沈陽市地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)智能化檢查修改的研究及實踐

趙棟，張西軍

(沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽　110004)

1　引　言

地下綜合管線是城市規(guī)劃建設(shè)的重要信息，也是城市賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，它是城市管理基礎(chǔ)規(guī)劃建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。隨著沈陽市渾南區(qū)的快速發(fā)展和人口的日益增多，地下綜合管線的地位顯得日益突出[1]。2014年開始，渾南區(qū)計劃用2年的時間完成地下管線更新探測工作，建立“渾南區(qū)地下管線數(shù)據(jù)庫”和“管線管理系統(tǒng)”，為渾南新城地下綜合管廊建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，為城市規(guī)劃、城市建設(shè)提供決策支持[2]。

沈陽市渾南區(qū)原有管線數(shù)據(jù)庫建設(shè)時間歷時近20年，為渾南區(qū)的城市建設(shè)提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐，但隨著管線探測技術(shù)的進(jìn)步以及智慧沈陽的建設(shè)，對管線的數(shù)據(jù)質(zhì)量提出了更高要求，原有管線數(shù)據(jù)庫的管線數(shù)據(jù)已經(jīng)不能滿足渾南區(qū)城市建設(shè)快速發(fā)展的需求，需要對已有的管線數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新升級[3]，提高管線更新的效率，保證管線數(shù)據(jù)質(zhì)量，保證管線平面位置、高程位置、屬性邏輯的準(zhǔn)確性[4～6]，解決原管線數(shù)據(jù)庫中關(guān)系重疊、交叉、邏輯關(guān)系錯誤等問題。地下管線測量因其特殊性、復(fù)雜性、隱蔽性，使其成果質(zhì)量的檢查難度較大，尤其是內(nèi)業(yè)質(zhì)量檢查，因其數(shù)據(jù)量大、邏輯性強(qiáng)，是質(zhì)量檢查的難點之一[7]。沈陽市勘察測繪研究院基于.NET和ArcGIS平臺進(jìn)行開發(fā)編寫了質(zhì)量檢驗及修改程序，有效提升管線數(shù)據(jù)庫修改的工作效率，提高了管線數(shù)據(jù)庫的質(zhì)量。

2　管線數(shù)據(jù)庫基本情況

2.1　管線成果格式

沈陽市管線數(shù)據(jù)庫建成于2007年，數(shù)據(jù)庫格式為ArcGIS GeoDatabase數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)采用1980國家大地坐標(biāo)系，1956年黃海高程基準(zhǔn)。經(jīng)過持續(xù)更新，管線數(shù)據(jù)庫中渾南區(qū)的管線累計延長里程 4 600 km，共17余萬管線點。

根據(jù)《沈陽市管線數(shù)據(jù)庫命名規(guī)則、分類編碼、數(shù)據(jù)分層標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，沈陽市管線數(shù)據(jù)庫分為給水、排水、燃?xì)?、熱力、電力、電信、廣播電視、工業(yè)8大類30子類，數(shù)據(jù)分層如表1所示：

沈陽市地下管線空間數(shù)據(jù)庫的分層原則是在管線類別進(jìn)行分層的基礎(chǔ)上，再對每個管線類別根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的作用和幾何類型細(xì)分為管線點、管線段、管線注記等圖層。管線數(shù)據(jù)成果如圖1所示：

圖1　沈陽市管線數(shù)據(jù)成果圖

2.2　管線成果缺陷

(1)沈陽地下管線種類復(fù)雜，專業(yè)性強(qiáng)，管線探測中采集的數(shù)據(jù)量大、屬性要素種類多。管線點的屬性項有32項、管線段的屬性項達(dá)到39項，附屬物邊界數(shù)據(jù)的屬性項有近20項。各類管線的屬性項填寫要求不同，諸如多通、變徑、流向等信息，在多期數(shù)據(jù)更新后極易出錯。

(2)項目探測及更新涉及多家探測單位，各單位對管線普查規(guī)范、數(shù)據(jù)規(guī)定的理解掌握不同，工作方法和質(zhì)量管理手段的細(xì)微差別，導(dǎo)致成果數(shù)據(jù)的質(zhì)量特性有所不同。

(3)數(shù)據(jù)庫經(jīng)過多期更新后，里面產(chǎn)生了很多冗余數(shù)據(jù)，多期數(shù)據(jù)之間接邊的地方成為管線數(shù)據(jù)庫易錯點密集區(qū)域，另外管線數(shù)據(jù)庫中還存在數(shù)據(jù)重復(fù)、數(shù)據(jù)不及、數(shù)據(jù)懸掛等拓?fù)溴e誤。

針對以上問題，需要對管線數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行徹底的檢查，并且將可以利用程序修改的錯誤直接利用程序修改，以減少工作量，為數(shù)據(jù)更新工作打下堅實的基礎(chǔ)。

2.3　管線成果檢查內(nèi)容

針對渾南區(qū)原有管線數(shù)據(jù)庫的特點及存在的主要錯誤，結(jié)合新升級數(shù)據(jù)庫的要求，對數(shù)據(jù)庫中的管線測量成果檢查并修改的內(nèi)容主要包括屬性精度和數(shù)據(jù)精度檢查。

其中屬性精度包括：①管線點號是否重復(fù)；②管線必填屬性是否齊全；③管線屬性中路名屬性填寫是否齊全或存在錯誤；④多通分支屬性是否錯誤；⑤變徑屬性是否存在錯誤。

數(shù)據(jù)精度包括：①管線點和管線線是否空間重復(fù)；②管線點是否存在孤立點；③是否存在超長的管線(按照要求不應(yīng)大于75m)；④管線線之間是否存在懸掛或不及的端點；⑤排水管道流向是否有矛盾。

由于管線邏輯性非常強(qiáng)，管線質(zhì)量檢查項目多、檢查內(nèi)容復(fù)雜、檢查難度較大，靠人工檢查并修改的難度非常大，當(dāng)前現(xiàn)有的管線檢查軟件解決的問題主要是查找錯誤，不對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改?？紤]到沈陽市管線成果數(shù)據(jù)庫的特殊情況和項目需求，我們編寫了沈陽市管線數(shù)據(jù)庫檢查與修改程序，來替代大部分人工作業(yè)，減輕檢查與修改的工作量，提高作業(yè)效率。

3　檢查與修改程序設(shè)計

3.1　程序流程設(shè)計

針對以上十類問題的特點，大致確定3種檢查思路：第一，利用SQL語言進(jìn)行屬性字段檢查；第二，利用ArcGIS Object提供的接口進(jìn)行管線空間位置檢查；第三，對于特殊的檢查要求利用自主開發(fā)的算法進(jìn)行檢查[8]。本文對管線質(zhì)量檢查規(guī)則進(jìn)行了歸納，基于 .NET和ArcGIS平臺進(jìn)行開發(fā)，形成插件式、可配置的組件庫，靈活適用于不同場景。具體流程如圖2所示：

圖2　管線檢查修改流程

3.2　程序模塊設(shè)計

對管線需要檢查并進(jìn)行修改的10個檢查項，逐項編寫程序算法，對于能夠修改的錯誤，直接在數(shù)據(jù)上修改，并在修改后的數(shù)據(jù)屬性上做好標(biāo)記；對于不能直接修改的內(nèi)容，比如非空字段、孤立點等項，在屬性上注明，需要人工判斷并修改。

程序模塊設(shè)計如表2所示：

程序檢查修改模塊設(shè)計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表2

3.3　管線檢查結(jié)果

運行該程序，如圖3所示：

圖3　管線檢查修改程序運行界面

本次針對渾南管網(wǎng)數(shù)據(jù)，將各個類型的管線進(jìn)行檢查，最后根據(jù)程序日志和管線庫中的檢查標(biāo)記，統(tǒng)計出沈陽市渾南區(qū)管線的檢查結(jié)果(部分)如表3所示。

沈陽市管線數(shù)據(jù)各種管線重復(fù)點錯誤統(tǒng)計(部分)　　　表3

續(xù)表3

通過對檢查結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)沈陽市管線數(shù)據(jù)的外業(yè)采集質(zhì)量較高，基本不存在屬性精度錯誤；但是管線入庫后，由于多期數(shù)據(jù)的積累，導(dǎo)致了諸如管線重復(fù)、多通、變徑、拓?fù)洹⒐铝Ⅻc等很多錯誤。這說明沈陽市管線采集軟件非常可靠，但是管線數(shù)據(jù)庫管理軟件有缺陷。

4　結(jié)　語

通過此次對渾南管網(wǎng)數(shù)據(jù)的整理和修改，規(guī)范和完善了渾南管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，為以后的管線普查，管線維修，提供了很好的保障[9]。城市改造每天都在進(jìn)行，地下管線每天也伴隨著城市的擴(kuò)張和改造而不斷變化，如果不能及時更新地下管線數(shù)據(jù)，其實際應(yīng)用價值將越來越小，因此，我們應(yīng)重視維護(hù)和更新地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，為城市數(shù)字化建設(shè)提供保障[10]。此外，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是城市地下管線信息化有效推進(jìn)的前提，城市地下管線信息化需要構(gòu)建完善的法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)體系，統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是城市地下管線信息化的基本條件[11]。除健全城市地下管線管理法規(guī)和管線信息動態(tài)更新、應(yīng)用服務(wù)機(jī)制外，加快制定和完善包括檢測評價、監(jiān)理、質(zhì)量、數(shù)據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及信息交換服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的城市地下管線信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，將成為有效推進(jìn)城市地下管線信息化的重要組成部分，并將對進(jìn)一步推進(jìn)普查探測技術(shù)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化起到重要作用[12]。