武漢市排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫標準研究

劉敏，石淼，何偉，張敏

(1.武漢市水務(wù)防汛信息中心，湖北 武漢 430010； 2.武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022)

1 引 言

近年來，水利部、湖北省和武漢市等相關(guān)部門發(fā)布了一系列智慧水務(wù)信息化相關(guān)指導(dǎo)文件，要求統(tǒng)一技術(shù)標準，不斷提高水務(wù)信息化水平，推進水治理體系和治理能力的現(xiàn)代化。目前武漢市正在進行智慧水務(wù)信息化建設(shè)，而排水管網(wǎng)信息化是智慧水務(wù)信息化建設(shè)的重要組成部分。排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫標準的制定對排水管網(wǎng)信息化建設(shè)具有非常重要的意義。

排水管網(wǎng)作為城市核心支撐建設(shè)的主要構(gòu)成因素，成為城市生產(chǎn)與生活正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，成為城市安全以及繁榮的根本保障，也給城市建設(shè)、規(guī)劃和維護提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與公眾共享的數(shù)據(jù)[1]。目前，國家、湖北省和行業(yè)層面尚未出臺針對排水管網(wǎng)隱患數(shù)據(jù)庫相關(guān)國家、地方和行業(yè)標準。因此，制定出臺具有武漢市地方特色的排水管網(wǎng)隱患數(shù)據(jù)庫標準非常必要。本文結(jié)合武漢市中心城區(qū)排水管網(wǎng)及隱患專項排查治理和信息化系統(tǒng)建設(shè)項目實際，依據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》及《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部門關(guān)于開展城市地下管線普查工作的通知》(建城〔2014〕179號)等相關(guān)標準規(guī)范及文件精神要求，開展了《武漢市排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫標準》的研究工作。

本標準的制定有利于規(guī)范武漢市排水管網(wǎng)隱患排查數(shù)據(jù)采集及管理過程，統(tǒng)籌市、區(qū)兩級數(shù)據(jù)建庫工作，提高排水管網(wǎng)智慧化管理水平，為排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)的動態(tài)更新和數(shù)據(jù)共享、促進排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)充分利用、提升排水設(shè)施運行維護效能提供保障。

2 標準編制內(nèi)容

本標準適用于武漢市轄區(qū)范圍內(nèi)排水管網(wǎng)隱患信息數(shù)據(jù)庫和排水管網(wǎng)隱患信息管理系統(tǒng)的建設(shè)。在編制過程中，主要圍繞排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、編碼規(guī)則、屬性項進行詳細規(guī)定。

2.1 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計

結(jié)合武漢市中心城區(qū)排水管網(wǎng)及隱患專項排查治理和信息化系統(tǒng)建設(shè)項目實際，排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫分為外業(yè)調(diào)查庫和信息系統(tǒng)庫。

2.1.1 外業(yè)調(diào)查庫

外業(yè)調(diào)查庫是指排水管道經(jīng)過外業(yè)調(diào)查、檢測與評估后，建立的排水管網(wǎng)及隱患屬性數(shù)據(jù)庫。外業(yè)調(diào)查庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)依據(jù)外業(yè)排水管網(wǎng)與隱患信息的調(diào)查情況，錄入排水管網(wǎng)及隱患調(diào)查檢測中的各類要素信息。外業(yè)調(diào)查庫具體分層規(guī)定如表1所示。

外業(yè)調(diào)查庫分層規(guī)定 表1

2.1.2 信息系統(tǒng)庫

信息系統(tǒng)庫是指根據(jù)外業(yè)調(diào)查庫，經(jīng)過內(nèi)業(yè)檢查和處理，建立的排水管網(wǎng)隱患空間數(shù)據(jù)庫。信息系統(tǒng)庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)根據(jù)外業(yè)調(diào)查庫進行擴展，其中表PSP、PSL和HJP的數(shù)據(jù)屬性規(guī)定和外業(yè)調(diào)查庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)一致，表DNL、DDL、SDP、FDP數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)根據(jù)外業(yè)調(diào)查庫表JC生成。信息系統(tǒng)庫具體分層規(guī)定如表2所示。

信息系統(tǒng)庫分層規(guī)定 表2

各數(shù)據(jù)表的具體定義如下：

(1)排水管點：為準確描述排水管線的走向、特征和附屬設(shè)施位置，在排水管線探測工作中，設(shè)立的測量點[2]。

(2)排水管段：兩個相鄰的排水管點之間的排水管道。

(3)混接點[3]：在分流制地區(qū)，雨水管道和污水管道連接處；分流制雨污水管道和合流制管道連接處。

(4)缺陷檢測信息：排水管道經(jīng)過檢測與評估后，排水管段上的缺陷信息記錄。

(5)有缺陷管段：排水管道經(jīng)過檢測與評估后，確定有結(jié)構(gòu)性或功能性缺陷的管段。有缺陷管段表根據(jù)缺陷信息表生成。

(6)無缺陷管段：排水管道經(jīng)過檢測與評估后，確定沒有結(jié)構(gòu)性和功能性缺陷的管段。無缺陷管段表根據(jù)缺陷信息表生成。

(7)結(jié)構(gòu)性缺陷點[4]：排水管道結(jié)構(gòu)本體遭受損傷，影響強度、剛度和使用壽命的缺陷點位。結(jié)構(gòu)性缺陷點表根據(jù)缺陷信息表生成。

(8)功能性缺陷點[4]：導(dǎo)致排水管道過水斷面發(fā)生變化，影響暢通性能的缺陷點位。功能性缺陷點表根據(jù)缺陷信息表生成。

2.1.3 隱患數(shù)據(jù)和管網(wǎng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則

隱患數(shù)據(jù)是依附于排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)而存在的。隱患數(shù)據(jù)必須與對應(yīng)的排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，建立一一對應(yīng)關(guān)系，以便于后期開展管網(wǎng)隱患消隱工作?；旖狱c表通過共同的屬性“管點編碼”和排水管點表進行關(guān)聯(lián)；缺陷檢測信息表、結(jié)構(gòu)性缺陷點表和功能性缺陷點通過共同的屬性“管段編碼”與排水管段關(guān)聯(lián)。

2.2 編碼規(guī)則

排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)編碼規(guī)則是排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫建設(shè)的基礎(chǔ)，影響到排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)的動態(tài)更新，以及數(shù)據(jù)之間的共享和交換。

結(jié)合排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)建庫、信息系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用的需要，本標準對排水管點、排水管段、混接點進行唯一編碼。排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫各要素的唯一編碼如表3所示。

唯一編碼 表3

2.2.1 管點編碼規(guī)則

管點編碼共14位，依次為管轄區(qū)、日期、識別碼、管類代碼和流水號，如圖1所示。管轄區(qū)編碼為1位英文字母，代表武漢市的16個管轄行政區(qū)，例如A表示江岸區(qū)；日期為4位數(shù)字，代表排水管網(wǎng)外業(yè)調(diào)查和檢測的日期，前兩位表示年份，后兩位表示月份，例如2103表示2021年3月；識別碼為1位英文字母，用于對管網(wǎng)普查、竣工測量的管網(wǎng)數(shù)據(jù)進行區(qū)分，“P”表示管網(wǎng)普查數(shù)據(jù)，“J”表示竣工測量的數(shù)據(jù)；管類代碼為2位英文字母，代表管網(wǎng)類別，“YS”表示雨水，“WS”表示污水，“HS”表示雨污合流；流水號采用6位數(shù)字表示，按照日期從000001開始編碼，以1為增量順序遞增。

管點編碼示例“A2103PYS001001”，表示在江岸區(qū)范圍內(nèi)2021年3月普查的雨水管網(wǎng)，流水號為001001。

圖1 管點編碼規(guī)則

2.2.2 管段編碼規(guī)則

考慮到排水管段是兩個相鄰的排水管點之間的排水管道，因此管段編碼由管段起點管點編碼和管段終點管點編碼組合而成。例如管段起點管點編碼為“A2103PYS001001”，管段終點管點編碼為“A2103PYS001002”，則管段編碼為“A2103PYS001001A2103PYS001002”。

2.2.3 混接點號編碼規(guī)則

混接點號編碼共14位，依次為管轄區(qū)、日期、混接類型和流水號，如圖2所示。管轄區(qū)編碼為1位英文字母，代表武漢市的16個管轄行政區(qū)，例如A表示江岸區(qū)；日期為4位數(shù)字，代表排水管網(wǎng)外業(yè)調(diào)查和檢測的日期，前兩位表示年份，后兩位表示月份，例如2103表示2021年3月；混接類型為3位英文字母，參考《上海市分流制地區(qū)雨污混接調(diào)查技術(shù)導(dǎo)則》[3]并結(jié)合武漢市的實際情況進行分類，例如“CWY”表示城鎮(zhèn)污水管道接入城鎮(zhèn)雨水管道，混接類型對照關(guān)系如表3所示；流水號采用6位數(shù)字表示，按照日期從000001開始編碼，以1為增量順序遞增。

圖2 混接點號編碼規(guī)則

混接點號編碼示例“A2103PCWY001001”，表示在江岸區(qū)范圍內(nèi)2021年3月檢測出的混接點，混接類型為城鎮(zhèn)污水管道接入城鎮(zhèn)雨水管道，流水號為001001。

2.3 屬性項設(shè)計

屬性項是數(shù)據(jù)庫標準設(shè)計的重要內(nèi)容，屬性項設(shè)計要充分考慮武漢市排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。例如，排水管點必須有幾何坐標和高程屬性，便于進行空間位置定位；排水管點必須有特征或附屬物屬性，用來表示管點的類型(檢查井、雨水篦或排口等)，以便了解管點的實際用途；排水管段必須有高程和埋深信息，便于了解管線的埋設(shè)位置；排水管段必須有斷面尺寸屬性，用以表示規(guī)模大??；排水管段必須有流向信息屬性；混接點必須要有混接點坐標位置、混接類型、描述和混接圖片等屬性；結(jié)構(gòu)性缺陷點和功能性缺陷點必須要有缺陷名稱、距離、類型、等級分值、檢測圖片和視頻等屬性。武漢市排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫屬性項設(shè)計如表4所示。

屬性項設(shè)計 表4

3 標準編制關(guān)鍵技術(shù)

3.1 排水管網(wǎng)和隱患數(shù)據(jù)庫編碼技術(shù)

排水管線要素編碼是排水管線信息建設(shè)過程中必不可少的一步，是排水管線和隱患相互關(guān)聯(lián)的必要條件，也是排水管網(wǎng)及隱患信息系統(tǒng)開發(fā)和有效運行的關(guān)鍵。排水管網(wǎng)和隱患數(shù)據(jù)庫編碼規(guī)則遵循了以下基本原則[5，6]：

(1)唯一性：編碼要素和編碼一一對應(yīng)。

(2)可擴展性：留有適當?shù)臄U充空間，以便后期進行擴展。

(3)實用性：在保證編碼科學、系統(tǒng)的同時，要兼顧排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)的實際應(yīng)用需求。

(4)可操作性：編碼結(jié)構(gòu)簡潔明了，能反應(yīng)要素的特點，便于記憶，方便排水管網(wǎng)及隱患外業(yè)調(diào)查人員快速編碼。

(5)兼容性：編碼結(jié)構(gòu)與管網(wǎng)普查、隱患調(diào)查和檢測評估等外業(yè)相關(guān)的國家或者行業(yè)標準兼容，可有效銜接。

3.2 首次提出了排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫標準

目前武漢市標準體系目錄有相關(guān)的國家、行業(yè)和省的標準，主要側(cè)重排水管網(wǎng)檢測外業(yè)調(diào)查和通用管網(wǎng)數(shù)據(jù)建庫及信息化的相關(guān)內(nèi)容，沒有涉及排水管網(wǎng)隱患數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的內(nèi)容，沒有該標準，就難以建立全市統(tǒng)一的圖庫一體化的排水管網(wǎng)隱患數(shù)據(jù)庫。排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫標準的提出在武漢市乃至全國范圍內(nèi)是首次，該標準的制定，能夠更好規(guī)范武漢市各類排水管網(wǎng)隱患排查成果的結(jié)構(gòu)、格式和精度等內(nèi)容，為排水管網(wǎng)隱患排查數(shù)據(jù)成果的建庫提供全市統(tǒng)一標準。

4 排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫標準應(yīng)用

排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫標準成果已成功應(yīng)用于武漢市中心城區(qū)排水管網(wǎng)及隱患專項排查治理、排水管網(wǎng)及隱患信息管理系統(tǒng)建設(shè)等項目。

4.1 武漢市中心城區(qū)排水管網(wǎng)及隱患專項排查治理

該專項排查治理項目采用武漢市排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫標準，對武漢市中心城區(qū)范圍內(nèi)的排水管網(wǎng)及隱患進行了全面排查和檢測，共排查排水管點約32萬個，排水管線約 5 475 km，檢測出混接點 4 574個，結(jié)構(gòu)性缺陷點和功能性缺陷點共計約19萬個，涉及管網(wǎng)隱患檢測視頻和圖片文件約54萬個，數(shù)據(jù)大小約7T。武漢市中心城區(qū)排水管網(wǎng)及隱患專項排查成果已經(jīng)成功應(yīng)用于排水管網(wǎng)混錯接改造、雨污分流改造、排水管網(wǎng)隱患修復(fù)、排水管網(wǎng)更新完善等污水處理提質(zhì)增效和水環(huán)境專項治理等工作中。

4.2 武漢市排水管網(wǎng)及隱患信息管理系統(tǒng)

采用武漢市排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫標準，建立了武漢市中心城區(qū)排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫中包含排水管點、排水管段等管網(wǎng)信息，混接點、有缺陷管段、無缺陷管段、結(jié)構(gòu)性缺陷點、功能性缺陷點等隱患信息，如圖3所示?；谖錆h市統(tǒng)一的地理空間信息框架數(shù)據(jù)，利用排水管網(wǎng)和隱患數(shù)據(jù)庫，搭建了武漢市排水管網(wǎng)及隱患信息管理系統(tǒng)，系統(tǒng)包含PC端和移動端，提供了數(shù)據(jù)檢查、入庫、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計、專業(yè)分析、消隱處置等全方位的功能，為排水管網(wǎng)及隱患相關(guān)管理和技術(shù)人員提供了極大的方便，建立了排水管網(wǎng)維護管理和事故隱患排查長效機制，為科學制定排水管網(wǎng)維護方案提供了輔助工具。同時，武漢市、區(qū)兩級采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫標準，對武漢市排水管網(wǎng)及隱患信息管理系統(tǒng)現(xiàn)有的排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫進行動態(tài)更新完善，以保證數(shù)據(jù)的完整性和現(xiàn)勢性。

圖3 武漢市排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫

5 結(jié)論與展望

武漢市排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫標準的編寫充分考慮到了武漢市排水管網(wǎng)及隱患專項排查治理和信息系統(tǒng)建設(shè)，排水設(shè)施內(nèi)澇模型建模應(yīng)用，排水管網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)和養(yǎng)護等工作開展的實際需求，并遵循了相關(guān)的國家和行業(yè)標準。標準提出的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、編碼規(guī)則和屬性項設(shè)計等內(nèi)容是經(jīng)過排水管網(wǎng)及隱患排查治理、數(shù)據(jù)建庫和排水管網(wǎng)信息化應(yīng)用的工作經(jīng)驗總結(jié)提煉而來，并在武漢市排水管網(wǎng)設(shè)施運行管理得到了廣泛應(yīng)用。

隨著城市的發(fā)展，排水管網(wǎng)系統(tǒng)將會逐漸完善，與之關(guān)聯(lián)的排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)采集和信息化管理要求也將會越來越高，因此，武漢市排水管網(wǎng)及隱患數(shù)據(jù)庫標準的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、編碼規(guī)則和屬性項設(shè)計等內(nèi)容也需要不斷完善和優(yōu)化，以適應(yīng)城市排水系統(tǒng)信息化建設(shè)的需求，并促進智慧水務(wù)的發(fā)展和應(yīng)用[5]。