基于鋼鐵企業(yè)總圖信息管理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用的探討

1、.基于鋼鐵企業(yè)總圖信息管理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用的探討-工程論文基于鋼鐵企業(yè)總圖信息管理系統(tǒng)建設(shè)與應(yīng)用的探討 李亞林LIYa-lin（上海梅山鋼鐵股份有限公司，南京210039）（ShanghaiMeishanIronandSteelCo.，Ltd.，Nanjing210039，China）摘要：本文以CityMake7.0三維地理系統(tǒng)為基礎(chǔ)開發(fā)平臺，以國內(nèi)梅鋼三維總圖系統(tǒng)建設(shè)的案例為例，探討了基于3DGIS系統(tǒng)建立工廠總圖信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與實現(xiàn)方案，以及在企業(yè)總圖管理中發(fā)揮的重要作用。Abstract:ThispapertakesCityMake7.03Dgeographicinformation

2、asthefundamentaldevelopmentplatform,takes3DgeneralinformationsystemconstructionofMeishanIronandSteelCo.,Ltd.,inChinaastheexampletodiscussthekeytechnologyandimplementationschemeofconstructinggeneralinformationsystemofthefactoryandtheimportantroleinenterprisegeneralmanagementbasedon3DGISsystem.關(guān)鍵詞：三維地

3、理信息；鋼鐵企業(yè)總圖系統(tǒng)；系統(tǒng)開發(fā)；數(shù)據(jù)建設(shè)；管理創(chuàng)效Keywords:3Dgeographicinformation；generalinformationsystemofironandsteelenterprise；systemdevelopment；dataconstruction;managementeffect中圖分類號：TM621文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2015）21-0045-040引言近年來，隨著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，鋼鐵行業(yè)運行面臨“需求下降、產(chǎn)量下降、價格下降、環(huán)保加壓”等環(huán)境壓力。在市場、資源和管理理念條件新常態(tài)下，鋼鐵企業(yè)更深刻地認識到廠內(nèi)總圖運輸對生產(chǎn)

4、成本、運營成本、廠區(qū)環(huán)境、預(yù)留發(fā)展等之間的影響，從而更加重視全廠總圖管理的能力提升?？倛D運輸設(shè)計（designofgenerallayoutandtransportation），是根據(jù)建廠（場）地區(qū)地理、自然和環(huán)境等條件，按照工藝要求、物料流程以及有關(guān)工程建設(shè)標準，正確選定廠（場）址，合理確定工業(yè)（園）區(qū)及工業(yè)企業(yè)內(nèi)，各種建構(gòu)筑物、交通運輸設(shè)施、綜合管線的平面關(guān)系、豎向關(guān)系、空間關(guān)系及與生產(chǎn)活動的有機聯(lián)系，系統(tǒng)地處理物流、人流、能源流和信息流，并且能對施工的前中后期進行立體化管理的綜合性學(xué)科。在企業(yè)的規(guī)劃與發(fā)展中，總圖管理信息系統(tǒng)的建設(shè)為企業(yè)提供了重要的決策支持，其系統(tǒng)的高效運行及優(yōu)化更能適應(yīng)

5、新常態(tài)下的管理需求。地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem，GIS）是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)的核心是空間數(shù)據(jù)，即具有空間位置信息的數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)以其特有的地理空間特征，廣泛應(yīng)用到社會生活各個領(lǐng)域。隨著計算機技術(shù)、空間技術(shù)和信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的飛速發(fā)展，GIS的表現(xiàn)形式也已經(jīng)由二維過渡到了三維。將三維GIS技術(shù)應(yīng)用于企業(yè)的精細化管理可提高運營管理水平。各大鋼廠現(xiàn)有總圖數(shù)據(jù)主要是二維的，管理系統(tǒng)是單機版。在這樣的背景之下，針對現(xiàn)有企業(yè)二維總圖系

6、統(tǒng)中存在的突出問題，有必要在現(xiàn)有的二維總圖管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立三維總圖信息管理系統(tǒng)。本文以CityMaker三維地理系統(tǒng)為基礎(chǔ)開發(fā)平臺，以國內(nèi)梅鋼三維總圖系統(tǒng)建設(shè)的案例為例，探討了基于3DGIS系統(tǒng)建立工廠總圖信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)與實現(xiàn)方案，以及在企業(yè)總圖管理中發(fā)揮的重要作用。1總圖三維信息關(guān)鍵技術(shù)1.1三維模型測繪數(shù)據(jù)獲取技術(shù)隨著現(xiàn)代測繪、地質(zhì)勘探和地球物理技術(shù)的發(fā)展，3D空間數(shù)據(jù)獲取技術(shù)不斷發(fā)展和豐富，已經(jīng)由傳統(tǒng)的大地測量和工程測量方式發(fā)展到一些更方便和快捷的獲取3D空間數(shù)據(jù)的技術(shù)方法。其中激光掃描測量技術(shù)因其快速高效而倍受青睞。3D激光掃描測量技術(shù)由傳統(tǒng)的單點數(shù)據(jù)獲取提升為連續(xù)自動數(shù)據(jù)獲取，

7、不僅提高了觀測精度和速度，而且很好的解決了柔性物體、珍貴文物和危險區(qū)域的非接觸式測量問題。1.2三維地理信息技術(shù)三維地理信息系統(tǒng)由二維地理信息系統(tǒng)發(fā)展而來。它是將三維空間坐標（x，y，z）作為獨立參數(shù)來進行空間實體對象的幾何建模，其數(shù)學(xué)表示為：F=f（x，y，z），因而所建立的模型不僅可以實現(xiàn)三維可視化，還可以進行三維空間分析。相比于二維GIS，三維GIS的空間信息的展示更為直觀。1.3軟件工程技術(shù)軟件工程是一門研究用工程化方法構(gòu)建和維護有效的、實用的和高質(zhì)量的軟件的學(xué)科。軟件工程的目標是：在給定成本、進度的前提下，開發(fā)出具有適用性、有效性、可修改性、可靠性、可理解性、可維護性、可重用性、可移

8、植性、可追蹤性、可互操作性和滿足用戶需求的軟件產(chǎn)品?；?DGIS系統(tǒng)的工廠總圖系統(tǒng)的開發(fā)本質(zhì)上是軟件工程實施的一個案例，因此，軟件工程的原則可以對3DGIS系統(tǒng)開發(fā)過程進行指導(dǎo)。1.4系統(tǒng)集成技術(shù)系統(tǒng)集成是指通過結(jié)構(gòu)化的綜合布線系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各個分離的設(shè)備、功能和信息等集成到相互關(guān)聯(lián)的、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)之中，使資源達到充分共享，實現(xiàn)集中、高效、便利的管理?；?DGIS系統(tǒng)的工廠總圖系統(tǒng)本質(zhì)上是也系統(tǒng)集成的一個案例，因此，系統(tǒng)集成技術(shù)的原則可以對其實施過程進行指導(dǎo)。2系統(tǒng)架構(gòu)2.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)系統(tǒng)采用C/S（Client客戶機/Server服務(wù)器）和B/S（Browser瀏覽器/S

9、erver服務(wù)器）相結(jié)合的架構(gòu)。空間數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、用戶配置數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)都部署在服務(wù)器端，通過服務(wù)的方式發(fā)布數(shù)據(jù)。C/S結(jié)構(gòu)的大部分應(yīng)用功能都是在客戶端實現(xiàn)的，客戶機要安裝三維總圖客戶端程序，通過客戶端程序輸入分配好的用戶及密碼連接服務(wù)器瀏覽數(shù)據(jù)，該結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢在于將應(yīng)用功能分布在不同的客戶端計算機上，大大減輕了對服務(wù)器的負載壓力。B/S結(jié)構(gòu)用戶首次使用需要安裝一個IE瀏覽器三維插件，使用IE瀏覽器輸入分配好的用戶及密碼就可以訪問三維總圖服務(wù)器，可以瀏覽三維數(shù)據(jù)和使用發(fā)布好的相關(guān)功能。在系統(tǒng)安裝部署時，可以根據(jù)不同的用戶分別按客戶端或瀏覽器配置。2.2系統(tǒng)各功能模塊框架基于3DGIS系統(tǒng)的工廠

10、總圖系統(tǒng)以二三維一體化總圖數(shù)據(jù)庫為底層數(shù)據(jù)核心，以CityMaker三維地理開發(fā)平臺、.NET程序開發(fā)平臺以及大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺作為開發(fā)框架，通過插件式應(yīng)用程序開發(fā)模式，定制專題功能插件，通過開發(fā)框架的插件引擎加載插件，構(gòu)建可維護和可擴展的三維總圖信息系統(tǒng)，系統(tǒng)各功能模塊總體框架如圖1所示。 3系統(tǒng)功能3.1三維總圖C/S客戶端系統(tǒng)功能三維地理信息系統(tǒng)C/S客戶端功能模塊的組織結(jié)構(gòu)如圖2，實現(xiàn)了下列功能要求：場景瀏覽、量算工具、查詢與定位、高級SQL查詢、緩沖區(qū)分析、通視分析、視域分析、日照分析、管線分析、系統(tǒng)的分級安全管理、對數(shù)據(jù)(庫)的維護管理、數(shù)據(jù)輸出等。 3.2三維總圖B/S瀏覽器

11、端系統(tǒng)功能可以使用IE瀏覽器在企業(yè)內(nèi)網(wǎng)主頁上添加一個三維總圖系統(tǒng)的鏈接，用戶通過該鏈接使用分配好的用戶名和密碼可以訪問三維總圖服務(wù)器。三維地理信息系統(tǒng)B/S瀏覽器端相對C/S客戶端功能少一些，鍵盤鼠標操作和C/S客戶端一致，功能主要有場景瀏覽、信息查詢、空間量測、分析統(tǒng)計、方案比較等。功能操作、實現(xiàn)效果和C/S客戶端類似，不予詳述。4系統(tǒng)數(shù)據(jù)CityMaker系列產(chǎn)品是北京偉景行數(shù)字城市科技有限公司研發(fā)的，擁有完全自主知識版權(quán)。CityMaker系列軟件將二維信息融人三維場景中，并將傳統(tǒng)的二維分析運算擴展成三維分析運算，實現(xiàn)可視化、分析功能的二三維一體化。4.1CityMaker平臺中，構(gòu)成三

12、維場景的數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括部分CityMaker平臺中，構(gòu)成三維場景的數(shù)據(jù)內(nèi)容主要包括三個部分：一是三維模型數(shù)據(jù)；二是矢量數(shù)據(jù)；三是地形數(shù)據(jù)。4.2數(shù)據(jù)開發(fā)基于CityMakerSDK的3DGIS的數(shù)據(jù)開發(fā)一般遵循以下4步：初始化三維地球控件，設(shè)置訪問權(quán)限，讓客戶端具有使用權(quán)限，具備一定得保密功能。加載三維場景數(shù)據(jù)。獲取三維場景實體。業(yè)務(wù)邏輯處理。5總圖管理信息系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用基于CityMaker的三維總圖信息系統(tǒng)的建設(shè)，需要采集廠區(qū)各類測繪數(shù)據(jù)，構(gòu)建廠區(qū)三維模型數(shù)據(jù)，并錄入三維總圖信息系統(tǒng)。在系統(tǒng)數(shù)據(jù)建設(shè)的過程中，為控制工程實施成本，需要充分利用已有的各類基礎(chǔ)地理信息資源，并通過無人機航測、

13、三維激光掃描儀等手段補充測繪其他相關(guān)廠區(qū)地形數(shù)據(jù)及建筑物、道路、管線等模型數(shù)據(jù)，建立廠區(qū)三維地形模型。在此基礎(chǔ)上，使用高分辨率數(shù)碼相機或攝像機實地拍攝建構(gòu)筑物、道路、管線等的立面照片，獲取相應(yīng)紋理；采用航測生成的高精度數(shù)字正射影像圖，獲得地表紋理，完成廠區(qū)的三維模型的構(gòu)筑。整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)放在服務(wù)器上，各個終端通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的讀取。5.1系統(tǒng)建設(shè)主要工作5.1.1現(xiàn)有廠區(qū)基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)的充分利用與分析提取地形數(shù)據(jù)：1?誜500、1?誜1000電子版的地形圖數(shù)據(jù)從質(zhì)量、精度和現(xiàn)勢性等方面完全可以滿足三維總圖管理系統(tǒng)對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的要求，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理可以制作成高質(zhì)量的數(shù)字高程模型。提取建筑物數(shù)據(jù)

14、：利用現(xiàn)有廠區(qū)1?誜500、1?誜1000地形圖提供的平面和基礎(chǔ)高程數(shù)據(jù)，通過調(diào)查并使用三維激光掃描儀測量建、構(gòu)筑物高度和結(jié)構(gòu)信息，可以建立真實準確的建、構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)模型。提取交通數(shù)據(jù)：利用現(xiàn)有廠區(qū)1?誜500、1?誜1000地形圖提取道路邊線，補充部分數(shù)據(jù)，可以構(gòu)成道路面數(shù)據(jù)。提取地下管線數(shù)據(jù)：利用現(xiàn)有二維總圖信息系統(tǒng)的地下管線的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，并補充調(diào)查各種檢修井的空間數(shù)據(jù)，可以生成地下管線三維模型。提取植被數(shù)據(jù)：利用現(xiàn)有廠區(qū)1?誜500地形圖提取植被面數(shù)據(jù)，可以生成植被面模型。5.1.2廠區(qū)三維模型數(shù)據(jù)的補充測繪地形數(shù)據(jù)、建筑物三維模型數(shù)據(jù)、交通數(shù)據(jù)的補充測繪：利用無人機航空攝影測量補

15、充測繪獲取廠區(qū)DEM；由空三成果數(shù)據(jù)恢復(fù)立體模型，引入畸變差改正后的影像數(shù)據(jù)及空三加密成果，進行絕對定向，生成核線影像，內(nèi)業(yè)判讀地物，進行大型建筑屋頂結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)采集。地表紋理、建筑物立面紋理、建筑物頂部紋理數(shù)據(jù)的采集：使用高分辨率數(shù)碼相機或攝像機到實地拍攝建構(gòu)筑物等的立面照片，照片經(jīng)過裁剪、勻色、拼接等處理后貼到建構(gòu)筑物框架模型立面上，可以形成真實美觀的三維模型。采用航測生成的高精度數(shù)字正射影像圖，獲得地表紋理。5.2系統(tǒng)的目標實現(xiàn)本案完成了企業(yè)約5平方公里的三維建模，通過動態(tài)更新掌握總圖的現(xiàn)勢性；通過地形、高程、建構(gòu)筑物和管線等矢量數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)的加載，實現(xiàn)廠區(qū)范圍的客觀場景可視化；通過地

16、圖查詢、編輯和分析等功能，特別是管線斷面、碰撞和通視功能的實現(xiàn)，有效提高了設(shè)計質(zhì)量和效率；為道路、綠化、建構(gòu)筑物等專業(yè)管理提供統(tǒng)一技術(shù)信息平臺，房產(chǎn)信息基本實現(xiàn)賬物統(tǒng)一，實現(xiàn)資源共享，最終得到的是專業(yè)技術(shù)管理效率的提升成為數(shù)字工廠不可或缺的子系統(tǒng)，為企業(yè)的規(guī)劃與發(fā)展提供了重要的決策支持。6結(jié)語鋼鐵企業(yè)總圖三維GIS系統(tǒng)，采用了當今先進的三維GIS技術(shù)和平臺，兼容了原有二維系統(tǒng)，完成了地上和地下兩大部分數(shù)據(jù)的實體構(gòu)建和信息錄入；使用各種地上瀏覽方式和地下瀏覽模式，可以以多種方式和從各個角度完成3D飛行，瀏覽與查詢，為企業(yè)總圖管理的實用、高效、準確和穩(wěn)定提供了可靠保障，實現(xiàn)了企業(yè)總圖管理在技術(shù)手段和管理方式上的變革，為企業(yè)信息化管理奠定了堅實的基礎(chǔ)。當然，本文僅就現(xiàn)有的成熟三維地理信息技術(shù)為依托，探討了鋼廠三維總圖信息系統(tǒng)開發(fā)與建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)與一種系統(tǒng)實現(xiàn)的技術(shù)路線，并未深入探討三維地理信息各項關(guān)鍵技術(shù)尤其是空間分析技術(shù)與工廠總圖信息系統(tǒng)的深度結(jié)合；此外，限于技術(shù)的發(fā)