排水管網數據采集和建庫方法的研究

沈亞妮

摘 要：城市排水管網擔負著收集和輸送城市污水和降水的重要功能，對經濟建設、人民生活、地表水和地下水的安全及生態(tài)環(huán)境有重大影響，是城市賴以生存和發(fā)展的物質基礎，被稱作城市的“生命線”和“血脈”。論文結合實際項目系統(tǒng)的闡述了排水管網數據采集、處理及建庫的整個過程。實踐證明在該過程中用到的技術路線及實現方法是行之有效的。這些數據為建設“數字水務”、“數字城市”提供了基礎數據。

關鍵詞：排水管網 數據采集 數據庫

中圖分類號：P208 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0064-02

城市排水管網擔負著收集和輸送城市污水和雨水的重要功能，對經濟建設、人民生活、地表水和地下水的安全及生態(tài)環(huán)境有重大影響。是城市賴以生存和發(fā)展的物質基礎，被稱作城市的“生命線”和“血脈”。為了進一步完善“數字城市”的建設，實現“數字水務”，需建立排水管網數據庫，實現排水管網系統(tǒng)的科學管理與決策，這就需要基礎數據作為基礎保障。該文以某市的“排水管網測繪”項目為背景，設計并實踐驗證了一套排水管網數據采集流程和數據庫的建立方法，為該市排水管網數據庫的建立提供了基礎數據，更好地實現排水管網管理的科學化、智能化。

1 數據采集的內容和要求

1.1 數據采集的內容

排水管網測繪工作范圍為市屬公共排水管網、管網附屬設施（窨井、雨水口、出水口等）、泵站和污水處理廠。這些范圍內的排水管網均要通過實地測量和探測獲取三維空間地理信息。主要包括以下內容。

（1）地形數據，含管線的道路中心線至兩側第一排建筑物（含）內的地形數據，包括道路邊線，道路名，權屬注記等。以及泵站和污水處理廠的現行地形圖。確保管線的準確空間地理位置；（2）排水管道的上、下游窨井，所在道路、路段，排水管道管徑、長度、管材、建造年代、建設單位、設計單位、施工單位等；（3）窨井的坐標，井蓋標高，窨井上、下游管底標高，窨井規(guī)格，井深、落底形式、井蓋尺寸、材料等；（4）雨水口坐標、連管管底標高、連管管徑、長度、進水口型號；（5）污水處理廠圍墻折點坐標；進出水管位置標高、管徑、長度；主要建筑物坐標、標高；（6）泵站圍墻折點坐標、泵房標高；泵站進出水管管徑、長度，管底標高、管材；建造年代、建設單位、設計單位、施工單位。

1.2 數據采集的要求

（1）制定數據標準，并要求其符合相關規(guī)定，并能準確地反映現有的排水管網的地理位置、空間特征；（2）數據格式： ArcView的基本數據格式shape格式是國際上通用數據格式，所以本次項目要采用shape格式來存儲管網的空間數據。在shape文件中，空間圖形數據存儲在擴展名為shp的二進制文件中，屬性數據存儲在FoxPro關系型數據庫當中，而數據與屬性數據的連接信息用擴展名為shx文件存儲。每個Shape文件必須在同一目錄下個擴展名分別為.shp、.dbf、.shx，而文件名相同的三個文件組成，Shape文件分為點、線、面三種類型數據分別進行存儲；（3）屬性數據管理：針對排水管網數據的特點，要對排水數據進行詳細的屬性描述，比如排水管道的等級、建設年代等數據，因此用Access數據庫來對這些屬性數據分別進行管理。

2 數據采集流程

在排水管網空間數據入庫之前， 需要對數據進行實地外業(yè)調查及內業(yè)處理， 其技術流程如圖1所示。外業(yè)調查主要是作業(yè)人員以某市其基本比例尺分幅地形圖為工作底圖， 并對其所要求地形進行地形修測，并對其實地進行調查， 將窨井的平面位置和高程以及其他屬性采集完全。內業(yè)工作主要是利用AutoCAD制圖軟件處理工作底圖上的窨井管道等相關信息。數據的檢驗工作應在數據采集的過程中進行控制， 以確保成果的質量。

2.1 控制測量

本次測量的平面坐標系統(tǒng)采用城市平面坐標系統(tǒng)，高程系統(tǒng)采用城市高程系統(tǒng)。平面控制點的測量應不低于圖根導線的精度要求，本項目主要使用圖根電磁波測距導線或GPSRTK方法測定。高程控制主要采用圖根水準測量和GPS高程測量方法測定，主要技術要求依據相關規(guī)范。

2.2 地形修實測

對測量范圍內市政道路（一般有路名牌）兩側的第一排建筑物（含新增市政道路），包括道路邊線，道路名，權屬注記等進行測量，并對窨井、雨水口三維坐標以及泵站、污水處理廠圍墻內地上（構）建筑物平面位置；地坪標高（較有代表性的位置，要有坐標）；格柵平臺標高（要有坐標）；進出水管平面位置、標高進行測量。

2.3 帶狀圖的制作及編號

使用修測后的地形圖按照道路制作帶狀圖，然后根據條狀圖對其路段碼和自然碼的編輯，以便外業(yè)記錄時使用，同時生成原始的點線文件。井的編碼規(guī)則為：地物的分類碼（7位）+行政分區(qū)區(qū)碼（2位）+道路碼（3位）+路段碼（2位）+自然編號（3位）共17位。地物的分類碼和行政分區(qū)區(qū)碼按照某市的編碼規(guī)定進行編號，道路碼從001到999，路段碼從01到99，自然編號從001到999，所有的點或線都不能重復，以保證其在數據庫中的唯一性。

2.4 數據采集的方法

數據采集用PDA作為手簿進行外業(yè)數據記錄。為了確保系統(tǒng)的運用方便，必須對作業(yè)中所涉及到的各類數據格式嚴格作出統(tǒng)一的規(guī)定。

（1）點文件的數據格式。

XP，塊名，坐標X，坐標Y，坐標Z，編號，井深，井蓋長度，井蓋寬度，備注，井蓋材料，窨井形式，落底形式，井蓋規(guī)格，年份，月份，其中空值用“*”代替。

（2）線文件數據格式。

X，類別，材料，壓力類型，施工方式，編號，年份，月份，斷面高，斷面寬，備注，管道等級，檢查井數量，雨水口數量，管道形式，管道狀態(tài)，其中空值用“*”代替。

（3）PDA采集數據文件格式。endprint

作業(yè)時間

井編號，井蓋標高

井蓋材料，井蓋規(guī)格，窨井形式，落底形式

管道方向，管徑，深度，管底標高，相連井編號，管道形式，管道材料

最后修建日期：年，月，日，

備注。

2.5 數據處理

先將外業(yè)PDA手簿采集的數據利用管線伴侶見圖3所示，進行整合，然后通過排水管網數字處理軟件讀入到AutoCAD成圖軟件中，生成新的CAD排水管網圖。

3 數據入庫

3.1 數據轉換

數據采集及處理完成并檢查無誤后，通過排水管網數據轉換程序，將圖形數據換成為ACCESS數據庫文件。

3.2 數據入庫

將ACCESS文件格式的數據庫數據導入GEOMEDIA中，進行拓撲分析后，生成SHAPE文件。在系統(tǒng)中可進行一定的查詢測試。

4 質量控制

4.1 地形修實測

平面控制點若為RTK測量，則須檢查控制點在測量時，是否進行兩次初始化，四組數據之間的點位較差是否小于2 cm，重復抽樣檢查是否達到20%的的要求，且檢測點的點位誤差是否小于3 cm，控制點的邊長相對精度應≤1/4000；高程控制測量以及地形修實測的相關內容，按質量檢查要求進行數據質檢。

4.2 數據處理檢查流程

為了保證數據的質量及其屬性的完整性，在AutoCAD軟件開發(fā)了數據檢查程序，對其相關內容進行檢查，具體數據檢查流程見圖2。

4.3 數據入庫檢查

由AutoCAD圖形中將數據轉換成ACCESS數據庫數據后，對數據入庫檢查，若有問題則逐級反饋，一致數據無誤。

5 結語

該項目所建成的排水管網數據庫已成功的應用于某市的相關部門，已為其防汛指揮提供了基礎數據，實踐表明本項目的數據采集和建庫方法提高了生產效率，實現了外業(yè)采集數字化，內業(yè)處理自動化，質量檢查系統(tǒng)化，數據入庫程序化，保證了排水管網建庫的進程。另外，排水管網建庫是一個長期而艱巨的任務，此次只是一個基礎的數據庫，后期要保證數據的實勢性，還需建立完善的更新維護機制，以確保數據庫在實際應用中發(fā)揮其應有的作用。

參考文獻

[1] 袁建平.基于MapObjects的排水管網地理信息系統(tǒng)構建與應用[D].武漢大學，2005.

[2] 王中輝，閆浩文，程東.門牌空間數據的采集及建庫方法研究[J].測繪與空間地理信息，2010，5（33）.endprint

作業(yè)時間

井編號，井蓋標高

井蓋材料，井蓋規(guī)格，窨井形式，落底形式

管道方向，管徑，深度，管底標高，相連井編號，管道形式，管道材料

最后修建日期：年，月，日，

備注。

2.5 數據處理

先將外業(yè)PDA手簿采集的數據利用管線伴侶見圖3所示，進行整合，然后通過排水管網數字處理軟件讀入到AutoCAD成圖軟件中，生成新的CAD排水管網圖。

3 數據入庫

3.1 數據轉換

數據采集及處理完成并檢查無誤后，通過排水管網數據轉換程序，將圖形數據換成為ACCESS數據庫文件。

3.2 數據入庫

將ACCESS文件格式的數據庫數據導入GEOMEDIA中，進行拓撲分析后，生成SHAPE文件。在系統(tǒng)中可進行一定的查詢測試。

4 質量控制

4.1 地形修實測

平面控制點若為RTK測量，則須檢查控制點在測量時，是否進行兩次初始化，四組數據之間的點位較差是否小于2 cm，重復抽樣檢查是否達到20%的的要求，且檢測點的點位誤差是否小于3 cm，控制點的邊長相對精度應≤1/4000；高程控制測量以及地形修實測的相關內容，按質量檢查要求進行數據質檢。

4.2 數據處理檢查流程

為了保證數據的質量及其屬性的完整性，在AutoCAD軟件開發(fā)了數據檢查程序，對其相關內容進行檢查，具體數據檢查流程見圖2。

4.3 數據入庫檢查

由AutoCAD圖形中將數據轉換成ACCESS數據庫數據后，對數據入庫檢查，若有問題則逐級反饋，一致數據無誤。

5 結語

該項目所建成的排水管網數據庫已成功的應用于某市的相關部門，已為其防汛指揮提供了基礎數據，實踐表明本項目的數據采集和建庫方法提高了生產效率，實現了外業(yè)采集數字化，內業(yè)處理自動化，質量檢查系統(tǒng)化，數據入庫程序化，保證了排水管網建庫的進程。另外，排水管網建庫是一個長期而艱巨的任務，此次只是一個基礎的數據庫，后期要保證數據的實勢性，還需建立完善的更新維護機制，以確保數據庫在實際應用中發(fā)揮其應有的作用。

參考文獻

[1] 袁建平.基于MapObjects的排水管網地理信息系統(tǒng)構建與應用[D].武漢大學，2005.

[2] 王中輝，閆浩文，程東.門牌空間數據的采集及建庫方法研究[J].測繪與空間地理信息，2010，5（33）.endprint

作業(yè)時間

井編號，井蓋標高

井蓋材料，井蓋規(guī)格，窨井形式，落底形式

管道方向，管徑，深度，管底標高，相連井編號，管道形式，管道材料

最后修建日期：年，月，日，

備注。

2.5 數據處理

先將外業(yè)PDA手簿采集的數據利用管線伴侶見圖3所示，進行整合，然后通過排水管網數字處理軟件讀入到AutoCAD成圖軟件中，生成新的CAD排水管網圖。

3 數據入庫

3.1 數據轉換

數據采集及處理完成并檢查無誤后，通過排水管網數據轉換程序，將圖形數據換成為ACCESS數據庫文件。

3.2 數據入庫

將ACCESS文件格式的數據庫數據導入GEOMEDIA中，進行拓撲分析后，生成SHAPE文件。在系統(tǒng)中可進行一定的查詢測試。

4 質量控制

4.1 地形修實測

平面控制點若為RTK測量，則須檢查控制點在測量時，是否進行兩次初始化，四組數據之間的點位較差是否小于2 cm，重復抽樣檢查是否達到20%的的要求，且檢測點的點位誤差是否小于3 cm，控制點的邊長相對精度應≤1/4000；高程控制測量以及地形修實測的相關內容，按質量檢查要求進行數據質檢。

4.2 數據處理檢查流程

為了保證數據的質量及其屬性的完整性，在AutoCAD軟件開發(fā)了數據檢查程序，對其相關內容進行檢查，具體數據檢查流程見圖2。

4.3 數據入庫檢查

由AutoCAD圖形中將數據轉換成ACCESS數據庫數據后，對數據入庫檢查，若有問題則逐級反饋，一致數據無誤。

5 結語

該項目所建成的排水管網數據庫已成功的應用于某市的相關部門，已為其防汛指揮提供了基礎數據，實踐表明本項目的數據采集和建庫方法提高了生產效率，實現了外業(yè)采集數字化，內業(yè)處理自動化，質量檢查系統(tǒng)化，數據入庫程序化，保證了排水管網建庫的進程。另外，排水管網建庫是一個長期而艱巨的任務，此次只是一個基礎的數據庫，后期要保證數據的實勢性，還需建立完善的更新維護機制，以確保數據庫在實際應用中發(fā)揮其應有的作用。

參考文獻

[1] 袁建平.基于MapObjects的排水管網地理信息系統(tǒng)構建與應用[D].武漢大學，2005.

[2] 王中輝，閆浩文，程東.門牌空間數據的采集及建庫方法研究[J].測繪與空間地理信息，2010，5（33）.endprint