城市地下全要素信息组织与集成管理方法、系统和介质

1.本发明涉及地学信息技术和数据集成技术领域，尤其是涉及一种城市地下全要素信息组织与集成管理方法、系统和介质。


背景技术：

2.随着社会经济的发展，城市资源状况、环境承载等问题不断涌现，城市地质调查尤其是地下空间探查持续发展，在生产中也越来越多地被应用，随之产生的大量多源异构的地质调查数据也需要进行组织集成管理。目前在地下空间集成管理相关研究中，对要素的集成管理集中在研究者关心的某些方面，如地质灾害、地形环境要素、地下管线、建筑等要素，无法对地下空间的地质参数、地质结构及既有地下空间等全部要素进行统一集成管理，由此可能会产生地下情况掌握不明、地下空间规划不协调的问题，从而产生开发矛盾甚至开发事故。研究城市地下全要素信息组织与集成管理方法，对地下空间资源评价、协调规划以及城市地下空间的高质量开发和可持续利用具有重要意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种城市地下全要素信息组织与集成管理方法、系统和介质，解决现有技术中集成要素不全面、地下情况掌握不明、地下空间规划不协调的技术问题。
4.为达到上述技术目的，第一方面，本发明的技术方案提供一种城市地下全要素信息组织与集成管理方法，包括以下步骤：
5.获取地下全要素信息，对所述地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织；
6.根据所述地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型；
7.为所述地下全要素信息和所述信息语义表达模型设计存储结构表；
8.为所述存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，所述关系型数据库用于对所述地下全要素信息的查找；
9.使用全要素集成管理系统对所述地下全要素信息进行集成一体化管理。
10.与现有技术相比，本发明提供的城市地下全要素信息组织与集成管理方法的有益效果包括：
11.本发明提供的城市地下全要素信息组织与集成管理方法，首先，获取地下全要素信息，对所述地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织，较好地整理了现有城市的地下全要素信息，对总体框架进行了搭建；然后，根据所述地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型，为搭建地下全要素信息和要素实体三维模型和进行地下空间开发适宜性三维评价提供支撑，便于地下生产开发的指挥；其次，为所述地下全要素信息和所述信息语义表达模型设计存储结构表；为所述存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，所述关系型数据库用于对所述地下全要素信息的查找，对于
信息的索引也十分便捷；最后，使用全要素集成管理系统对所述地下全要素信息进行集成一体化管理，便于对地下全要素信息的持续管理和更新，具有非常好的实用价值。对地下空间的地质参数、地质结构及既有地下空间等全部要素进行统一集成管理，可以清晰明了地掌握城市的地下情况，便于市政部门对地下空间协调规划，减少甚至是避免出现开发矛盾或开发事故，对地下空间资源评价、协调规划以及城市地下空间的高质量开发和可持续利用具有重要意义。
12.根据本发明的一些实施例，所述地下全要素信息按照探测方式分为：点位探测信息、测线探测信息和元数据信息。
13.根据本发明的一些实施例，所述点位探测信息包括：钻孔探测信息、测井探测信息和原位试验数据。
14.根据本发明的一些实施例，所述测线探测信息包括：微动测线信息、电法测线信息和磁法测线信息。
15.根据本发明的一些实施例，所述地下全要素信息按照存储形式分为：属性表数据、属性场数据、结构形态数据和非结构化数据。
16.根据本发明的一些实施例，所述根据所述地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型，包括步骤：
17.根据所述地下全要素信息的本质特征、主要业务场景、针对不同任务的数据使用情况，结合所述地下全要素信息与所述要素实体之间的关系、联系和约束条件进行语义划分，按照三维模型要素类-属性场模型-要素属性的组织方式，构建所述信息语义表达模型。
18.根据本发明的一些实施例，所述为所述地下全要素信息和所述信息语义表达模型设计存储结构表，至少包括以下步骤的一种：
19.当所述地下全要素信息主要为属性表数据，结合所述属性表数据的元数据、要素属性、所述属性表数据与所述三维模型之间的关系，设计所述存储结构表；
20.当所述地下全要素信息主要为属性场数据，结合所述属性场数据的基本信息、级别信息、规则属性场网格、不规则属性场网格和网格模型，设计所述存储结构表；
21.当所述地下全要素信息主要为三维要素信息，结合所述三维要素信息中的简单实体、地质实体、地形实体、复杂地质实体，设计所述存储结构表。
22.根据本发明的一些实施例，所述空间索引包括：根据id建立b 树索引，根据几何范围建立r树索引。
23.第二方面，本发明的技术方案提供一种城市地下全要素信息组织与集成管理系统，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面中任意一项所述的城市地下全要素信息组织与集成管理方法。
24.第三方面，本发明的技术方案提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面中任意一项所述的城市地下全要素信息组织与集成管理方法。
25.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中摘要附图要与说明书附图的其中一幅完全一致：
27.图1为本发明一个实施例提供的城市地下全要素信息组织与集成管理方法的流程图；
28.图2为本发明另一个实施例提供的城市地下全要素信息组织与集成管理方法的地下全要素信息分类图；
29.图3为本发明另一个实施例提供的城市地下全要素信息组织与集成管理方法的语义表达模型构建流程图；
30.图4为本发明另一个实施例提供的全要素集成管理系统的示意图。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
32.需要说明的是，虽然在系统示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于系统中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
33.本发明提供了一种城市地下全要素信息组织与集成管理方法，对地下空间的地质参数、地质结构及既有地下空间等全部要素进行统一集成管理，可以清晰明了地掌握城市的地下情况，便于市政部门对地下空间协调规划，减少甚至是避免出现开发矛盾或开发事故，对地下空间资源评价、协调规划以及城市地下空间的高质量开发和可持续利用具有重要意义。
34.下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
35.参考图1，图1为本发明一个实施例提供的城市地下全要素信息组织与集成管理方法的流程图，城市地下全要素信息组织与集成管理方法包括但是不仅限于步骤s110至步骤s150。
36.步骤s110，获取地下全要素信息，对地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织；
37.步骤s120，根据地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型；
38.步骤s130，为地下全要素信息和信息语义表达模型设计存储结构表；
39.步骤s140，为存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，关系型数据库用于对地下全要素信息的查找；
40.步骤s150，使用全要素集成管理系统对地下全要素信息进行集成一体化管理。
41.在一实施例中，城市地下全要素信息组织与集成管理方法包括以下步骤：首先，获取地下全要素信息，对地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织，较好地整理了现有城市的地下全要素信息，对总体框架进行了搭建；然后，根据地下全要素信息与要
素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型，为搭建地下全要素信息和要素实体三维模型和进行地下空间开发适宜性三维评价体用了支撑，便于地下生产开发的指挥；其次，为地下全要素信息和信息语义表达模型设计存储结构表；为存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，关系型数据库用于对地下全要素信息的查找，对于信息的索引也十分便捷；最后，使用全要素集成管理系统对地下全要素信息进行集成一体化管理，便于对地下全要素信息的持续管理和更新，具有非常好的实用价值。对地下空间的地质参数、地质结构及既有地下空间等全部要素进行统一集成管理，可以清晰明了地掌握城市的地下情况，便于市政部门对地下空间协调规划，减少甚至是避免出现开发矛盾或开发事故，对地下空间资源评价、协调规划以及城市地下空间的高质量开发和可持续利用具有重要意义。
42.参考图2和图3，图2为本发明另一个实施例提供的城市地下全要素信息组织与集成管理方法的地下全要素信息分类图；图3为本发明另一个实施例提供的城市地下全要素信息组织与集成管理方法的语义表达模型构建流程图。
43.在一实施例中，城市地下全要素信息组织与集成管理方法包括以下步骤：获取地下全要素信息，对地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织；根据地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型；为地下全要素信息和信息语义表达模型设计存储结构表；为存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，关系型数据库用于对地下全要素信息的查找；使用全要素集成管理系统对地下全要素信息进行集成一体化管理。地下全要素信息按照探测方式分为：点位探测信息、测线探测信息和元数据信息。
44.在一实施例中，城市地下全要素信息组织与集成管理方法包括以下步骤：获取地下全要素信息，对地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织；根据地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型；为地下全要素信息和信息语义表达模型设计存储结构表；为存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，关系型数据库用于对地下全要素信息的查找；使用全要素集成管理系统对地下全要素信息进行集成一体化管理。地下全要素信息按照探测方式分为：点位探测信息、测线探测信息和元数据信息，点位探测信息包括：钻孔探测信息、测井探测信息和原位试验数据。
45.在一实施例中，城市地下全要素信息组织与集成管理方法包括以下步骤：获取地下全要素信息，对地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织；根据地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型；为地下全要素信息和信息语义表达模型设计存储结构表；为存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，关系型数据库用于对地下全要素信息的查找；使用全要素集成管理系统对地下全要素信息进行集成一体化管理。地下全要素信息按照探测方式分为：点位探测信息、测线探测信息和元数据信息，点位探测信息包括：钻孔探测信息、测井探测信息和原位试验数据，测线探测信息包括：微动测线信息、电法测线信息和磁法测线信息。
46.在一实施例中，城市地下全要素信息组织与集成管理方法包括以下步骤：获取地下全要素信息，对地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织；根据地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型；为地下全要素信息和信息语义表达模型设计存储结构表；为存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，关系型数据库用于对地下全要素信息的查找；使用全要素集成管理系统对地下全要素信息进
行集成一体化管理。地下全要素信息按照存储形式分为：属性表数据、属性场数据、结构形态数据和非结构化数据。
47.在一实施例中，城市地下全要素信息组织与集成管理方法包括以下步骤：获取地下全要素信息，对地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织；根据地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型；为地下全要素信息和信息语义表达模型设计存储结构表；为存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，关系型数据库用于对地下全要素信息的查找；使用全要素集成管理系统对地下全要素信息进行集成一体化管理。地下全要素信息按照存储形式分为：属性表数据、属性场数据、结构形态数据和非结构化数据。地下全要素信息按照探测方式分为：点位探测信息、测线探测信息和元数据信息，点位探测信息包括：钻孔探测信息、测井探测信息和原位试验数据。
48.在一实施例中，城市地下全要素信息组织与集成管理方法包括以下步骤：获取地下全要素信息，对地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织；根据地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型；为地下全要素信息和信息语义表达模型设计存储结构表；为存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，关系型数据库用于对地下全要素信息的查找；使用全要素集成管理系统对地下全要素信息进行集成一体化管理。地下全要素信息按照存储形式分为：属性表数据、属性场数据、结构形态数据和非结构化数据。地下全要素信息按照探测方式分为：点位探测信息、测线探测信息和元数据信息，点位探测信息包括：钻孔探测信息、测井探测信息和原位试验数据。根据所述地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型，包括步骤：根据所述地下全要素信息的本质特征、主要业务场景、针对不同任务的数据使用情况，结合所述地下全要素信息与所述要素实体之间的关系、联系和约束条件进行语义划分，按照三维模型要素类-属性场模型-要素属性的组织方式，构建所述信息语义表达模型。
49.在一实施例中，城市地下全要素信息组织与集成管理方法包括以下步骤：获取地下全要素信息，对地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织；根据地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型；为地下全要素信息和信息语义表达模型设计存储结构表；为存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，关系型数据库用于对地下全要素信息的查找；使用全要素集成管理系统对地下全要素信息进行集成一体化管理。地下全要素信息按照存储形式分为：属性表数据、属性场数据、结构形态数据和非结构化数据。地下全要素信息按照探测方式分为：点位探测信息、测线探测信息和元数据信息，点位探测信息包括：钻孔探测信息、测井探测信息和原位试验数据。为地下全要素信息和信息语义表达模型设计存储结构表，至少包括以下步骤的一种：当地下全要素信息主要为属性表数据，结合属性表数据的元数据、要素属性、属性表数据与三维模型之间的关系，设计存储结构表；当地下全要素信息主要为属性场数据，结合属性场数据的基本信息、级别信息、规则属性场网格、不规则属性场网格和网格模型，设计存储结构表；当地下全要素信息主要为三维要素信息，结合三维要素信息中的简单实体、地质实体、地形实体、复杂地质实体，设计存储结构表。
50.在一实施例中，城市地下全要素信息组织与集成管理方法包括以下步骤：获取地下全要素信息，对地下全要素信息按照探测方式和存储形式进行分类组织；根据地下全要素信息与要素实体的关联和约束条件构建信息语义表达模型；为地下全要素信息和信息语
义表达模型设计存储结构表；为存储结构表设计关系型数据库的原生索引和空间索引，关系型数据库用于对地下全要素信息的查找；使用全要素集成管理系统对地下全要素信息进行集成一体化管理。所述空间索引包括：根据id建立b 树索引，根据几何范围建立r树索引。对于城市地下三维模型数据，根据id建立b 树索引，根据几何范围建立r树索引。按要素类别、分区分层建立索引。依据地质对象的专题语义划分，将地质对象分成若干要素类型，以要素集合的形式存储于空间数据库中，将同类空间对象在物理存储上也聚合在临近的存储空间。
51.在一实施例中，本发明在调研探测的城市地下全要素信息的基础上，分析城市地下全要素的特点及其多种组织方式，明确全要素信息所含的各种实体及其属性、实体间的联系等，构建全要素信息之间的语义表达模型；根据城市地下全要素信息的特点设计其存储结构，为提高异构数据的复杂查询效率，设计空间索引管理，最终实现多类型集成一体化设计，为城市地下全要素建模、评价提供支撑。主要的技术点如下：
52.s1：城市地下全要素信息组织：
53.调研城市地下全要素信息，分析要素的探测方式、存储形式的不同，研究城市地下全要素信息的多种组织方式。按要素探测方式的不同，从点位信息、测线信息、元数据等方面进行分类组织；按要素存储形式的差异，将全要素信息从属性表、结构形态数据、属性场数据、非结构化数据等方面分类组织。
54.s2：语义表达模型构建：
55.建立城市地下全要素涉及的实体及与所述实体匹配的实体属性；根据全要素信息的本质特征、主要业务场景、针对不同任务的数据使用情况，考虑要素实体之间的关系、联系、约束等条件进行合理的语义划分，按照三维模型要素类-属性场模型-属性的组织方式，构建城市地下全要素信息语义表达模型。考虑全要素信息的存储形式，分析底层全要素信息的局部视图，对所述实体及其匹配的若干实体属性建立e-r图，使所述e-r图包括实体、实体属性以及实体间联系三个信息。
56.s3：存储结构设计：
57.针对以属性表为主的要素存储对象，考虑要素信息自身的描述(元数据属性)、要素类的属性以及要素之间的关系、三维模型，设计的具体的存储结构。
58.针对属性场信息，在主流存储方案的基础上，考虑基本信息、级别信息、规则剖分属性场网格、不规则属性场剖分网格、网格模型、网格模型的索引等特点，设计存储结构表。
59.针对三维要素信息，在主流存储方案的基础上，考虑简单实体、地质实体、地形实体、复杂地质实体的特点，设计存储结构表。
60.s4：索引设计：对不同的应用场景设计关系型数据库的原生索引和空间索引，并考虑数据的空间属性和常用查询字段，在数据库与文件系统之上提供更高一级的联合索引与查询优化组件，提高异构数据的复杂查询效率。按照不同情况，建立不同的空间索引：对于城市地下三维模型数据，根据id建立b 树索引，根据几何范围建立r树索引。按要素类别、分区分层建立索引。依据地质对象的专题语义划分，将地质对象分成若干要素类型，以要素集合的形式存储于空间数据库中，将同类空间对象在物理存储上也聚合在临近的存储空间。
61.s5：集成一体化设计：
62.将全要素信息按文件型要素和属性表型要素分别存储，对于结构要素信息、地下
空间模型、图像、文档等以文件形式存储的要素信息，根据其数据量级、访问频率、可用性要求、访问方式等特点设计在不同类型文件系统上的存储方式。考虑文件元数据在数据库中的存储形式设计文件的元数据存储表，以实现不同类型全要素数据的一体化高效集成管理。
63.与传统城市地下信息的组织集成管理相比，本发明提供了一种城市地下全要素信息组织与集成管理方法，能够高效组织集成管理城市地下空间相关资源的各类要素，有利于解决传统地下空间集成管理要素不全而产生的地下情况掌握不明、开发矛盾等问题，对地下空间资源评价、协调规划以及城市地下空间的高质量开发和可持续利用具有重要意义。
64.参考图4，图4为本发明另一个实施例提供的全要素集成管理系统的示意图。
65.本发明提供了一种城市地下全要素信息组织与集成管理系统，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的城市地下全要素信息组织与集成管理方法。
66.处理器和存储器可以通过总线或者其他方式连接。
67.存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
68.需要说明的是，本实施例中的城市地下全要素信息组织与集成管理系统，可以包括有业务处理模块、边缘端数据库、服务端版本信息寄存器、数据同步模块，处理器执行计算机程序时实现如上述应用在城市地下全要素信息组织与集成管理系统的城市地下全要素信息组织与集成管理方法。
69.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
70.此外，本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述终端实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的城市地下全要素信息组织与集成管理方法。
71.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于ram、rom、eeprom、闪存或其他存储器技术、
cd-rom、数字多功能盘(dvd)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
72.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。
73.以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。