地下管線內(nèi)外業(yè)一體化探測(cè)技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)

常 洲，戴相喜，王華峰

(1.南京市測(cè)繪勘察研究院有限公司，江蘇南京210005;2.北京清華山維新技術(shù)開發(fā)有限公司，北京100085)

地下管線內(nèi)外業(yè)一體化探測(cè)技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)

常 洲1，戴相喜1，王華峰2

(1.南京市測(cè)繪勘察研究院有限公司，江蘇南京210005;2.北京清華山維新技術(shù)開發(fā)有限公司，北京100085)

調(diào)查管線探測(cè)內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)研究現(xiàn)狀，分析傳統(tǒng)地下管線探測(cè)流程存在的問題，提出外業(yè)探測(cè)、測(cè)量，內(nèi)業(yè)成圖、建庫(kù)、更新一體化的作業(yè)流程。并在清華山維公司EPS2008平臺(tái)上，通過開發(fā)定制實(shí)現(xiàn)南京市地下管線探測(cè)內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)整套流程，提升管線作業(yè)和管理水平。

地下管線探測(cè);內(nèi)外業(yè)一體化;EPS2008

一、前 言

城市地下管線是城市的“生命線”、“保障線”，擔(dān)負(fù)著水、電、氣、通信信號(hào)等各類城市所需物資和信息的傳送，對(duì)城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要意義，但是如果對(duì)其管理不善，會(huì)構(gòu)成城市潛在的安全隱患。在工程施工過程中造成的地下管線損壞事故時(shí)有發(fā)生，特別是南京市“7·28管線爆炸”事故造成的重大經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響又一次將城市地下管線管理和施工安全問題帶到人們面前，引起了全社會(huì)的關(guān)注。其根源在于城市地下管線管理存在許多難點(diǎn)，其中現(xiàn)有的城市地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)的更新維護(hù)工作就是難點(diǎn)之一，它難以滿足社會(huì)各界對(duì)管線的不同需求。本文提出了一種管線外業(yè)探查、測(cè)量，內(nèi)業(yè)編輯、成圖、建庫(kù)、更新一體化的作業(yè)流程，并基于EPS2008進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從技術(shù)角度解決了管線探測(cè)、建庫(kù)與更新的困難，方便了資料的查閱，有利于管線數(shù)據(jù)共享。

二、研究現(xiàn)狀

地下管線探測(cè)內(nèi)外業(yè)一體化技術(shù)已經(jīng)有多人進(jìn)行過研究并投入使用，但是都存在一定的缺陷。文獻(xiàn)［1］代表一類主流的管線普查內(nèi)外業(yè)一體化方法，該類方法外業(yè)探查時(shí)繪制紙質(zhì)草圖記錄調(diào)查得到的管線點(diǎn)、管線屬性及其之間的連接關(guān)系，然后通過測(cè)量收回管線點(diǎn)坐標(biāo)，內(nèi)業(yè)通過AutoCAD等編輯平臺(tái)將測(cè)量所得管線點(diǎn)坐標(biāo)結(jié)合草圖記錄信息建立正確的管線連接關(guān)系并賦上屬性值，編輯好的數(shù)據(jù)通過質(zhì)檢后，經(jīng)過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換至GIS數(shù)據(jù)庫(kù)格式并完成建庫(kù)。該類方法的缺點(diǎn)有:①外業(yè)通過手工繪制草圖，內(nèi)業(yè)根據(jù)草圖再將管線點(diǎn)連接一遍，并賦上屬性值，這部分工作存在重復(fù)，效率低的缺點(diǎn)并增加了出錯(cuò)的概率;②建庫(kù)時(shí)通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換將管線圖格式轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)庫(kù)格式，難免會(huì)存在數(shù)據(jù)丟失;③該內(nèi)外業(yè)一體化方法未涉及數(shù)據(jù)更新問題，管線數(shù)據(jù)庫(kù)如何動(dòng)態(tài)更新仍然需要解決。文獻(xiàn)［2-3］研究的內(nèi)外業(yè)一體化方法代表了當(dāng)前該領(lǐng)域的方向，該方法通過統(tǒng)一的平臺(tái)調(diào)查、采集、建庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了管線普查的一體化作業(yè)，但是與文獻(xiàn)［1］方法類似，均未考慮管線數(shù)據(jù)庫(kù)更新問題。

三、作業(yè)流程

本文所提出的管線內(nèi)外業(yè)一體化探測(cè)流程，在傳統(tǒng)內(nèi)外業(yè)一體化探測(cè)流程基礎(chǔ)上增加了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)更新的過程，整體包括管線探查、管線測(cè)量、管線成圖、管線質(zhì)檢、管線入庫(kù)、管線更新6個(gè)部分，其具體流程如圖1所示。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.軟硬件平臺(tái)

根據(jù)作業(yè)流程分析，管線探測(cè)內(nèi)外業(yè)一體化宜采用統(tǒng)一的編輯平臺(tái)，減少中間環(huán)節(jié)和人工介入，增加作業(yè)流程之間的耦合度，本文在 EPSCE和EPS2008平臺(tái)上根據(jù)自身需求，定制開發(fā)符合作業(yè)需求的內(nèi)外業(yè)一體化軟件。

軟硬件環(huán)境:PDA、WinCE3.0系統(tǒng)、EPSCE平臺(tái);臺(tái)式電腦、Win98以上系統(tǒng)、EPS2008平臺(tái)。

圖1 內(nèi)外業(yè)一體化流程圖

2.軟件架構(gòu)

管線內(nèi)外業(yè)一體化方法軟件架構(gòu)如圖2所示，該方法以GIS數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle 10g，空間數(shù)據(jù)引擎采用ArcSDE 9.2，外業(yè)采集使用掌上電腦繪制草圖，使用全站儀測(cè)得管線點(diǎn)坐標(biāo)，管線成圖與編輯使用EPS2008，它與掌上電腦之間使用清華山維內(nèi)部格式cef進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，EPS2008使用的數(shù)據(jù)格式為edb，其基礎(chǔ)是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)Access，編輯完成的管線數(shù)據(jù)通過質(zhì)檢模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，質(zhì)檢合格的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫(kù)更新模塊更新GIS數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖2 內(nèi)外業(yè)一體化軟件架構(gòu)

五、關(guān)鍵技術(shù)

1.PDA采集平臺(tái)

由于國(guó)內(nèi)管線現(xiàn)狀十分復(fù)雜，各個(gè)管線項(xiàng)目調(diào)查的側(cè)重點(diǎn)也有不同，不可能建立一個(gè)大而全的軟件平臺(tái)，那樣只會(huì)增加軟件的復(fù)雜性。為了提高EPSCE平臺(tái)的廣泛適用性，對(duì)該軟件的界面、屬性默認(rèn)值、屬性錄入項(xiàng)等均采用了可定制的方式，用戶可以根據(jù)各自管線調(diào)查實(shí)際需要，通過修改配置文件，從而獲得滿足需要的軟件。如將工業(yè)管線修改屬性項(xiàng)修改為:埋設(shè)方式、起點(diǎn)號(hào)、終點(diǎn)號(hào)、起點(diǎn)埋深、終點(diǎn)埋深、管徑、材質(zhì)、壓力、權(quán)屬部門、備注，點(diǎn)擊工業(yè)管線，彈出的工業(yè)管線可以修改的屬性項(xiàng)如圖3所示。

2.內(nèi)業(yè)成圖

管線內(nèi)業(yè)成圖包括草圖匹配、數(shù)據(jù)編輯、管線標(biāo)注等功能。草圖配準(zhǔn)、管線標(biāo)注等功能是在EPS2008核心編輯平臺(tái)基礎(chǔ)上，利用VC++6.0進(jìn)行開發(fā)的。

草圖配準(zhǔn)首先將掌上電腦繪制的草圖cef文件調(diào)入到EPS2008平臺(tái)中，然后調(diào)入管線點(diǎn)坐標(biāo)文件，通過草圖管線點(diǎn)的物探點(diǎn)號(hào)與點(diǎn)坐標(biāo)的點(diǎn)號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系以及管線點(diǎn)與管線的連接關(guān)系將草圖數(shù)據(jù)自動(dòng)移動(dòng)到正確的位置上。

管線標(biāo)注是根據(jù)作業(yè)規(guī)程要求，將管線各類屬性標(biāo)注在圖面之上。由于各地管線標(biāo)注需求不一致，所以此處管線標(biāo)注功能也采用可定制的方式，定制界面如圖4所示。

圖4是根據(jù)南京管線標(biāo)注要求對(duì)排水類管線進(jìn)行設(shè)置，由圖可知，可以對(duì)管線標(biāo)注要素范圍進(jìn)行過濾，同時(shí)可以對(duì)管線標(biāo)注內(nèi)容進(jìn)行選擇，其他類型的管線可以依此進(jìn)行設(shè)置，最終達(dá)到滿足要求的管線標(biāo)注方案。

3.數(shù)據(jù)質(zhì)檢

數(shù)據(jù)質(zhì)檢功能模塊是按照一定的數(shù)據(jù)規(guī)則編寫程序，對(duì)管線數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行檢查，可以幫助發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、繪制、編輯過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)質(zhì)檢分屬性數(shù)據(jù)檢查和空間數(shù)據(jù)檢查兩部分，其功能是在EPS2008核心編輯平臺(tái)基礎(chǔ)上，采用VC++ 6.0和VBScript語(yǔ)言開發(fā)而成的。質(zhì)檢功能開發(fā)過程中根據(jù)具體的檢查內(nèi)容，將通用的、固定不變的功能做成模塊內(nèi)置于軟件中;不通用的功能使用平臺(tái)提供的腳本語(yǔ)言VBScript進(jìn)行開發(fā);由于edb數(shù)據(jù)采用了Access數(shù)據(jù)庫(kù)作為存儲(chǔ)基礎(chǔ)，管線點(diǎn)、管線必填屬性及異常屬性可以通過數(shù)據(jù)庫(kù)SQL語(yǔ)句進(jìn)行開發(fā)。EPS2008南京版定制開發(fā)的質(zhì)檢功能如圖5所示。

圖5 南京版EPS2008質(zhì)檢功能

1)通用的檢查功能模塊有孤點(diǎn)檢查、孤線檢查、空間交叉檢查等。

2)非通用的檢查功能模塊較多，有點(diǎn)特征檢查、變徑點(diǎn)檢查、隱蔽點(diǎn)檢查、排水流向檢查、管徑值異常檢查、超長(zhǎng)(短)管線檢查等，用戶可以根據(jù)自身需求隨意定制。

必填、異常屬性檢查較特殊，可以直接通過SQL語(yǔ)句進(jìn)行開發(fā)，其開發(fā)界面如圖6所示。

圖6 必填、異常屬性開發(fā)界面

4.建庫(kù)更新

基于EPS2008的地下管線探測(cè)內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)流程是以GIS數(shù)據(jù)庫(kù)為核心的，管線新測(cè)及動(dòng)態(tài)維護(hù)更新都是圍繞著GIS數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行。管線GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖7所示。

圖7 管線GIS數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

由圖7可知，管線數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)管線數(shù)據(jù)進(jìn)行分層管理，每類管線又分管線點(diǎn)、管線、注記3個(gè)圖層，每一層數(shù)據(jù)考慮到建立時(shí)態(tài)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的需要，同時(shí)建立了現(xiàn)勢(shì)數(shù)據(jù)層和歷史數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)入庫(kù)采用數(shù)據(jù)更新模塊中的建庫(kù)功能，將管線數(shù)據(jù)導(dǎo)入GIS數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)入后的GIS數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)過符號(hào)化后如圖8所示。

數(shù)據(jù)更新是管線探測(cè)內(nèi)外業(yè)一體化流程的核心部分，也是本文所提流程比傳統(tǒng)內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)流程改進(jìn)最大處。通過各種方法建立起來(lái)的GIS數(shù)據(jù)庫(kù)如果沒有合理的更新機(jī)制，則該數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)逐漸失去其實(shí)用價(jià)值。

圖8 GIS數(shù)據(jù)庫(kù)符號(hào)化效果

EPS2008平臺(tái)的數(shù)據(jù)更新模塊建立了良好的數(shù)據(jù)庫(kù)增量更新機(jī)制。更新模塊通過記錄要素如下信息達(dá)到對(duì)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)增量更新的目的，這些信息是［4］:① 全球唯一標(biāo)志 GUID;② 有效時(shí)間 Tv;③消亡時(shí)間Td;④版本信息Vn;⑤操作事件Ev;⑥工程編號(hào)Pn。管線數(shù)據(jù)在建庫(kù)、下載、更新操作過程中記錄上述信息，在更新GIS數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)通過對(duì)比這些信息即可判斷出要素的4種狀態(tài):未動(dòng)、增加、刪除、修改，將發(fā)生變化的數(shù)據(jù)按照對(duì)應(yīng)操作反映到GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中即可實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的增量更新，同時(shí)將GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除的數(shù)據(jù)放入歷史庫(kù)。

六、結(jié)束語(yǔ)

地下管線探測(cè)是一個(gè)涉及多學(xué)科、多專業(yè)的綜合性和技術(shù)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。筆者根據(jù)所在單位管線作業(yè)、管理的實(shí)際需求，提出了管線數(shù)據(jù)內(nèi)外業(yè)建庫(kù)、更新一體化的作業(yè)流程，并基于清華山維平臺(tái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，該流程可以減少管線作業(yè)中間環(huán)節(jié)和人工介入，降低錯(cuò)誤發(fā)生概率，提高工作效率，保證數(shù)據(jù)庫(kù)的現(xiàn)勢(shì)性，方便數(shù)據(jù)共享，提高城市規(guī)劃、管理、建設(shè)的科學(xué)性，避免城市建設(shè)中地面與地下的矛盾以及地下工程相互間的交叉，避免盲目施工造成的重大事故，具有十分重要的意義。

［1］ 陳小航，張亦工.地下管線普查、建庫(kù)、管理系統(tǒng)一體化構(gòu)想［J］.現(xiàn)代測(cè)繪，2003，26(2):41-44.

［2］ 王清泉，王磊.基于EPS地下管線測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)一體化技術(shù)的研究［J］.測(cè)繪通報(bào)，2008(5):54-57.

［3］ 王明權(quán)，余成江，張平.內(nèi)外業(yè)一體化技術(shù)在地下管線探測(cè)中的應(yīng)用［J］.城市勘測(cè)，2008(2):100-101.

［4］ 王磊.面向城市規(guī)劃的空間數(shù)據(jù)庫(kù)動(dòng)態(tài)更新模型研究［J］.測(cè)繪科學(xué)，2009，34(6):215-217.

Research and Realization of Indoor and Outdoor Underground Pipeline Survey Integration

CHANG Zhou，DAI Xiangxi，WANG Huafeng

0494-0911(2011)07-0050-04

TU990.3

B

2011-04-06

常 洲(1967—)，男，江蘇徐州人，高級(jí)工程師，主要從事基礎(chǔ)測(cè)繪管理工作。