一种基于GIS的高速公路成果数字化交付方法及系统与流程

本发明涉及工程项目数字化交付，尤其是一种基于gis的高速公路成果数字化交付方法及系统。

背景技术：

1、随着高速公路建设的不断发展，涉及高速公路设计、施工及维护的各类数据量也在急剧增加。这些数据包括设计图纸、文档、矢量线位及与之对应的属性信息、进度数据等，数据量庞大且格式复杂。传统的存储方式多为纸质文档和电子硬盘存储，存在以下主要问题：

2、第一是文件数量庞大管理维护困难，高速公路项目通常涉及多个阶段和多个部门，每个部门都有大量的设计图纸和文档。传统的纸质和电子硬盘存储方式难以有效管理和维护这些文件，容易出现文件丢失或损坏的问题。

3、第二是数据共享效率低下，由于数据分散在不同的部门和系统中，缺乏统一的管理和共享平台，导致数据共享效率低下。不同部门之间的数据交换往往依赖人工操作，容易出现数据传递错误和信息滞后的情况。

4、第三是数据标准不一致存在数据孤岛现象，各部门和系统中存储的数据格式和标准不一致，难以实现数据的统一管理和应用。数据孤岛现象严重，影响了数据的整合和利用。

5、第四是数据可视化和联动展示困难，高速公路设计和施工过程中的各类数据需要进行可视化展示，以便设计人员和管理人员能够直观地理解和评估工程进度和设计方案。然而，现有平台和系统难以实现复杂数据的可视化和联动展示。

6、因此，如何提供一种基于gis的高速公路成果数字化交付方法及系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种基于gis的高速公路成果数字化交付方法及系统。本发明通过利用gis平台集成高速公路设计、施工及维护过程中生成的各类数据，实现了设计成果的自动交付和统一展示。详细描述了项目基本信息管理、路线总体图的矢量化处理、逐桩线位数据的处理、设计图纸和调查数据的交付、项目进度管理以及数据统计与展示的全过程。与传统的纸质和分散电子数据管理方式相比，本发明可以更有效地实现数据的数字化和可视化管理，具备高效性、准确性和数据共享便捷的优点。

2、根据本发明实施例的一种基于gis的高速公路成果数字化交付方法，包括如下步骤：

3、s1、基于项目名称和项目所处阶段信息，后台获取项目列表，通过下拉选择框变更项目交付状态，添加到交付项目列表，并存储项目基本信息；

4、s2、获取步骤s1中交付项目的路线总体图，建立道路平面模型，并在线调用展示；

5、s3、系统的后台管理模块自动处理逐桩线位数据，先获取用户上传的逐桩坐标表和选择的中央子午线经度，通过程序自动将逐桩坐标表中若干条记录了桩号和其对应平面坐标xy的数据转换为包含一系列点的点状shp文件，然后根据中央子午线经度对应的投影参数进行投影转换，再将shp文件转换为数据；

6、s4、交付项目数据，包括设计图纸、现场调查数据和地质钻孔数据；

7、s5、管理项目进度，后管端维护管理交付项目从设计到施工各个阶段的完成情况；

8、s6、数据统计，根据系统集成的数据，以统计图表的方式直观的展示外业专业类型、钻孔状态、各篇章图纸数量、各类型构造物数量、各月份图纸完成情况的分布情况。

9、可选的，所述s2具体包括：

10、s21、通过python调用接口，将用户上传的路线总图dwg文件自动转换为矢量数据shp文件；

11、s22、根据图层名称和地理位置，将属于同一构造物的多条多段线进行空间拓扑分析，合并成一条多段线要素，在属性表中自动维护其名称和起止桩号；

12、s23、通过改进的接口，将步骤s22中生成的shp文件自动导入数据库，并在导入过程中自动优化空间索引：

13、；

14、其中，oi表示优化指数,表示第i个要素的面积，表示第i个要素的权重，表示第i个要素的边界框面积，表示第i个要素的复杂度；

15、s24、通过接口将交付项目的路线总体图由dwg格式转换为shp格式，同时进行数据清理和错误纠正；

16、s25、根据设计过程中的构造物一览表，使用自动化脚本对道路附属设施进行要素合并与属性编辑；

17、s26、将处理好的shp数据转换为投影坐标系，通过自适应算法选择最优投影参数，其中投影转换：

18、；

19、其中，x和y表示原始坐标，x'和y'表示投影转换后的坐标，和表示投影中心点坐标，表示投影旋转角度，和表示投影缩放因子；

20、s27、将处理后的shp数据存储至空间数据库，并进行冗余数据压缩以减少存储空间占用；

21、s28、通过发布步骤s27中处理好的shp数据为矢量地图服务，并使用缓存技术加速地图服务的响应时间；

22、s29、基于在线调用发布的地图服务，实现dwg路线总图的网页端展示与地图交互，并支持用户对地图数据的动态查询与分析。

23、可选的，所述s3具体包括：

24、s31、后台自动处理逐桩线位数据，获取用户上传的逐桩坐标表和选择的中央子午线经度，其中逐桩坐标表为记录了整条道路百米桩号和桩号对应的xy坐标的excel表，通过将逐桩坐标表中记录的桩号和其对应的平面坐标xy转换为经纬度：

25、；

26、其中，表示第i个桩号的位置，经纬度为和，和表示第i个桩号的平面坐标，和表示起始点的平面坐标，r为地球半径；

27、s32、将逐桩坐标表转换为包含一系列点的点状shp文件，点状shp文件的生成：

28、；

29、其中，表示第i个桩号的点状shp文件，和表示第i个桩号的平面坐标；

30、s33、根据中央子午线经度对应的投影参数进行投影转换，通过以下创新公式将shp文件转换为数据：

31、；

32、其中，x和y表示原始平面坐标，表示投影角度，和表示缩放因子；

33、s34、将转换后的数据导入系统。

34、可选的，所述s4具体包括：

35、s41、交付项目设计图纸，通过接口获取交付项目所有的pdf设计图纸，按照项目名称-阶段-篇章-专业-图纸名称目录树结构进行展示；

36、s42、交付现场调查数据，通过接口获取交付项目相关的现场调查数据，包括表单记录和标绘要素，集成到道路平面模型中，其中表单记录中包含的桩号位置通过以下计算经纬度：

37、；

38、其中，表示第i个桩号的位置，经纬度为和，和表示纬度和经度的增量，表示第i个桩号，表示起始桩号，d表示总桩号距离；

39、s43、标绘要素包含点、线、面的地理位置数据，直接通过包含的经纬度信息定位到道路平面模型中，并通过以下转换为适合展示的坐标系：

40、；

41、其中，r为地球半径，和为基准点经纬度，和为点的经纬度，和为缩放因子；

42、s44、交付地质钻孔数据，通过接口获取交付项目相关的钻孔数据，包括钻孔点位空间信息和属性信息，通过经纬度找到在道路平面模型中的位置，集成到道路平面模型中，钻孔记录中的经纬度信息通过以下转换为平面坐标：

43、；

44、其中，r为地球半径，和为钻孔位置的经纬度，和为基准点经纬度，和为压缩因子。

45、根据本发明实施例的一种基于gis的高速公路成果数字化交付系统，包括工程项目管理模块、数据矢量化模块、数据资源管理模块、后台管理模块；

46、所述工程项目管理模块用于对数字化交付项目的项目基本信息、项目交付状态和项目交付内容的统一管理维护；

47、所述数据矢量化模块基于平台对数字化交付项目的路线总图进行矢量化处理与发布在线图层服务；

48、所述数据资源管理模块用于对数字化交付项目的设计成果进行统一管理与可视化；

49、所述后台管理模块用于进行角色管理、用户管理和日志管理。

50、可选的，所述工程项目管理模块包括项目基本信息的统一管理维护、项目交付状态的统一管理维护、项目交付内容的统一管理维护；

51、所述项目基本信息的统一管理维护包括：项目名称、编码、阶段、类型、国家、省份、城市、项目描述、创建时间基本信息的添加，以列表的形式进行展示，支持用户进行增删改查操作；

52、所述项目交付状态的统一管理维护包括：实现选择某一项目，变更交付状态，将其添加到数字化交付项目列表，支持对交付内容进行编辑维护；

53、所述项目交付内容的统一管理维护包括：实现维护交付项目详情信息，选择投影参数并上传逐桩坐标表将xy坐标转换为经纬度，导入路线总图dwg文件，进行矢量转换并发布地图服务，上传构造物一览表模板并匹配模板解析道路构造物信息，包括类型、名称、起止桩号，同时维护项目工可阶段、确定项目投资人阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、土地报批阶段和计划开工时间六个阶段的完成进度，其中项目交付内容包括项目基本信息、逐桩线位、路线总图、构造物一览表、项目进度。

54、可选的，所述数据矢量化模块包括对路线总图进行矢量转换、要素合并、属性维护、存储数据库、发布矢量地图服务；

55、所述矢量转换，实现自动将用户上传的路线总图dwg文件通过转换为矢量文件格式shp文件；

56、所述要素合并，实现在路线总图线状shp文件中，根据图层名称对构成桥梁、隧道、互通、收费站、服务区的若干条多段线进行合并操作得到一条多段线要素，合并是基于构成同一构造物的多段线图层名称相同；

57、所述属性维护，实现对要素合并之后的桥梁、隧道、互通、收费站、服务区的名称属性和起止桩号属性进行维护，即某一构造物名称和标识其在道路中位置的开始桩号终止桩号；

58、所述存储数据库，实现将要素合并和属性维护之后的shp文件通过批量导入数据库进行管理；

59、所述发布矢量地图服务，实现通过连接数据库，将存储在数据库中的shp数据发布成图层服务。

60、可选的，所述数据资源管理模块包括管理与展示设计图纸、外业调查数据、地质钻孔数据；

61、所述管理与展示设计图纸，实现交付项目最新图纸的展示，根据项目名称在数据库中检索所有项目相关图纸，并按照项目名称-阶段-篇章-专业-图纸名称的顺序展示树状目录和对应的pdf图纸；

62、所述外业调查数据，实现项目现场调查数据的展示，列出项目下的所有调查专业，支持查看不同专业下的调查表单记录以及现场采集照片，并支持根据桩号在地图上定位，同时也可以查看桥梁、隧道、收费站、服务区和互通这几类道路附属设施起讫桩号范围内的外业资料；

63、所述地质钻孔数据，实现项目地质勘查数据的展示，列表展示所有钻孔编号，以及该钻孔下对应的钻孔信息、开孔记录、回尺记录、水位记录、岩土描述、取样记录、岩芯拍照、整孔岩芯，可以根据钻孔位置在地图上定位。

64、可选的，所述后台管理模块包括用户管理和数字化交付项目的后台管理；

65、所述用户管理，实现配置用户访问系统的权限，管理公司所有员工账号信息，为用户账号配置系统角色，决定其对系统的操作权限；

66、所述数字化交付项目的后台管理，实现对项目交付内容的编辑维护，包括编辑维护项目基本信息、逐桩线位信息、路线总图信息、构造物一览表信息和项目进度信息五个模块的信息。

67、本发明的有益效果是：

68、（1）高效的数据管理和共享：本发明通过gis平台集成高速公路设计、施工及维护全生命周期的数据，解决了传统数据管理方式中存在的数据孤岛和共享效率低下的问题。工程项目管理模块统一管理项目基本信息、交付状态和交付内容，数据资源管理模块实现设计图纸、调查数据和地质钻孔数据的统一管理和展示，显著提高了数据管理和共享的效率和准确性。

69、（2）数据数字化和可视化：数据矢量化模块将路线总体图从dwg格式转换为shp格式，并通过空间拓扑分析和属性维护，实现数据的矢量化处理和在线展示。逐桩线位数据通过自动处理生成数据，设计图纸、现场调查数据和地质钻孔数据通过接口获取并集成到道路平面模型中。与传统的纸质和分散电子数据管理方式相比，本发明实现了数据的全面数字化和可视化，便于设计人员和管理人员直观地理解和评估工程进度和设计方案。

70、（3）精准的数据处理和优化：本发明采用改进的接口，将矢量数据自动导入数据库，并在导入过程中优化空间索引，确保数据查询的高效性。逐桩线位数据通过创新公式转换为经纬度和投影坐标，确保数据转换的精准度和一致性。项目进度管理模块维护从设计到施工各阶段的完成情况，数据统计模块以统计图表直观展示系统数据的分布情况，提供了全面的数据分析和决策支持。

71、（4）系统集成与自动化：本发明通过工程项目管理模块、数据矢量化模块、数据资源管理模块和后台管理模块的协同工作，实现了系统的全面集成和自动化处理。自动化脚本用于道路附属设施的要素合并与属性编辑，自适应算法选择最优投影参数，实现数据的自动处理和优化。后台管理模块负责用户管理和项目交付内容的编辑维护，确保系统的高效运行和数据的准确性。

72、（5）高效的数据压缩和地图服务：通过数据压缩技术减少存储空间占用，发布矢量地图服务并使用缓存技术加速地图服务的响应时间，确保了大规模数据处理和展示的高效性。基于在线调用地图服务，实现dwg路线总图的网页端展示与地图交互，支持用户对地图数据的动态查询与分析。

技术特征：

1.一种基于gis的高速公路成果数字化交付方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于gis的高速公路成果数字化交付方法，其特征在于，所述s2具体包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于gis的高速公路成果数字化交付方法，其特征在于，所述s3具体包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于gis的高速公路成果数字化交付方法，其特征在于，所述s4具体包括：

5.一种基于gis的高速公路成果数字化交付系统，其特征在于，包括工程项目管理模块、数据矢量化模块、数据资源管理模块、后台管理模块；

6.根据权利要求5所述的一种基于gis的高速公路成果数字化交付系统，其特征在于，所述工程项目管理模块包括项目基本信息的统一管理维护、项目交付状态的统一管理维护、项目交付内容的统一管理维护；

7.根据权利要求5所述的一种基于gis的高速公路成果数字化交付系统，其特征在于，所述数据矢量化模块包括对路线总图进行矢量转换、要素合并、属性维护、存储数据库、发布矢量地图服务；

8.根据权利要求5所述的一种基于gis的高速公路成果数字化交付系统，其特征在于，所述数据资源管理模块包括管理与展示设计图纸、外业调查数据、地质钻孔数据；

9.根据权利要求5所述的一种基于gis的高速公路成果数字化交付系统，其特征在于，所述后台管理模块包括用户管理和数字化交付项目的后台管理；

技术总结
本发明公开了一种基于GIS的高速公路成果数字化交付方法及系统，包括以下步骤：S1、获取项目列表，变更项目交付状态并存储项目基本信息；S2、获取路线总体图，建立道路平面模型并在线展示；S3、处理逐桩线位数据，将逐桩坐标表转换为点状shp文件并进行投影转换，生成geojson数据；S4、交付设计图纸、现场调查数据和地质钻孔数据；S5、管理项目进度，维护各阶段的完成情况；S6、以统计图表展示系统数据的分布情况。系统包括工程项目管理模块、数据矢量化模块、数据资源管理模块和后台管理模块，实现数据的数字化和可视化管理，提高数据管理和共享效率，确保数据准确性和完整性。

技术研发人员：揭秋明,黄淼,沈国栋,陈功,戴玮,姚文静,邓惠元,陈新蕾
受保护的技术使用者：安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5