對城市基礎設施普查的數據生產方法的探討

曹曉慶

(南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇南京 210005)

對城市基礎設施普查的數據生產方法的探討

曹曉慶?

(南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇南京 210005)

通過對南京市城市基礎設施普查的數據生產方法的探討，總結出一套高效的數據生產方法。

城市基礎設施普查；周期；質量；數據結構；要素；更新

1 引 言

1.1 項目背景

為了全面、準確地掌握城建基礎信息，推動南京市城建基礎設施數字化管理進程，南京市政府擬通過新一輪的南京市城建基礎設施普查，核查與豐富原有的城建基礎信息，建立城建基礎設施地理信息系統(GIS)空間數據庫和業務數據庫，以滿足城建基礎設施統一管理的要求，同時要保證普查成果數據能夠滿足各城建基礎設施管理部門的管理要求。

納入普查的對象是城市市政工程、公用事業、園林綠化、環境衛生等四個方面共14個專業行業的城市基礎設施。范圍包括:南京老市區(包括江南八區和原老浦口、老大廠)、河西地區、仙林大學城、南京經濟技術開發區、高新產業技術開發區，總面積約759 km2。

1.2 研究目的

本項目數據采集和加工周期2007年6月～2008年1月為期7個月，周期緊、范圍廣、任務重、質量要求高，如何在規定的時間內以最優的質量完成任務，必須有一套高效的生產流程和作業方法。通過探討本次數據生產過程中的得與失，總結經驗，得出一套科學的數據生產流程。

2 數據結構分析

2.1 普查對象分類

本次城建基礎設施普查的對象涵蓋全市市政基礎設施、公用事業、園林綠化、環境衛生4個行業，共8個大類(道路及其附屬設施、排水、路燈、城市供水節水、城市燃氣、城市公共交通、園林、環衛)，22個子類和78個小類的城市基礎設施，如圖1所示。

其中每一個子類還包括很多小類，例如路燈，如圖2所示。

圖1 城建基礎設施普查對象體系

圖2 城市路燈的普查對象

對這次普查的對象分析后可以將普查的對象分為兩類要素，一類為沿道路的普查對象，包括了各個行業的位于道路上及兩側的對象，涵蓋了道路、市政路段、道路附屬設施、路燈、箱、排水的各類井蓋、箅子等，公用的各類給水、燃氣的井蓋閥門、公交站牌、出租車停靠點、道路上及兩側園林綠化對象等；二類為專項核查對象，包括橋梁、泵站、隧道、河道及其附屬設施、增壓站、供水企業、自建供水設施、節約用水管理部門、燃氣的各類加氣站、儲備站、門站和調壓站(箱)、公共交通的其他信息，各類廣場、游園以及環衛的廁所、垃圾中轉站和設備信息。

2.2 數據結構設計

針對以上的普查對象的特點，結合甲方對數據的專業屬性的特殊需求，制定出合理的數據標準和結構。此次數據結構的設計中最大的特點是將道路劃分為路段(每兩個十字路口之間的道路為一段，定義了次要道路服從主要道路等原則)來處理，為以后的道路更新提供了便利。部分數據標準如下，如表1所示。

道路設施數據標準 表1

合理的數據結構是項目成功的一半，由于時間緊，未能仔細地做需求分析，數據結構的版本由當初的1.0升級到4.3，中間增加了很多新的屬性和要素。如道路設施中的立交橋，一開始數據結構設計的時候為點狀要素，后來發現這樣的數據結構無法滿足甲方顯示要求，同時圖形的完整性和連續性也無法滿足，后改為綜合要素來表現立交橋，將立交橋劃分為路段，同時立交橋的定位信息依舊用點來表示，這樣就能滿足兩方面的要求，但造成一定量的內業返工。再如廁所的蹲位的屬性，一開始數據結構的設計中并未區分男蹲位和女蹲位，只要蹲位的總數，而甲方真正需要的是男蹲位和女蹲位。蹲位總數可以通過計算獲得。數據結構修改后增加了這兩個字段，也造成了一定量的返工。可見數據結構的制定是至關重要的，對客戶的需求分析也是必不可少的，這關系到后期的數據生產。一但制定了數據結構，在正式數據生產開始后，應該盡量避免對數據結構的修改。

2.3 數據精度要求

根據不同地物的特點，將精度主要定為3個等級，如表2所示。

普查對象定位精度要求 表2

對普查對象的精度要求分析后，可以確定使用什么樣的數據源和采用什么設備進行定位。我們單位已有的覆蓋以上測區的1∶500、1∶1 000的地形和管線數據涉及了大部分本次普查對象的空間位置和相關屬性，精度完全符合要求，其他不足區域可用1∶2 000正射影像圖來補充。同時外業人員可以通過電子測距儀或皮尺來獲取普查對象的位置、長度、寬度等指標，采用GPS定位也是快速獲得坐標的好方法。

3 數據生產方法

3.1 總述

這次數據的坐標系統為92南京地方坐標系，高程系統為吳淞高程系統。數據提交格式為普查對象的空間信息與屬性信息統一的Personal Geodatabase格式，同時提交對應的xml文件。

圖3 普查與錄入技術流程圖

針對上述的數據結構和精度要求，并根據自身已有數據和甲方提供數據的特點，制定出對應的數據加工流程和數據采集方法，如圖3所示。

后因周期的緣故，采用了邊質檢，邊作業的方法，這首先要求內外業人員在作業的過程中有高度的責任感，并加強自我檢查。一個批次的圖調查結束后，先提供內業作業，同時提供質檢人員隨機的樣本圖，若樣本圖合格，則該批次圖幅合格。這樣大大提高了效率，后僅有一個批次的圖幅由于地形比較復雜，批為不合格，退改，但返工的工作量不大。

3.2 現有數據加工

首先，充分利用現有的基礎地形、基礎地下管線數據和最新的航空影像數據，提取如路燈、井蓋等數據，構繪綠地邊界；其次，再結合外業在實地的調查，刪除已經不存在的地物同時增加新增地物。由于本身的數據精度比較高，在地形變化比較大的地方，先進行局部修測，而僅有地物增減的地方，采取了兩點交匯法來定位。同時甲方也提供了市政排水GIS系統、市政路燈GIS系統中建立的城建基礎設施數據庫，需要對這些數據進行核實和補充。首先根據坐標比對，程序化的將甲方的數據寫入我方普查數據中，如路燈的桿高、燈具的生產廠家等，其次對于無法程序化的數據，采用內外業結合的方法人工干預。

3.3 沿道路要素采集并加工

本次沿道路要素的采集主要是采用分圖幅的方式，但這樣采集方式對一些連續性地物如綠地(需采集綠地中樹木的棵數)、行道樹、人行道等造成了不少的接邊問題，這個作業方法有待改進。結合外業人員作業的特點，提出了這樣一種統一和分散相結合方法。對于主要道路，由于其擁有的普查對象比較多，例如一條道路涉及幾個圖幅，建議挑選一個作業水平較高的作業員來全部負責，這樣就避免了由于不同的作業人員對地物理解的不同而造成的接邊問題。同時由于一條路由一個作業人員來負責，可以跨出圖幅的限制，連續性可以得到保證，也減少了接邊問題。對于次要道路，由于其擁有的普查對象相對較少，可以分圖幅調查，但注意應分片由一人負責，同時做好接邊處的記錄。如一個綠地應該完整，若此綠地在本幅圖內涉及較大區域，則該圖的作業人員應將該綠地中的所有樹木計算出來，同時在圖紙上注明“該綠地已全部調查”，這樣提交后可以便于內業人員更好的整理數據，同時也避免了重復調查。

3.4 專題要素采集并加工

專題要素的采集主要采用了兩種方法，一種是比如橋梁這樣的地物，在地形圖上有明確的定位信息和屬性信息如名稱等，先由內業直接在地形上提取無法確認的要素，交由外業實地采集；第二種是比如路燈的箱式這種專業的地物，在圖上無法提取的，直接由外業實地用GPS定位，再在圖上展點。這樣兩種方法相互補充，并結合已有數據的特點，大大縮短了作業周期，也節約了人力成本。

3.5 GIS數據加工

由于ArcMap本身的圖形編輯功能不夠突出，而且現有作業人員對CAD操作比較熟練，所以所有的數據外業采集結束后先由內業在CAD中加工成圖，并添加部分屬性，再由程序轉入ArcMap中進行后期的數據錄入和編輯。如道路等的管理屬性是由甲方提供的，需錄入，而道路的寬度等屬性，是由內業在圖上量測并填寫的。而GIS加工中一個比較大的工作量是地物間相互關系的建立，如一個井蓋，其落在哪條道路的某個路段上，是通過屬性“所屬道路”來聯系的，而這個關系是由作業人員填寫的，雖然后期半自動化進行了所屬道路的掛接，但效率還是比較低。這種數據結構的設計，可以在后期大大的加快系統報表統計的速度和提高統計的正確性(無需通過圖形的拓撲關系來判定)，但也給前期的數據加工增加了不小的壓力，這也是有待改進的地方。

3.6 質量控制

周期緊、數據量大，但質量同樣要保證。為了有效控制質量，項目實行兩級檢查一級驗收制度，即作業組檢查、生產部門檢查、質量部門驗收。其中作業組檢查100%，生產部門檢查為不低于20%抽查。兩級檢查工作必須相對獨立進行，原則上不得省略。而質量最重要的保證就是作業人員的出手質量，所以一定要加強對作業人員的技術能力的培養和責任心的強調。同時，針對地物屬性的完整性、幾何類型的正確性等易錯方面也開發了質檢的軟件，輔助人工的檢查，這樣不僅可以更有效的發現問題，而且也大大了提高效率，為按期保質完成項目爭取了時間。

4 數據更新方法探討

4.1 時間維產生歷史數據庫

成果庫中，每一個普查對象都有屬性“調查時間”，記錄了普查對象當時狀態的發生時間，如一條道路在A時間時的寬度是5 m，后來拓寬了，在B時間的寬度就為10 m了，可以根據調查時間來建立歷史數據庫，這樣可以進行歷史的回溯。

4.2 要素級更新

本項目的重點在于建立起城建基礎設施數據庫，但這只是一個階段性成果，城市建設發展的變化，要求數據庫必須具有動態性和與實際現狀情況的一致性。主要的更新的方法是通過各部門報件的方式，如一條新建設道路竣工后需移交管養方，可先申請，再由外業人員實地采集再編輯轉入數據庫中，既可以實時更新，也可制定一個統一的時間，一次性更新。數據的更新可以達到要素級，如一個公廁拆除了，直接在現狀數據庫中刪除該地物使其進入歷史數據庫。后期也將研制面向普查對象的PDA數據采集系統，為建立長效的城建基礎設施維護更新機制提供了手段，使得個專業單位人員可利用該系統進行信息維護。

5 總 結

通過以上的分析，可以得出這樣的結論，要建立一套生產城市基礎設施數據的高效方法，首先要明確客戶的需求，這是最基礎的一步；其次根據客戶的需求制定出合適的數據結構，這是關鍵的一步；再次就要根據數據結構，結合已有數據的特點和作業人員的素質，制定出對應的工作流程和工作方法，這是決定性的一步；最后，加強質檢和作業人員責任心的培養也是不容忽視的一步。

[1] 陳盼盼，楊瑞霞.城市部件數據采集及建庫方法研究——以鄭州市為例.《測繪通報》測繪科學前沿技術論壇論文集，2008.10

[2] 鞠建榮等.南京市城建基礎設施數據庫動態維護技術設計書，SJ2007－015A，2007

Discuss the Method of Surveying the Data of Basic Establishment of City

Cao XiaoQing
(Nanjing Surveying and Mapping Academics Limited Company，Nanjing 210005，China)

This article mainly discussed the method of surveying the data of basic establishment of Nanjing city，and put forward a higher efficiency method for producing the data.It will offer a good referrence of surveying the data of basic establishment for other cities.

Surveying the data of basic establishment of city；Periods；Quality；Data Organization；Element；Updating

1672－8262(2010)06－39－04

P208

B

2010—03—12

曹曉慶(1982—)，女，工程師，主要從事GIS數據生產與處理等工作。