武漢市城市地下管線全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

成小溪，何偉，江威

(1.武漢市海綿城市和綜合管廊建設(shè)管理站，湖北 武漢 430023； 2.武漢市測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430022)

1 引 言

按照國(guó)家和省市相關(guān)文件精神要求，武漢市實(shí)施了城市地下管線綜合信息平臺(tái)建設(shè)，提出了地下管線數(shù)據(jù)和平臺(tái)“互聯(lián)共享”的工作思路，整體考慮地下管線建設(shè)在規(guī)劃階段、建設(shè)階段和監(jiān)管階段的全生命過(guò)程管理流程，以地下管線工程項(xiàng)目為管理單元，全面控制管線工程從規(guī)劃、審批、開工、施工、跟蹤、竣工和運(yùn)行監(jiān)管等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)全市地下管線信息的共享互聯(lián)應(yīng)用。其中，建立完整、全面、系統(tǒng)的地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)是建好平臺(tái)面臨的首要任務(wù)和基礎(chǔ)保障，通過(guò)建立有效的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)更新機(jī)制，打破了目前很多地方都存在的不同部門間的數(shù)據(jù)壁壘，實(shí)現(xiàn)了管線全生命周期數(shù)據(jù)的互聯(lián)共享，更好地保證了全市地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)更新。

2 建庫(kù)內(nèi)容

2.1 地下管線現(xiàn)狀數(shù)據(jù)

地下管線現(xiàn)狀數(shù)據(jù)包含地下管線普查的二維數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)、地下管線事故和隱患排查數(shù)據(jù)、地下管線權(quán)屬單位調(diào)查數(shù)據(jù)，以及用于更新管線現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的管線竣工測(cè)量數(shù)據(jù)、管線修補(bǔ)測(cè)數(shù)據(jù)和管線異動(dòng)數(shù)據(jù)。管線竣工測(cè)量數(shù)據(jù)、修補(bǔ)測(cè)數(shù)據(jù)和異動(dòng)數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源用于更新管線現(xiàn)狀數(shù)據(jù)之后，數(shù)據(jù)庫(kù)在此環(huán)節(jié)對(duì)其不另作存儲(chǔ)。

2.2 地下管線規(guī)劃管理數(shù)據(jù)

地下管線規(guī)劃管理數(shù)據(jù)包含管線規(guī)劃編制數(shù)據(jù)和規(guī)劃審批數(shù)據(jù)。規(guī)劃編制數(shù)據(jù)有管線規(guī)劃數(shù)據(jù)，道路修規(guī)數(shù)據(jù)，排水修規(guī)數(shù)據(jù)和規(guī)劃道路數(shù)據(jù)，其中管線規(guī)劃審批數(shù)據(jù)主要以管線規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目為管理單元，覆蓋管線專項(xiàng)規(guī)劃、綜合規(guī)劃、詳細(xì)規(guī)劃和修建規(guī)劃數(shù)據(jù)等。審批數(shù)據(jù)包括選址意見書數(shù)據(jù)，用地許可證數(shù)據(jù)，工程許可證數(shù)據(jù)，核位紅線圖數(shù)據(jù)和紅線定位圖數(shù)據(jù)。

2.3 地下管線建設(shè)管理數(shù)據(jù)

地下管線建設(shè)管理數(shù)據(jù)主要是針對(duì)管線建設(shè)管理過(guò)程中涉及的各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)組織，以管線建設(shè)項(xiàng)目為管理單元，建立管線建設(shè)年度計(jì)劃數(shù)據(jù)、管線工程施工項(xiàng)目數(shù)據(jù)、管線工程竣工項(xiàng)目數(shù)據(jù)和管線工程檔案歸檔數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)管線建設(shè)業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化綜合管理。

3 建庫(kù)流程

3.1 地下管線現(xiàn)狀數(shù)據(jù)

(1)地下管線二維數(shù)據(jù)建庫(kù)流程

地下管線二維數(shù)據(jù)建庫(kù)主要是將地下管線二維普查數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和處理修正，形成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)合理的地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)。由于地下管線數(shù)據(jù)量較大，數(shù)據(jù)檢查和處理的工序較為復(fù)雜。主要流程為：①進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；②根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖庫(kù)一體化數(shù)據(jù)檢查，確保地下管線圖形和入庫(kù)數(shù)據(jù)的一致性；③對(duì)檢查的錯(cuò)誤標(biāo)注原因，根據(jù)錯(cuò)誤原因?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行修正；④通過(guò)數(shù)據(jù)檢查后，按照建庫(kù)要求對(duì)數(shù)據(jù)類型和層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組建庫(kù)，并對(duì)接邊數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。建庫(kù)流程圖如圖1所示。

圖1 地下管線二維數(shù)據(jù)建庫(kù)流程

(2)地下管線三維模型建庫(kù)流程

地下管線三維模型建庫(kù)是以二維地下管線數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)其管點(diǎn)和管線分別基于三維模型的制作進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查，包括空間關(guān)系、屬性信息、投影信息等內(nèi)容，依照相關(guān)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行處理和入庫(kù)；依據(jù)二維地下管線成果，建立三維地下管線和管點(diǎn)的模型數(shù)據(jù)庫(kù)，利用處理平臺(tái)自定義建立三維地下管線模型，并通過(guò)參照三維地面上模型，對(duì)地下管線的模型進(jìn)行補(bǔ)充完善、渲染烘焙等操作，地下管線三維模型建庫(kù)流程如圖2所示。

圖2 地下管線三維模型建庫(kù)流程

(3)管線專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)建庫(kù)流程

管線專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)指的是全市各權(quán)屬單位的專業(yè)管線數(shù)據(jù)。為了全面表達(dá)全市管線現(xiàn)狀、充分利用已有管線資料，對(duì)管線專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)繪、歸集、整理、建庫(kù)工作，將管線專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)與管線普查數(shù)據(jù)整合在一起，互為補(bǔ)充地表達(dá)全市管線現(xiàn)狀。

管線專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)歸集建庫(kù)主要是在充分分析各管線權(quán)屬單位數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將Shape或多種Geodatabase存儲(chǔ)格式的管線專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)采用批量導(dǎo)入或分片導(dǎo)入的方式，將數(shù)據(jù)匯入數(shù)據(jù)庫(kù)；對(duì)已經(jīng)建立通用數(shù)據(jù)服務(wù)的數(shù)據(jù)，也可以采用直接接入數(shù)據(jù)服務(wù)的方式，將管線專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)匯入數(shù)據(jù)庫(kù)。

(4)管線事故和隱患排查數(shù)據(jù)建庫(kù)流程

對(duì)于權(quán)屬單位已經(jīng)建立有管線事故隱患空間數(shù)據(jù)庫(kù)的情況，系統(tǒng)采取與管線專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)相似的手段完成管線事故、隱患數(shù)據(jù)的歸集和建庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)導(dǎo)出和數(shù)據(jù)導(dǎo)入的方式將權(quán)屬單位的管線事故、隱患數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入或分批導(dǎo)入到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

對(duì)于未建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)的情況，采用表格導(dǎo)入、數(shù)據(jù)編輯、圖屬掛接等動(dòng)作完成管線事故和隱患數(shù)據(jù)的錄入、建庫(kù)工作，主要分成兩種方式完成。一種是針對(duì)帶坐標(biāo)的表格數(shù)據(jù)，可以通過(guò)讀取Excel格式的管線事故、管線隱患數(shù)據(jù)，獲取坐標(biāo)信息，在創(chuàng)建幾何實(shí)體的同時(shí)錄入事故、隱患信息，從而完成建庫(kù)工作；另一種是針對(duì)不帶坐標(biāo)的表格數(shù)據(jù)，可以通過(guò)讀取Excel格式的管線事故、管線隱患數(shù)據(jù)，先將事故、隱患信息錄入空間庫(kù)中，賦予空幾何實(shí)體，數(shù)據(jù)錄入人員再通過(guò)圖形編輯和圖屬掛接工具，實(shí)現(xiàn)空間實(shí)體與屬性的對(duì)應(yīng)，從而完成建庫(kù)工作。

3.2 管線規(guī)劃管理數(shù)據(jù)建庫(kù)流程

管線規(guī)劃管理數(shù)據(jù)建庫(kù)主要包括管線規(guī)劃編制數(shù)據(jù)建庫(kù)和管線規(guī)劃審批數(shù)據(jù)建庫(kù)。

對(duì)于管線規(guī)劃編制數(shù)據(jù)，采用與管線專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)相似的手段將綜合規(guī)劃數(shù)據(jù)，道路修規(guī)數(shù)據(jù)，排水修規(guī)數(shù)據(jù)和規(guī)劃道路數(shù)據(jù)進(jìn)行歸集和建庫(kù)，通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)導(dǎo)出和數(shù)據(jù)導(dǎo)入的方式將規(guī)劃編制數(shù)據(jù)批量導(dǎo)入或者分批次導(dǎo)入到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

對(duì)于管線規(guī)劃審批數(shù)據(jù)，開發(fā)相應(yīng)工具將紅線定位圖中管線信息導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，表格形式的屬性信息以屬性掛接的方式導(dǎo)入到數(shù)據(jù)庫(kù)中?！耙粫鴥勺C”以文件形式存儲(chǔ)，并通過(guò)屬性字段與管線紅線數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

3.3 管線建設(shè)管理數(shù)據(jù)建庫(kù)流程

管線建設(shè)管理數(shù)據(jù)建庫(kù)主要包括管線工程年度計(jì)劃建庫(kù)、管線工程基礎(chǔ)信息建庫(kù)、管線工程施工信息建庫(kù)、管線工程竣工信息建庫(kù)和管線工程檔案資料建庫(kù)。

管線工程年度計(jì)劃建庫(kù)、管線工程基礎(chǔ)信息建庫(kù)、管線工程施工信息建庫(kù)都是以管線建設(shè)項(xiàng)目范圍線為空間對(duì)象載體，進(jìn)行計(jì)劃信息和施工信息的掛接，完成建庫(kù)工作。

管線工程竣工數(shù)據(jù)建庫(kù)主要流程包括管線探測(cè)成果數(shù)據(jù)檢查，管線圖形的生成，管線圖形檢查、接邊處理，管線數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系的建立，數(shù)據(jù)庫(kù)建立，數(shù)據(jù)導(dǎo)入，數(shù)據(jù)庫(kù)檢查，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系的建立和版本注冊(cè)。管線竣工數(shù)據(jù)建庫(kù)完成后，將管線工程中的管點(diǎn)和管線組合，并掛接上管線工程信息，完成竣工工程數(shù)據(jù)的建庫(kù)。

4 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

地下管線全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)主要按照數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)三個(gè)階段依次進(jìn)行。

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)

地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)是對(duì)系統(tǒng)建設(shè)要求描述的地下管線建設(shè)管理全過(guò)程建立抽象的概念數(shù)據(jù)模型。概念設(shè)計(jì)成果準(zhǔn)確地反映各類地下管線數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分層的抽象表現(xiàn)形式，對(duì)數(shù)據(jù)的分層名稱、代碼和幾何類型進(jìn)行規(guī)定。

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)

地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)是對(duì)地下管線建設(shè)管理全過(guò)程具體的數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要反映地下管線全過(guò)程管理業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系。邏輯設(shè)計(jì)成果決定了地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)在系統(tǒng)中應(yīng)用的整體效能。其中將管線項(xiàng)目的項(xiàng)目號(hào)作為數(shù)據(jù)庫(kù)唯一標(biāo)識(shí)碼，實(shí)現(xiàn)管線工程建設(shè)全生命周期不同階段管理的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)和共享。

4.3 數(shù)據(jù)庫(kù)物理設(shè)計(jì)

在邏輯設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)庫(kù)的物理設(shè)計(jì)主要包括對(duì)地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)記錄結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)物理設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫(kù)索引設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面內(nèi)容。在地下管線普查數(shù)據(jù)庫(kù)中，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)于Oracle，空間數(shù)據(jù)使用ArcSDE存儲(chǔ)于Oracle中；數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)物理設(shè)計(jì)按地下管線所屬行政區(qū)進(jìn)行分區(qū)，設(shè)置不同的物理存儲(chǔ)空間，以提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)性能并對(duì)數(shù)據(jù)故障進(jìn)行有效隔離；數(shù)據(jù)庫(kù)索引設(shè)計(jì)主要采用屬性索引、矢量數(shù)據(jù)索引和柵格數(shù)據(jù)索引等方式進(jìn)行建立。

如表1、表2所示是在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中的部分設(shè)計(jì)實(shí)例。

管線規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)概念設(shè)計(jì)(數(shù)據(jù)分層表) 表1

管線規(guī)劃數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)(紅線定位圖數(shù)據(jù)表) 表2

5 質(zhì)量控制

數(shù)據(jù)質(zhì)量控制主要包括以下標(biāo)準(zhǔn)制定、質(zhì)檢制度制定、檢查內(nèi)容制定等幾個(gè)方面的內(nèi)容。主要目的是規(guī)范數(shù)據(jù)生產(chǎn)建庫(kù)的組織，保證數(shù)據(jù)生產(chǎn)建庫(kù)的質(zhì)量。

5.1 制定《武漢市地下管線基礎(chǔ)信息平臺(tái)數(shù)據(jù)技術(shù)規(guī)定》

在深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合普查地下管線和權(quán)屬單位調(diào)查地下管線的數(shù)據(jù)現(xiàn)狀情況，對(duì)地下管線數(shù)據(jù)建庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)和共建共享機(jī)制的建立進(jìn)行研究，更好解決地下管線信息跨部門跨領(lǐng)域的共享互聯(lián)交換。

以《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》(CJJ61-2003J271-2003)為依據(jù)，對(duì)地下管線信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)編碼規(guī)則、數(shù)據(jù)分層規(guī)則、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、圖示圖例等進(jìn)行的規(guī)定，制定了《武漢市地下管線基礎(chǔ)信息平臺(tái)數(shù)據(jù)技術(shù)規(guī)定》。

5.2 建立數(shù)據(jù)質(zhì)檢制度

檢查采用中間過(guò)程檢查、完成成果檢查和驗(yàn)收提交檢查三級(jí)檢查制度，各級(jí)檢查都要求逐級(jí)進(jìn)行，不允許略過(guò)任一步驟。數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查采取人工與計(jì)算機(jī)相結(jié)合的方式，對(duì)數(shù)據(jù)生產(chǎn)建庫(kù)的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制把關(guān)?；趫D庫(kù)一體化編輯和檢查軟件進(jìn)行批量檢查和人工修改，盡量減少人工編輯的工作，做到數(shù)據(jù)檢查的及時(shí)反饋，數(shù)據(jù)修改編輯的及時(shí)更正，保證數(shù)據(jù)檢查和編輯的完整一致性。

5.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查內(nèi)容

數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查內(nèi)容主要分為五個(gè)部分，即定位精度檢查、屬性精度檢查、數(shù)據(jù)邏輯性檢查、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系檢查、完整性檢查。通過(guò)數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查，能夠進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，保證數(shù)據(jù)空間拓?fù)浜蛯傩孕畔⒌臏?zhǔn)確一致性。

6 建庫(kù)成果

截至2018年底，武漢市地下管線現(xiàn)狀數(shù)據(jù)成果主要包括：①管線普查數(shù)據(jù)成果，覆蓋武漢市中心城區(qū)范圍的地下管網(wǎng)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)庫(kù)，包括電力、給水、排水、燃?xì)?、通信、專用、熱力、工業(yè)、綜合管溝九大類共計(jì)約 37 500 km，地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)普查內(nèi)容包括：管線類型、平面位置、高程、埋深、斷面尺寸、電纜根數(shù)、材質(zhì)、保護(hù)材料、構(gòu)筑物、特征、附屬物、壓力、流向、建設(shè)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間和權(quán)屬單位等；②管線專項(xiàng)調(diào)查數(shù)據(jù)成果，主要包括電力、電信、排水和燃?xì)獾葯?quán)屬單位的管線數(shù)據(jù)；③事故數(shù)據(jù)和隱患排查數(shù)據(jù)成果，主要包括事故和隱患管線的管線類型、隱患類型、隱患級(jí)別、隱患亞類、安全隱患地點(diǎn)、安全隱患描述、責(zé)任單位、整改類型、整改情況、隱患部位等信息。管線規(guī)劃管理數(shù)據(jù)成果主要包括：①管線規(guī)劃編制數(shù)據(jù)成果，包括綜合規(guī)劃數(shù)據(jù)成果，道路修規(guī)數(shù)據(jù)成果，排水修規(guī)數(shù)據(jù)成果和規(guī)劃道路數(shù)據(jù)成果；②管線規(guī)劃審批數(shù)據(jù)成果，包括選址意見書數(shù)據(jù)成果，用地許可證數(shù)據(jù)成果，工程許可證數(shù)據(jù)成果，核位紅線圖和紅線定位圖數(shù)據(jù)成果。管線建設(shè)管理數(shù)據(jù)成果主要包括：管線建設(shè)項(xiàng)目的工程任務(wù)號(hào)、工程名稱、開工時(shí)間、竣工時(shí)間、建設(shè)單位、施工單位聯(lián)系人、施工單位聯(lián)系電話、道路名稱、工程許可證號(hào)、管線規(guī)格和管線長(zhǎng)度等項(xiàng)目建設(shè)信息。管線普查成果二維數(shù)據(jù)庫(kù)、管線普查成果三維數(shù)據(jù)庫(kù)、管線建設(shè)管理竣工數(shù)據(jù)庫(kù)模型成果分別如圖3、圖4、圖5所示。

圖3管線普查成果二維數(shù)據(jù)庫(kù)模型成果

圖4 管線普查成果三維數(shù)據(jù)庫(kù)模型成果

圖5 管線建設(shè)管理竣工數(shù)據(jù)庫(kù)模型成果

7 結(jié) 語(yǔ)

武漢市城市地下管線全生命周期數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)為武漢市的城市規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)提供權(quán)威和完整的地下管線數(shù)據(jù)保障，為地下管線全生命周期管理信息平臺(tái)的建設(shè)提供有效數(shù)據(jù)支撐，為地下管線信息的動(dòng)態(tài)更新和共享交換提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障，為不同時(shí)態(tài)和不同維度的管線數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的分析與知識(shí)挖掘提供數(shù)據(jù)服務(wù)，準(zhǔn)確及時(shí)的數(shù)據(jù)資源能夠更好地為武漢市各行政管理部門提供科學(xué)管理和決策的依據(jù)，特別是在避免地下管線重復(fù)建設(shè)、減少管線施工事故的發(fā)生和減少管線盲目開挖等方面可節(jié)約大量的經(jīng)費(fèi)。