淺析城市地下管線及地下管線探測成果的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

張桓

摘 要：地下管線探測是一項(xiàng)系統(tǒng)且復(fù)雜的工程，該文主要對地管線及地下管線探測數(shù)據(jù)成果進(jìn)行詳細(xì)闡述，分別介紹了地下管線的分類及結(jié)構(gòu)、地下管線的特點(diǎn)、地下管線數(shù)據(jù)成果的特點(diǎn)和地下管線數(shù)據(jù)成果的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為地下管線探測提供參考和幫助。

關(guān)鍵詞：地下管線 地下管線探測數(shù)據(jù)成果 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

中圖分類號：TU990.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）05（b）-0016-02

城市地下管線是一座城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，日夜擔(dān)負(fù)著傳送信息輸送能量的工作，是城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，被稱為城市的“血脈”。同時(shí)，地下管線也是一把雙刃劍，管線非常的脆弱，一旦受到碰撞，就會“翻臉大怒”；隨著城市信息化、地下空間的規(guī)劃與開發(fā)利用的進(jìn)行，我國已有100多個(gè)城市先后投巨資進(jìn)行了綜合地下管線普查、建立地下管線數(shù)據(jù)庫的工作[1]。該文主要研究城市地下管線及地下管線探測成果的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)。

1 地下管線的分類及結(jié)構(gòu)

地下管線按對象或用途可將其分為八大類：給水、排水、燃?xì)?、工業(yè)、電力、通信、綜合管溝與不明管線，其中各大類管線中還包含小類[2]及其管線上的建（構(gòu)）筑物和附屬設(shè)施。建（構(gòu)）筑物包括水源井、給排水泵站、水塔、清水池、化糞池、調(diào)壓房、變電站、配電室等，附屬設(shè)施包括各種窨井、閥門、水表、排氣排污裝置、變壓器、分線箱等。

地下管線可抽象為管線點(diǎn)（管線的特征點(diǎn)）和管線段。其中管線點(diǎn)可細(xì)分為：各種窨井、各種塔桿電纜分支點(diǎn)、上桿、下桿、消防栓、水表、出水口、測壓裝置、放氣點(diǎn)、排污裝置、排水器、變坡點(diǎn)、變徑點(diǎn)等。兩個(gè)管線點(diǎn)連接為管線段，管線段連接又組成網(wǎng)，地下管網(wǎng)是由環(huán)狀網(wǎng)和樹狀網(wǎng)組成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，有的管線（如：排水管線）還具有方向。

地下管線按材質(zhì)可劃分為三大類，即由鑄鐵、鋼材等構(gòu)成的金屬管線；由銅、鋁材等構(gòu)成的電纜；由水泥、陶瓷、塑料等材料構(gòu)成的非金屬管道（含鋼筋混凝土管、磚石溝道）。

2 地下管線的特點(diǎn)

城市地下空間中的縱橫交錯的管網(wǎng)系統(tǒng)，是典型的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，特別是我國由于歷史原因和人為因素，作為與人民生活密切相關(guān)的地下管線系統(tǒng)，地下管線具有以下特點(diǎn)。

（1）隱蔽性。管線的架設(shè)方式有兩種，一種是架空，另一種是埋設(shè)于地下的。實(shí)際中大部分位管線都埋設(shè)于地下，埋設(shè)較淺的有幾厘米，較深的有幾米甚至有的較深的市政管線埋設(shè)達(dá)到十幾米。因此，這些埋設(shè)于地下的管線看不見、摸不著，空間位置信息和屬性信息只能借助于探測儀器且獲取困難，數(shù)據(jù)的精度也不是很高。

（2）復(fù)雜性。城市地下管線有八大類，又分為幾十個(gè)小類，幾十種管線都埋設(shè)于地下。種類多密度大，由于以往地下管線敷設(shè)規(guī)劃管理不嚴(yán)格，導(dǎo)致各類管線縱橫交錯，空間關(guān)系極其的復(fù)雜。

（3）系統(tǒng)性。雖然地下管線空間關(guān)系錯綜復(fù)雜，但是一類管線又有一定的系統(tǒng)性。地下管線都是有管線點(diǎn)、管線段、建構(gòu)筑物等組成的，每一類管線都是一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)的各組部分在都能正常運(yùn)行的情況下，整個(gè)系統(tǒng)才能發(fā)揮它的功能。例如：燃?xì)夤艿涝谡麠l管線部件都正常的情況下才能傳送燃?xì)猓灰怯幸欢喂芫€漏氣，則與之相關(guān)聯(lián)的整條管線系統(tǒng)都不能被使用了。

（4）動態(tài)性。隨著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，地下管線作為城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也在不斷的發(fā)展。地下管線的改建、擴(kuò)建、新建工程在每一個(gè)城市都比較頻繁，因此，地下管線數(shù)據(jù)庫的更新機(jī)制也是目前比較重要的一個(gè)問題。

3 地下管線探測數(shù)據(jù)成果的特點(diǎn)

目前，一般要求管線探測單位提交的管線數(shù)據(jù)成果主要包括：DWG格式的管線圖和MDB格式管線數(shù)據(jù)集[3-5]。不論國家還是地方城市的地下管線探測技術(shù)規(guī)程雖然沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但是對兩種格式的管線數(shù)據(jù)均規(guī)定了專門的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表示和存儲要求，例如：對DWG數(shù)據(jù)以矢量化的圖形符號為基礎(chǔ)，規(guī)定了符號的幾何類型、層名、顏色、單元名、線型和注記等擴(kuò)展屬性要求；對MDB數(shù)據(jù)以二維關(guān)系表為基礎(chǔ)，規(guī)定了管線點(diǎn)、管線段、附屬物邊界、注記、元數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)和填寫內(nèi)容等要求。

地下管線數(shù)據(jù)成果具有以下特點(diǎn)[6]。

（1）管線數(shù)據(jù)構(gòu)成復(fù)雜。地下管線數(shù)據(jù)是一種典型的空間信息。其中既有空間數(shù)據(jù)又包括大量的屬性數(shù)據(jù)。管線屬性數(shù)據(jù)包括探測工程的工單編號、管線點(diǎn)編號、特征、附屬物、井蓋尺寸、頸脖高度、埋設(shè)方式、接口方式、接入管數(shù)、配件規(guī)格等?？臻g數(shù)據(jù)主要是管線點(diǎn)、管線段特征或附屬物及建構(gòu)筑物的平面坐標(biāo)和高程坐標(biāo)。

（2）管線數(shù)據(jù)量大。天津市地下空間規(guī)劃管理信息中心主任介紹天津市的地下管線總長度能繞赤道一周還多，而且隨著城市建設(shè)發(fā)展，地下管線的長度仍然在增加。一般城市的管線段探測長度都要求不能超過75 m，有的城市要求不超過100 m。所以，能繞赤道一周多的管線且實(shí)際探測的管線段長度不能超過75 m或100 m，可想而知數(shù)據(jù)量是多么的大。

（3）管線數(shù)據(jù)的規(guī)律性。根據(jù)實(shí)際的管線探查來看，管線的屬性數(shù)據(jù)也是有規(guī)律的。在同一條管線上的管線段的大部分屬性數(shù)據(jù)一般是不會變化的。例如某一條道路上的同一條市政排水管線的材質(zhì)、管徑、權(quán)屬單位等一般情況都是相同的。

4 地下管線探測成果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

地下管線探測數(shù)據(jù)成果庫是某一區(qū)域地下管線數(shù)據(jù)的集合[7]。在開展了地下管線普查的城市中，不同的城市對地下管線成果數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)定不同，全國目前還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。其中所采用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要有兩種：“兩點(diǎn)一線”和“多點(diǎn)一線”。

“兩點(diǎn)一線”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是用的最多的結(jié)構(gòu)，它將所有的地下管線看成是由管線段和管線點(diǎn)組成，每個(gè)管線段都是由兩個(gè)管線點(diǎn)直接連接而成。

“多點(diǎn)一線”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是在同一道路上相互之間有連接關(guān)系，且管徑、材質(zhì)等大多數(shù)的屬性都相同的地下管線統(tǒng)稱一個(gè)完整的管段。

這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)?！皟牲c(diǎn)一線”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)的連接關(guān)系由起點(diǎn)和終點(diǎn)來控制，因此連接方式簡單，對外業(yè)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)的內(nèi)業(yè)處理也就相對方便。但是，從對地下管線的抽象理解和數(shù)據(jù)管理的角度看，各地下管線段之間缺乏邏輯關(guān)系，本應(yīng)該是一條管線的然而卻被分成了不連續(xù)的多個(gè)管線段。此外，由于相同的屬性數(shù)據(jù)必須進(jìn)行多次的存儲，造成數(shù)據(jù)的冗余。“多點(diǎn)一線”的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使得地下管線段之間的邏輯關(guān)系簡單明了，便于非專業(yè)人員的理解和管理的要求，此外數(shù)據(jù)冗余相對較小。其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)的組織繁瑣、建庫工作非常復(fù)雜，不便于數(shù)據(jù)的檢查和后續(xù)處理[2，8]。

參考文獻(xiàn)

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[7] 張正祿，司少先，李學(xué)軍，等.地下管線探測和管線信息系統(tǒng)[M].北京：測繪出版社，2007.

[8] 李黎，李劍.基于管理的地下管線數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)探討[J].地理空間信息，2004（2）：40-42.