廣州中新知識城地下管線信息化測繪與建庫關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

余星

摘 要：本項目在國家測繪地理行業(yè)信息化測繪的大背景下，面向服務(wù)，以改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程為目標(biāo)，主動進行生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級，面向城市管理、規(guī)劃設(shè)計與地下管線共享建庫等多重應(yīng)用，實現(xiàn)地下管線探查、信息采集、數(shù)據(jù)建庫一體化解決方案，較系統(tǒng)地解決了當(dāng)前城市地下管線測繪部門面臨的若干重大技術(shù)問題，提高了測繪部門信息化服務(wù)水平。

關(guān)鍵詞：地下管線探測 信息化測繪 數(shù)據(jù)共享 多用途測繪

中圖分類號：P231 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0038-02

地下管線信息化測繪與建庫關(guān)鍵技術(shù)屬于城市地下管線探測、信息化測繪相結(jié)合的典型應(yīng)用。該課題在國家測繪地理行業(yè)信息化測繪的大背景下，面向服務(wù)，以改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程為目標(biāo)，主動進行生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級，面向城市管理、規(guī)劃設(shè)計與地下管線共享建庫等多重應(yīng)用，實現(xiàn)地下管線探查、信息采集、數(shù)據(jù)建庫一體化解決方案，系統(tǒng)地解決了當(dāng)前城市地下管線測繪部門面臨的若干重大技術(shù)問題，極大地促進了地下管線空間信息化測繪成果在“數(shù)字城市”與建設(shè)工程設(shè)計中的應(yīng)用和推廣，提高了測繪部門信息化服務(wù)水平，進而提升城市測繪部門在“數(shù)字城市”建設(shè)中地位與作用。

中新（廣州）知識城項目是由中共中央政治局委員、前廣東省委書記汪洋同志與時任新加坡國務(wù)資政吳作棟先生共同倡導(dǎo)并親自推動的中新合作項目，屬于國務(wù)院頒布的《珠江三角洲地區(qū)改革發(fā)展規(guī)劃綱要》（2008-2020年）重點建設(shè)項目科學(xué)城北區(qū)的范圍，規(guī)劃總面積約123平方公里。知識城發(fā)展的目標(biāo)是“按照“吸引高端人才、匯聚高端產(chǎn)業(yè)、提供高端服務(wù)”的理念，打造成為引領(lǐng)廣州、廣東乃至中國產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展尤其是知識型經(jīng)濟發(fā)展的新引擎、匯聚全球精英的人才高地、國際一流水平的生態(tài)宜居新城、中新戰(zhàn)略合作的代表項目和杰出典范?！敝R城的規(guī)劃管理、設(shè)計以及工程建設(shè)對管線數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和現(xiàn)勢性的要求非常高。

1 地下管線信息化測繪發(fā)展背景

1.1 地下管線信息建設(shè)是新型城市化發(fā)展需要

城市地下管線數(shù)據(jù)是城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)重要組成部分，是“智慧城市”建設(shè)重要內(nèi)容之一。伴隨著城市建設(shè)日新月異，地下管線設(shè)施也在迅速發(fā)展，地下管線建設(shè)作為城市建設(shè)的重要組成部分需要不斷進行新建、擴建和改建。管線信息可為管線建設(shè)提供良好的設(shè)計工作環(huán)境，對管線線路合理布局，保證線路暢通快捷，施工簡便，節(jié)省費用，方便維護管理起著強大的保證作用。完整準(zhǔn)確的管線資源信息可為管線建設(shè)的優(yōu)化設(shè)計、科學(xué)施工提供可靠依據(jù)，為管理人員分析管線問題和排除管線故障提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，為各類工程的施工減少或避免管線事故的發(fā)生。地下管線是城市物質(zhì)流能源流和信息流的重要載體， 是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，通過城市地下管線探查，建立地下管線信息數(shù)據(jù)庫并開發(fā)地下管線信息管理系統(tǒng)對城市的規(guī)劃、建設(shè)、管理安全與發(fā)展具有非常重要的意義。城市地下管線測量及管理在城市基礎(chǔ)建設(shè)中占有越來越重要的地位。

1.2 信息化測繪技術(shù)對管線信息化建設(shè)提出新要求

信息化測繪體系是我國測繪地理信息工作在實現(xiàn)由傳統(tǒng)測繪向數(shù)字化測繪轉(zhuǎn)化和跨越之后進入的下一新的發(fā)展階段。國家測繪局頒布的《全國基礎(chǔ)測繪中長期發(fā)展規(guī)劃（2006年～2020年）》與《測繪事業(yè)發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》中明確提出了信息化測繪是我國測繪發(fā)展的方向。城市測繪不僅是一個行業(yè)，更重要的應(yīng)是一種服務(wù)。信息化測繪體系要解決的關(guān)鍵問題是服務(wù)問題，需要增加地球空間信息的表達形式和服務(wù)內(nèi)容，需要我們改變觀念，將按規(guī)范生產(chǎn)改變?yōu)榘葱枭a(chǎn)，需要加強測繪部門與其他學(xué)科的集成。信息化測繪最本質(zhì)的內(nèi)涵和特征就是實現(xiàn)實時有效的地理信息綜合服務(wù)，而建立“信息化測繪體系”就是我國測繪在信息化社會中實現(xiàn)這種信息服務(wù)的能力建設(shè)目標(biāo)，它相對于我國已建的“數(shù)字化測繪技術(shù)體系”應(yīng)該具有幾個標(biāo)志性跨越特征：數(shù)據(jù)獲取實時化、信息交互網(wǎng)絡(luò)化、基礎(chǔ)設(shè)施公用化、信息服務(wù)社會化、信息共享法制化、技術(shù)體系數(shù)字化。信息化測繪的本質(zhì)是服務(wù)，測繪生產(chǎn)部門需要技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)創(chuàng)新，改進現(xiàn)有創(chuàng)新生產(chǎn)管理模式，大力推進信息化測繪體系建設(shè)，不斷提升測繪服務(wù)能力和水平。

1.3 地下管線信息建設(shè)迫切需要測繪地理新技術(shù)融合創(chuàng)新

20世紀(jì)以來，隨著先進探查技術(shù)、數(shù)字化測繪技術(shù)和3S技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)便成為城市地下管線普查探測的主要技術(shù)目標(biāo)。2003年受建設(shè)部委托，由北京市測繪設(shè)計研究院等單位負(fù)責(zé)修編的《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》CJJ61-2003發(fā)布實施，地下管線探測實現(xiàn)了數(shù)據(jù)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，數(shù)據(jù)外業(yè)的探查、測繪數(shù)據(jù)可經(jīng)過處理計算編輯導(dǎo)入“管線數(shù)據(jù)處理與智能成圖系統(tǒng)”，完成數(shù)據(jù)建庫及管線數(shù)據(jù)編輯成圖工作，并按照要求對管線數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、邏輯性和一致性進行全面自動檢查，建立地下管線信息管理系統(tǒng)，如，深圳、武漢、烏魯木齊、沈陽、石家莊、成都、寧波、廈門（二次普查）等城市均依此進行地下管線普查工作。另外地質(zhì)雷達、新型管線探測設(shè)備等層出不窮，但是相應(yīng)數(shù)據(jù)處理后續(xù)平臺不完善。國外軟件產(chǎn)品價格昂貴，遠(yuǎn)程技術(shù)支持，無法適應(yīng)我國城市空間設(shè)施日新月異發(fā)展變化需要及其我國不同地區(qū)地球物理特征多種分析需要。因此迫切需要基于先進設(shè)備，研究相關(guān)數(shù)據(jù)處理平臺，融合各種地下管線探測新技術(shù)，解決生產(chǎn)中的迫切問題。

2.4 目前面向社會服務(wù)與自身數(shù)據(jù)生產(chǎn)之間矛盾，造成了地下管線空間數(shù)據(jù)庫更新緩慢、更新乏力與城市測量部門疲于數(shù)據(jù)生產(chǎn)之間矛盾

一是由于城市地下管線分屬不同單位建設(shè)和管理，其資料分散地分布在城市不同單位和部門管理，由于各專業(yè)管線權(quán)屬單位對資料管理重視程度的差異、獲取和存儲地下管線信息的方式和標(biāo)準(zhǔn)不同，致使現(xiàn)狀地下管線資料具有多源性、多樣性、離散性和時空性等特點。二是地下管線信息動態(tài)更新程度低，缺少長效機制保證，由于缺少相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)的支撐，以及沒有建立地下管線的動態(tài)管理機制，真正做到對地下管線進行動態(tài)管理的城市很少，導(dǎo)致在管線普查幾年后隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，原先建立的系統(tǒng)成為一潭死水，不能發(fā)揮其應(yīng)有的效能成為廢物，造成財政投資的浪費。三是需要研究多個數(shù)據(jù)服務(wù)平臺與現(xiàn)有城市地下管線空間數(shù)據(jù)庫平臺之間關(guān)系，解放現(xiàn)有生產(chǎn)力，建立快速動態(tài)更新渠道。四是城市地下管線空間數(shù)據(jù)庫更新工作不僅涉及基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理，還包括地下管線探測、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)再加工等工作，數(shù)據(jù)生產(chǎn)模式對更新方式的選擇也有重要的影響。

3 廣州中新知識城地下管線信息化測繪與建庫關(guān)鍵技術(shù)

（1）本項目詳細(xì)地制定了《廣州市中新知識城地下管線探測標(biāo)準(zhǔn)》《廣州市中新知識城地下管線數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)》，并實現(xiàn)信息化模板的標(biāo)準(zhǔn)化封裝。

本項目系統(tǒng)建立了城市地下管線時空一體化數(shù)據(jù)模型，包括地理要素編碼、符號屬性、分層、顏色、時間節(jié)點等內(nèi)容，并面向城市規(guī)劃設(shè)計與地下管線共享建庫雙重應(yīng)用實現(xiàn)了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的最大兼容?；谝卣Z義表述進行符號可視化表達及屬性、時間信息的一體化封裝，建立了廣州市中新知識城地下管線信息模板，并通過符號一體化技術(shù)實現(xiàn)制圖與GIS建庫的一體化和標(biāo)準(zhǔn)化。圖1是系統(tǒng)實現(xiàn)平臺。

（2）本項目采用地質(zhì)雷達與GZCORS技術(shù)融合，實現(xiàn)管線探測與空間數(shù)據(jù)采集有機結(jié)合。一是采用非開挖深埋管線的探測技術(shù)與城市新型管線探測技術(shù)研究，并結(jié)合地質(zhì)雷達進行地下管線識別，量取，獲得高精度地下管線位置信息與屬性信息，實現(xiàn)地下管線信息化數(shù)據(jù)獲取。二是充分利用廣州市測量三維精密定位體系，融合管線探測位置信息，獲取高精度地下管線空間信息。其核心就在于廣州市連續(xù)運行衛(wèi)星定位城市測量綜合服務(wù)系統(tǒng)（GZCORS）和廣州似大地水準(zhǔn)面精化（GZGEOID）（如圖2所示）。三是通過時間同步系統(tǒng)，獲取管線精準(zhǔn)采集信息。將生產(chǎn)時間信息統(tǒng)一在基準(zhǔn)時間一定的范圍內(nèi)，為將來數(shù)據(jù)動態(tài)更新奠定基礎(chǔ)。

（3）本項目實現(xiàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)與建庫管理一體化操作，建立地下管線采集、更新一體化生產(chǎn)體系。一是基于PDA實現(xiàn)地下管線信息現(xiàn)場采集與記錄，并與后端數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)無縫銜接，有效保證信息的完整性與容錯性（如圖3所示）。二是實現(xiàn)GIS建庫與數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺無縫集成，基于ArcEngine二次開發(fā)，實現(xiàn)了前端數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺和后端數(shù)據(jù)管理平臺之間的無縫集成和銜接，建立了內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)一體化的作業(yè)流程。三是基于ArcSDE+Oracle 10g的空間數(shù)據(jù)庫管理模式，實現(xiàn)了基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)圖屬一體化、歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)勢數(shù)據(jù)的一體化管理。

（4）結(jié)合管線三維探測信息，進行管線三維顯示技術(shù)研究開發(fā)，直觀顯示管線細(xì)部特征，方便管線識別與量取。一是借鑒了地質(zhì)雷達在實際工程中應(yīng)用和數(shù)據(jù)處理表現(xiàn)的方法，參照管線探測數(shù)據(jù)，選取多種數(shù)據(jù)處理模型，開發(fā)各類探測數(shù)據(jù)分析工具，提取虛擬三維數(shù)據(jù)，并應(yīng)用所建立的網(wǎng)格插值算法來構(gòu)建地下空間顯示與模擬。二是基于攝像系統(tǒng)與管道機器人應(yīng)用，進行多源數(shù)據(jù)融合分析處理，實現(xiàn)三維管線的顯示與判讀

（5）本項目實現(xiàn)一套數(shù)據(jù)多重應(yīng)用，實現(xiàn)地下管線探查、信息采集、數(shù)據(jù)建庫一體化解決方案。一是基于信息映射與模板控制技術(shù)，實現(xiàn)了基于EPS的城市規(guī)劃設(shè)計與地下管線共享建庫雙重應(yīng)用，有效減少了數(shù)據(jù)再加工費用。二是將生產(chǎn)與服務(wù)有機結(jié)合，并根據(jù)作業(yè)工序?qū)崿F(xiàn)過程分工，有效得實現(xiàn)了地下管線大規(guī)模作業(yè)與生產(chǎn)。

4 結(jié)語

“廣州中新知識城地下管線信息化測繪與建庫關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用”屬于城市地下管線探測與信息化測繪相結(jié)合的典型應(yīng)用。該技術(shù)的運用很好的實現(xiàn)了外業(yè)數(shù)據(jù)采集與建庫管理一體化操作，建立了地下管線采集，更新的一體化體系。極大地提高了地下管線數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)入庫的工作效率，保證了入庫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免了因地下管線屬性或數(shù)據(jù)格式不一致而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)入庫返工現(xiàn)象。

該項目成果已在知識城的建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，該系統(tǒng)平臺為廣州中新知識城地區(qū)的規(guī)劃設(shè)計、工程建設(shè)提供了詳實的地下管線資料，保障了知識城地區(qū)地下管網(wǎng)的正常運作。從而保障了人民群眾的水、電、通信等各項日常生活的持續(xù)和安全。

參考文獻

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