据模板主要用于批量生成具有类似规划标准的综合管线业务模型对象数据， 该综合管线 数据模板包括若干个具有相关关系的业务模型的属性， 这些属性在模板中批量输入或按照 设定的规则自动从关联对象拷贝 ；
在管理各种模型的数据时， 使用模板管理是一种极其方便的方法， 这是本方法中 比较特色的功能之一， 特别是在批量管理业务模块的所有模型数据时根据对象的 1 对 1， 1 对多等关系， 可以同时生成、 更新一条 / 多条、 一批 / 多批数据。
比如在市政管网地理信息系统中定义一组管网模型的相关模板 ：
●一个埋深 4 米的管线井 ；
■对应两条材料为水泥管道、 直径为 300 毫米， 规划长度为 100 米的排水管线 ；
◆排水管线有四个污水入口， 距离分别为间隔 4 米 ； 这一组模板数据可以同时使 用， 在系统建库或者管线设计时如果有类似上述属性要求用来批量生成业务数据， 这也是 目前国内所有空间数据模型定义或市政管理系统所没有实现的。
比如 ： 市政设计人员要在某一区域连续制作管网图， 而且都有一定的共性 ( 比如 规划标准相同 )， 那么就可以使用本模型的模板制作方法， 批量产生这些数据。然后根据需 要修改几何图形或者其他属性信息。
(4)、 综合管线业务模型索引、 代码维护 ： 综合管线业务模型的具体数据具有严格 的定义， 索引或代码， 包括具有唯一约束的定义或特定范围值内具有唯一约束的定义 ； 即综 合管线业务模型具有唯一识别或分类特征的索引或代码， 它们以指定的前缀加自动序列编 号， 来自动生成该唯一属性值， 其中前缀为若干属性的组合， 包括具有相关关系的几何基本 模型的属性 ；
污水管线和雨水管线都以 “起点代码 + 终点代码 + 流向代码” 定义为唯一索引 ；
所有管线井都可以 “材料 + 直径 + 形状” 或者管线井代码定义为唯一索引 ；
污水处理厂 (PS_WSCLC) 以 “单位组织代码” 或者 “行政区代码 + 专业代码” 为唯 一索引 ；
(5)、 综合管线业务模型动态符号化定义 ： 综合管线系统业务模型符号化动态规则 定义 ： 针对管线系统中管线的流通性特点， 动态符号化定义不同于其他行业的空间数据符 号化定义， 因为管线在设计时高程以及在运行时网络中的流向、 压力等参数是可能随时变 化的， 那么符号化表现就需要能够及时的表现在客户地图界面， 这就需要一套动态的符号 化规则来实现， 这是本方法的特色之一， 而其他行业的空间数据符号化主要是对静止条件 下符号化表现来定义的， 灵活性要差一点 ；
其中主要要素是对综合管线业务模型对象的渲染定义， 控制基本模型对象在地图 上的显示样式 ； 综合管线基本模型的空间几何类型包含点 (Point)、 线 (Line/MultiLine) 和面 (Polygon/MultiPolygon)， 对应到地图上则显示样式为几何线段和几何面 ；
它包括对主要要素和子要素的定义， 以及要素变化的条件规则的设定， 主要要素 的符号化定义即指对几何线段颜色、 粗细的定义， 对几何面的边框颜色、 边框粗细， 填充颜 色， 透明度的定义 ；
子要素由主要要素扩展而来， 一个主要要素附加多个子要素 ； 即每个综合管线业 务模型都定义了多个空间几何类型为点的标签对象， 它存在于综合管线对象附近， 实现地 图上对综合管线业务模型对象的标注 ； 标注内容包括综合管线车辆行驶方向、 路名和路长 ；子要素定义包括标注内容显示的字体、 颜色、 大小、 旋转角度、 离被标注对象的偏移量 ；
要素符号变化规则的设定是管线网络模型特有的功能之一， 包括如下规则 ：
●根据起始管线井的关键特性比如材料、 直径来确定管线的相关属性、 标注内 容；
●根据管线井的高程来确定的管线最初的流向符号和旋转角度 ；
●根据管线井阀门设备的压力差来确定的管线运行的实时流向符号和旋转角 度；
●根据管线井的压力范围来定义阀门设备状态符号的实时表现形式等。
符号化功能是所有地理信息建模工作中必须要考虑的问题， 但是如何更通用化， 操作简洁化， 减少地图渲染、 刷新速度， 势必要从建模中优化处理。 本方法主要从通用性、 对 各 CAD/GIS 平台接口支持性做了大量工作。模型符号化东台关系如图 5 所示 ：
基本地图符号化工作一般包括对点、 线、 面等的图形表现以及存储结构进行处理， 本方法在这里作了进一步扩展， 一个模型的符号化定义主要包括对主要素和子要素的图形 表现定义 ( 要素即地图上每一个独立的图形对象 ) ；
主要素表现的定义根据模型的几何类型分为 ：
◆点图形表现定义 ；
◆线图形表现定义 ；
◆面图形表现定义。
子要素包括参考符号的定义和标注的定义， 空间几何表现为点对象，
一个主要要素表现可以对应多个子要素表现， 比如一条市政管线， 在地图上的表 现定义可以为 ：
主要要素表现 ：
√线型连续的实线 ；
√颜色为蓝色 (#0000FF) ；
√比例尺范围等等 .
子要素表现可以定义
√管线流向符号 (1-2 个 ) ；
●符号 / 符号库
●大小 / 比例尺范围
●颜色
√管线标注 (4-6 个， 取决于业务需要 )。如图所示 ：
●标注内容定义
●大小 / 比例尺范围
●颜色
●位置 / 对齐方式 / 偏移量
目前国内空间数据建模系统大部分是一条对应一个标注， 仅有点图形记录才有符 号定义方法， 还没有像这样把空间数据符号化作为一个整体来处理， 而且可以扩展为多种 符号化定义 ( 除无几何信息的其他任意几何类型的模型记录都可以定义多种表示符号和 多个标注信息 )(6)、 综合管线业务模型服务接口定义 ： 该服务接口包括地图目录服务接口 (Map CatalogService)， 模型信息服务接口 (Information Service)， 模型编辑服务接口 (Editing Service)， 模型关系服务接口 (Link Service)， 模型定义服务接口 (Meta data Definition Service)， 模型符号化服务接口 (Presentation Service)， 模型业务信息服务 接口 (Information Services) ； (7-1)、 综合管线业务模型智能空间数据模型的使用 ： 以上 几种综合管线基本模型的内部均实现并开放了如步骤 (6) 所述的服务接口， 在主流 CAD/ GIS 客户端平台上， 通过 WebServices 调用上述服务接口， 进行综合管线设计与信息维护、 空间查询和专题处理 ； 显示解析结果数据。
(7-2)、 综合管线系统网络拓扑处理方法 ： 管线网络处理一般包括断面处理、 连通 处理、 爆管处理等， 本方法区别于常规的处理方法， 除了优先考虑网络的拓扑结构情况外， 还根据网络节点 ( 管线井 )、 网络连接线 ( 管线 ) 的空间分布情况， 以及采用多次递归的方 法来统计要检索的管线及管线井的状态信息。主要步骤如下 ：
●在本方法定义的网络模型中， 管线井既有几何类型为点， 也有几何类型为面的， 所以管线井 ( 包括一般管线井设施、 排水泵站、 溢水阀门井、 渗水阀门井等 ) 与管线 ( 包括 污水管线、 雨水管线等 ) 的空间关系不仅有空间连接， 也有空间包含或者空间相交的关系， 所以首先要统计管网空间分布情况 ；
●以供出方向的主线路为总线， 统计总线的方向， 以及所连接的不同方向管线的 管线井， 统计回路方向的所有管线及管线井， 以及汇聚在同一管线井方向不同的管线 ；
●处理管线网络连通情况时采用递归的方法遍历所有管线井 ( 包括一般管线井 设施、 排水泵站、 溢水阀门井、 渗水阀门井等 )， 查询所有 ( 或是否存在 ) 连接管线 ( 包括污 水管线、 雨水管线等 ) 方向是否汇聚于该点的情况， 如果有输出告警信号 ；
●处理爆管情况时， 采用递归的方法统计网络中有几何类型为面的管线井 ( 包括 一般管线井设施、 排水泵站、 溢水阀门井、 渗水阀门井等 )， 渗水面积超过额定值时系统应该 为已经发生爆管， 要输出告警信号 ；
●渗水范围内空间相交的管线的压力差或水位差都为正， 则已经发生爆管， 要输 出告警信号 ；
●统计所有几何类型为点的管线井， 如果连接管线中压力差或水位差都为正， 则 网络不通， 极有可能发生爆管。
本发明的综合管线业务模块包括中 ：
污水管线 (PS_WSGX) 描述了各种市政污水管线 ( 比如生活、 工业污水 )， 主要属性 有排水系统、 材料、 长度、 直径、 起始高程、 埋深、 铺筑年份、 等业务属性， 空间几何类型为线 或多线段 Line/MultiLine/Curve， 包括带弧的线段 ；
雨水管线 (PS_YSGX) 描述了城市雨水管线， 主要属性有排水系统、 材料、 长度、 直 径、 起始高程、 埋深、 建设年份等业务属性， 空间几何类型为线或多线段 Line/MultiLine/ Curve， 包括带弧的线段 ；
管线井信息 (PS_GXJ) 描述了所有管线井设施 ( 比如各种阀门井、 泵站等 ) 的公共 属性信息， 主要是考虑到数据库冗余， 所以抽象为一个公共数据模型， 其属性有材料、 形状、 地理坐标、 高程、 建设年份等业务属性， 不保存空间几何数据， 空间几何类型为无几何 ；
一般管线井设施 (PS_YBGXJ) 描述了一般的管线井设施 ( 比如一般的管线井仪表设备、 管线三通、 多通等 )， 主要属性有排水系统、 长度、 直径、 起始高程、 铺筑年份等业务属 性， 空间几何类型为点 (Point) ；
排水泵站 (PS_PSBZ)、 描述了泵站阀门设备信息， 主要属性有高水位、 低水位、 压 力、 最大容积等业务属性， 空间几何类型为点 (Point) ；
溢水阀门井 (PS_YSFMJ)、 描述了溢水阀门设备信息， 主要属性有水位、 流量、 频度 等业务属性， 空间几何类型为线或多线段 Line/MultiLine/Curve， 包括带弧的线段 ；
渗 水 阀 门 井 (PS_SSFMJ)、 描 述 了 渗 水 阀 门 设 备 信 息， 主 要 属 性 有 水 位、 流 量、 频 度、 渗 水 控 制 面 积、 宽 度、 长 度 等 业 务 属 性， 空 间 几 何 类 型 为 线 或 多 线 段 Polygon/ MultiPolygon， 包括孤岛和带多段弧的线段为边界的复杂面对象 ；
污水入口点 (PS_RKD) 不同于一般的管线井点， 它没有设备放置， 只是连接其他进 户管线的缓冲点， 主要属性有类别、 建设年份、 距离、 流量限额等业务属性， 空间几何类型为 点 (Point) ；
污水处理厂 (PS_WSCLC) 描述了污水处理厂 ( 比如生活、 工业污水 ) 的属性、 几何 信息， 主要属性有占地面积、 长度、 宽度、 建设年份等业务属性， 空间几何类型为面或多面 (Polygon/MultiPolygon)， 包括孤岛等复杂多面体 ；
排水区域 (PS_PSQY)。描述了各种市政污水管线 ( 比如生活、 工业污水 )， 主要 属性有排水系统、 长度、 直径、 起始高程、 铺筑年份等业务属性， 空间几何类型为面或多面 (Polygon/MultiPolygon)， 包括孤岛等复杂多面体 ；
所述的综合管线系统空间数据资源包括生活污水管线、 工业污水管线、 雨水管线、 混合污水管线、 通用管线井、 排水泵站、 污水处理厂等。
本发明的步骤 (1) 中， 三种综合管线业务模块都是空间几何对象， 创建为空间数 据库对象并保存到空间关系数据库中时， 既包括空间几何属性字段， 也有若干不同数据类 型的一般属性字段 ；
本发明的步骤 (3) 中， 业务模型属性的数据类型既包括一般数据库类型， 也包括 扩展的数据类型 ： 操作用户、 字典域， 空间域， 业务属性等， 这些属性都与业务处理具有一定 的关系。
本发明的步骤 (3) 中， 所述的类似规划标准的综合管线指在综合管线设计阶段， 某一个区域的综合管线含有多个一般属性值相近的综合管线中心线， 综合管线中心线中又 包含一般属性值相近的规划综合管线面， 同样这些规划到路面有一般属性值相近的若干综 合管线明细。
本发明的步骤 (6) 中， 综合管线模型数据的业务应用通过调用所有对外开放的接 口功能来实现。
本发明的步骤 (7-1) 中， 空间数据模型是所有服务接口的基础 ； 地图目录服务接 口和模型信息服务接口是检索浏览地图数据的基础服务 ； 模型编辑服务接口响应客户端对 具体模型对象的修改和更新并保存到数据库， 支持地图编辑 ； 模型符号化服务接口对外提 供模型对象符号化定义信息 ； 模型业务信息服务接口是所有属性查询统计、 专题数据处理 的基础性服务 ； 模型定义服务接口和模型关系服务接口是空间数据模型的属性接口， 用于 系统内部使用， 一般不对外提供服务。
举例说明如何使用已经定义好的综合管线模型， 因为所有服务接口已经对外开放给主流 CAD/GIS 客户端平台 ( 如 ArcGIS， AutoMap， Bentley Map)， 所以客户端无需另外开 发其他功能， 以及过度关注图层数据库结构、 以及业务逻辑关系， 因为这些都在模型内部实 现了，
1) 综合管线设计与信息维护
a) 根据地图目录服务自动加载和显示几何图形在地图上， 因为目录服务会自动调 用符号化服务接口， 地图会自动渲染
b) 市政管网设计不同于其他行业设计， 网络结构的确定很重要， 首先要确定管线 井或者污水处理厂的空间位置， 再设计管线时系统会自动连接起始、 终止管线井， 而直径、 长度会自动根据起始、 终止管线井的相关信息计算， 而且流向符号角度也会根据起始、 终止 管线井的、 压差自动计算。
c) 自动计算空间位置， 模型系统会自动计算管线和管线井的空间信息， 如： 行政 区、 街坊、 社区、 街道等 ；
d) 如果使用模板生成， 从管线井、 污水管线、 雨水管线、 污水入口等等自动生成属 性、 编码、 并自动更新符号化信息， 生成符号、 标注内容等 ；
e) 自动计算面积、 长度、 宽度 ；
f) 根据元数据定义自动计算空间位置 ； g) 动索引编码规则会自动计算生成索引代码 ； 2) 空间查询、 专题处理 a) 查询空间与规划信息， 自动关联其他与之有相关关系或空间关系的模型的属性； b) 自动关联显示空间信息， 几何信息 ( 面积、 长度、 宽度 ) ；
c) 可以根据空间信息、 长度、 宽度、 统计图表 ( 用地平衡表 ) ；
d) 根据查询结果调用符号化服务接口， 显示专题地图在地图上。
3) 管线网络拓扑处理
a) 根据从污水处理厂位置查询所以供出管线、 以及回路管线 ；
b) 根据模型拓扑处理方法检测网络连通情况 ；
c) 根据所要判断区域位置的管线排水区域、 渗水阀门井渗水区域空间检索所有管 线、 管线井设施 ；
d) 统计所有管线压力差、 水位情况信息 ；
e) 根据模型拓扑处理方法检测管线是否爆管。
假定有行政区 (District)01 内街坊 (Neighborhood)01， 02 ； 污水管线 (PS_WSGX)， 雨水管线 (PS_YSGX) 各两条 ； 这四条管线各有四个污水入口 (PS_RKD) ； 其中污水管线分别 由一个泵站、 两个阀门井连接。
要统计街坊 01 的但是又不存在污水入口点 (PS_RKD) 的所有的污水管线 (PS_ WSGX) 和雨水管线 (PS_YSGX)， 其中管线材料为混凝土， 专题图颜色要求按排水系统渲染。
因为污水管线 (PS_WSGX)， 管线井信息 (PS_GXJ)， 污水入口 (PS_RKD)， 都存在相 关关系， 所以查询污水管线 (PS_WSGX) 的空间位置可以直接关联一般管线井设施 (PS_ YBGXJ)， 排水泵站 (PS_PSBZ)， 溢水阀门井 (PS_YSFMJ)， 渗水阀门井 (PS_SSFMJ)， 污水入口 点 (PS_RKD) 的空间信息 ； 因此采用模型方法统计专题专门地为某些图层开发定制条件， 利
用自动空间关系和相关关系即可快速查询出所要的结果。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。