基于GIS的公路工程管理信息系统的研究与实现-科技论文

1 系统总体设计

1.1 系统建设目标

本系统充分考虑了公路工程管理的流程和特点，以工程管理的三大控制(质量控制、进度控制及成本控制)为管理信息系统的核心和目的^【2】，同时针对以往管理信息系统的不足，结合GIS特有的功能，实现了计量支付、进度管理、资料管理和GIS图形编辑等一系列功能。

1.2 系统总体结构

本系统考虑到公路工程的实际情况，本着实用、经济的原则采用客户端/服务器（C/S）的数据访问与分发模式，通过ADO技术进行数据传输。用户通过客户端连接到服务器来获得最新的数据信息，通过客户端的应用程序对数据进行输出。本系统采用MapInfo9.5作为系统的平台软件，MapInfo9.5不仅具有强大的GIS空间信息处理功能，而且具有很强的二次开发功能^【3-4】，用户可以

根据实际需要，实现相应的管理功能。

1.3 系统主要功能

    本系统不仅实现了公路工程施工管理必需的各种专业功能，而且还具有强大的GIS功能。具体功能如图 1所示：

图1 系统的结构示意图

(1) 视图子系统。通过基于GIS的可视化平台，形象生动地查询工程的各项计量、支付、计划、进度及变更数据。其主要功能有：①计量支付查询：各工程实体及标段的计量支付信息查询；②计划进度查询：各工程实体及标段的计划进度信息查询；③变更信息查询：各工程实体及标段的变更信息查询；④设计信息查询：主体工程实体的设计信息、路线平、纵、横设计资料的查询。

(2)地图操作子系统。在工程建设过程中，属性数据和图形数据会随着工程的进展不断发生变化，这就需要对系统的信息及时进行更新，包括工程建设的进度、质量和资金等报表的更新；施工现场地形、地貌的变化数据的更新等。系统可以根据工程的进展随时对属性数据进行补充和更新，客户端通过连接数据库服务器，调用数据库中的图形数据，生成新的图元，系统可以根据工程的进展对图元进行增、删、改和存的编辑。通过数据库中的坐标信息，用对应的符号样式和标注样式，在电子地图上生成图元，实现数据库更新和地图更新的同步。

 (3) GIS工具子系统。通过缩放、移动、鹰眼等工具，快速对目前的施工信息进行全面了解和细部查看；该子系统还提供了多种查询工具，包括放大查询、缩小查询、设定范围查询、目标查询、SQL查询、缓冲区查询等，可以实现图形到属性、属性到图形的双向查询。

(4)进度管理子系统。主要包括接收项目进度计划的初始数据，生成项目需要的网络图，网络图提供在保证整个工程按期完工的情况下，所有工作的最早开工时间、最迟开工时间、最早完成时间、最迟完成时间以及自由时差和总时差。系统根据管理人员每天输入的实际数据检查相对滞后的分部分项工程，并可以对不满足进度要求的计划进行调整，通过更改施工工序或工艺等增减资源，绘制新的工程网络图来满足施工需要^【5】。

(5)计量支付子系统。主要包括工程量计算模块和支付模块，工程量计算模块实现了工程量计算工程和工程变更申请功能。支付模块包括进行月度中间计量及完工计量，生成期中计量证书、业主供材料供应统计表、业主供材料扣款一览表、中间支付证书、合同清单支付报表及合同清单支付报表汇总表等表单并建立计量支付单元台帐。

(6)合同管理子系统。登记并签署与建设项目相关的合同，登记并审批各合同的拨款通知书，对支付完成的合同进行合同计算工作，浏览、查询合同信息。首先按合同类别登记各合同，与合同相关的附件也可在此添加，合同签署完毕后，可在此进行拨款通知书的下发，拨款通知书按合同类别分为一般合同、标段合同、征地合同三类，分别由不同的拨款通知书格式，合同全部支付完成后，可在此进行合同结算。

(7)施工管理子系统。这个子系统包括五个主要功能模块，包括技术管理模块、质量管理模块、安全管理模块、图纸与设计变更管理模块和工程资料管理模块。技术管理主要实现项目过程中各阶段的施工管理、施工技术、测量记录和试验台帐的记录以及竣工验收资料等录入、查询、提交、审批和统计等功能，并能实现数据的备份和恢复。质量管理模块包括质量保证体系、质量验收记录、质量保证措施和工程质量处理记录；安全管理模块包括安全保证体系、安全保证措施、安全检查记录和安全事故处理；工程图纸和设计变更模块包括图纸会审记录、设计交底记录、设计变更合同记录和工程会议纪要。工程资料模块包括工程施工过程中发生的各种存档资料、技术交底和试验报告等资料。所以这些模块必须能实现信息的录入、查询、提交、审批和统计等功能，并能实现数据的备份和恢复，不同权限的用户可以进行不同层次的操作，从而实现不同专业的信息交流和资源共享。

2 系统数据管理与数据库设计

2.1数据管理

公路工程信息管理系统数据库设计成图形数据库和属性数据库，它既要存储、管理属性数据，又要存储、管理图形数据。具体数据管理如图2所示。                                    

图2 系统数据管理示意图

2.2 图形数据库设计

对于图形数据，系统采用MapInfo9.5中的图表数据结构来存储，所有图层采用叠加方式合并在一个数据集中，MapInfo9.5中的地图为常用的简单结构表（Table），表由字段和记录组成，每个字段由字段名称、数据类型组成；同时，表的每一条记录对应于图形中的对象，可以做到图表一致，同步处理。本系统中的图形数据主要有：工程的设计图纸、测量控制点分布图、图片等。系统主要利用MapInfo9.5的控件MapX5.0管理这些图形数据^【6】。

2.3 属性数据库设计

对于属性数据，主要用SQLServer2008来存储。系统的属性数据主要有：公路工程的属性数据信息（业主，承包商、公路长度、宽度等）、路线的属性数据信息、工程的工程量、工程材料等。

3 系统实现

系统的主界面是一个可视化管理系统如图3所示（以某公路工程平面图、普通图层为例）。系统以Windows Server 2008 为网络操作系统，Windows XP 为客户端操作系统。系统以MapInfo数据格式的图形数据为基础数据，以SQLServer2008关系数据库管理系统属性数据，利用GIS控件MapX5.0管理空间数据，同时以VB6.0为系统开发工具，以MapX5.0为系统开发平台实现系统的开发。

图3 系统主界面示意图

通过GIS强大的功能，可以实现对计量信息、支付信息、施工计划信息、施工进度信息、形象进度计划（构造物进度柱状图形表现）、横断面设计信息的可视化查询等。如图4 所示，

图4 路面横断面设计信息的可视化查询示意图

4 结语

通过采用GIS技术和计算机技术，开发了公路工程管理信息系统，在实际应用中体现了“实用、可靠、先进、统一、可扩展”的原则。系统采用GIS技术，不仅实现了公路工程管理必需的各种功能，而且实现了强大的查询检索、图形处理等功能。该系统在广州珠江某公路工程中安装运行后，已经成为该公路工程管理中一项重要的管理平台，推进了管理的科学化、自动化、标准化。研究成果可以为类似公路工程管理信息系统的开发提供参考。