地下管線內外業一體化探測技術研究及實現

常 洲，戴相喜，王華峰

(1.南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇南京210005;2.北京清華山維新技術開發有限公司，北京100085)

地下管線內外業一體化探測技術研究及實現

常 洲1，戴相喜1，王華峰2

(1.南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇南京210005;2.北京清華山維新技術開發有限公司，北京100085)

調查管線探測內外業一體化作業研究現狀，分析傳統地下管線探測流程存在的問題，提出外業探測、測量，內業成圖、建庫、更新一體化的作業流程。并在清華山維公司EPS2008平臺上，通過開發定制實現南京市地下管線探測內外業一體化作業整套流程，提升管線作業和管理水平。

地下管線探測;內外業一體化;EPS2008

一、前 言

城市地下管線是城市的“生命線”、“保障線”，擔負著水、電、氣、通信信號等各類城市所需物資和信息的傳送，對城市的正常運轉具有重要意義，但是如果對其管理不善，會構成城市潛在的安全隱患。在工程施工過程中造成的地下管線損壞事故時有發生，特別是南京市“7·28管線爆炸”事故造成的重大經濟損失和不良社會影響又一次將城市地下管線管理和施工安全問題帶到人們面前，引起了全社會的關注。其根源在于城市地下管線管理存在許多難點，其中現有的城市地下管線數據庫的更新維護工作就是難點之一，它難以滿足社會各界對管線的不同需求。本文提出了一種管線外業探查、測量，內業編輯、成圖、建庫、更新一體化的作業流程，并基于EPS2008進行實現，從技術角度解決了管線探測、建庫與更新的困難，方便了資料的查閱，有利于管線數據共享。

二、研究現狀

地下管線探測內外業一體化技術已經有多人進行過研究并投入使用，但是都存在一定的缺陷。文獻［1］代表一類主流的管線普查內外業一體化方法，該類方法外業探查時繪制紙質草圖記錄調查得到的管線點、管線屬性及其之間的連接關系，然后通過測量收回管線點坐標，內業通過AutoCAD等編輯平臺將測量所得管線點坐標結合草圖記錄信息建立正確的管線連接關系并賦上屬性值，編輯好的數據通過質檢后，經過數據格式轉換至GIS數據庫格式并完成建庫。該類方法的缺點有:①外業通過手工繪制草圖，內業根據草圖再將管線點連接一遍，并賦上屬性值，這部分工作存在重復，效率低的缺點并增加了出錯的概率;②建庫時通過數據格式轉換將管線圖格式轉換到數據庫格式，難免會存在數據丟失;③該內外業一體化方法未涉及數據更新問題，管線數據庫如何動態更新仍然需要解決。文獻［2-3］研究的內外業一體化方法代表了當前該領域的方向，該方法通過統一的平臺調查、采集、建庫，實現了管線普查的一體化作業，但是與文獻［1］方法類似，均未考慮管線數據庫更新問題。

三、作業流程

本文所提出的管線內外業一體化探測流程，在傳統內外業一體化探測流程基礎上增加了對數據庫動態更新的過程，整體包括管線探查、管線測量、管線成圖、管線質檢、管線入庫、管線更新6個部分，其具體流程如圖1所示。

四、系統設計

1.軟硬件平臺

根據作業流程分析，管線探測內外業一體化宜采用統一的編輯平臺，減少中間環節和人工介入，增加作業流程之間的耦合度，本文在 EPSCE和EPS2008平臺上根據自身需求，定制開發符合作業需求的內外業一體化軟件。

軟硬件環境:PDA、WinCE3.0系統、EPSCE平臺;臺式電腦、Win98以上系統、EPS2008平臺。

圖1 內外業一體化流程圖

2.軟件架構

管線內外業一體化方法軟件架構如圖2所示，該方法以GIS數據庫為核心，數據庫采用Oracle 10g，空間數據引擎采用ArcSDE 9.2，外業采集使用掌上電腦繪制草圖，使用全站儀測得管線點坐標，管線成圖與編輯使用EPS2008，它與掌上電腦之間使用清華山維內部格式cef進行數據交換，EPS2008使用的數據格式為edb，其基礎是關系型數據庫Access，編輯完成的管線數據通過質檢模塊進行數據質量檢查，質檢合格的數據通過數據庫更新模塊更新GIS數據庫。

圖2 內外業一體化軟件架構

五、關鍵技術

1.PDA采集平臺

由于國內管線現狀十分復雜，各個管線項目調查的側重點也有不同，不可能建立一個大而全的軟件平臺，那樣只會增加軟件的復雜性。為了提高EPSCE平臺的廣泛適用性，對該軟件的界面、屬性默認值、屬性錄入項等均采用了可定制的方式，用戶可以根據各自管線調查實際需要，通過修改配置文件，從而獲得滿足需要的軟件。如將工業管線修改屬性項修改為:埋設方式、起點號、終點號、起點埋深、終點埋深、管徑、材質、壓力、權屬部門、備注，點擊工業管線，彈出的工業管線可以修改的屬性項如圖3所示。

2.內業成圖

管線內業成圖包括草圖匹配、數據編輯、管線標注等功能。草圖配準、管線標注等功能是在EPS2008核心編輯平臺基礎上，利用VC++6.0進行開發的。

草圖配準首先將掌上電腦繪制的草圖cef文件調入到EPS2008平臺中，然后調入管線點坐標文件，通過草圖管線點的物探點號與點坐標的點號對應關系以及管線點與管線的連接關系將草圖數據自動移動到正確的位置上。

管線標注是根據作業規程要求，將管線各類屬性標注在圖面之上。由于各地管線標注需求不一致，所以此處管線標注功能也采用可定制的方式，定制界面如圖4所示。

圖4是根據南京管線標注要求對排水類管線進行設置，由圖可知，可以對管線標注要素范圍進行過濾，同時可以對管線標注內容進行選擇，其他類型的管線可以依此進行設置，最終達到滿足要求的管線標注方案。

3.數據質檢

數據質檢功能模塊是按照一定的數據規則編寫程序，對管線數據的質量進行檢查，可以幫助發現數據采集、繪制、編輯過程中出現的錯誤。數據質檢分屬性數據檢查和空間數據檢查兩部分，其功能是在EPS2008核心編輯平臺基礎上，采用VC++ 6.0和VBScript語言開發而成的。質檢功能開發過程中根據具體的檢查內容，將通用的、固定不變的功能做成模塊內置于軟件中;不通用的功能使用平臺提供的腳本語言VBScript進行開發;由于edb數據采用了Access數據庫作為存儲基礎，管線點、管線必填屬性及異常屬性可以通過數據庫SQL語句進行開發。EPS2008南京版定制開發的質檢功能如圖5所示。

圖5 南京版EPS2008質檢功能

1)通用的檢查功能模塊有孤點檢查、孤線檢查、空間交叉檢查等。

2)非通用的檢查功能模塊較多，有點特征檢查、變徑點檢查、隱蔽點檢查、排水流向檢查、管徑值異常檢查、超長(短)管線檢查等，用戶可以根據自身需求隨意定制。

必填、異常屬性檢查較特殊，可以直接通過SQL語句進行開發，其開發界面如圖6所示。

圖6 必填、異常屬性開發界面

4.建庫更新

基于EPS2008的地下管線探測內外業一體化作業流程是以GIS數據庫為核心的，管線新測及動態維護更新都是圍繞著GIS數據庫進行。管線GIS數據庫的結構設計如圖7所示。

圖7 管線GIS數據庫結構

由圖7可知，管線數據庫對管線數據進行分層管理，每類管線又分管線點、管線、注記3個圖層，每一層數據考慮到建立時態GIS數據庫的需要，同時建立了現勢數據層和歷史數據層。數據入庫采用數據更新模塊中的建庫功能，將管線數據導入GIS數據庫，導入后的GIS數據庫經過符號化后如圖8所示。

數據更新是管線探測內外業一體化流程的核心部分，也是本文所提流程比傳統內外業一體化作業流程改進最大處。通過各種方法建立起來的GIS數據庫如果沒有合理的更新機制，則該數據庫會逐漸失去其實用價值。

圖8 GIS數據庫符號化效果

EPS2008平臺的數據更新模塊建立了良好的數據庫增量更新機制。更新模塊通過記錄要素如下信息達到對GIS數據庫增量更新的目的，這些信息是［4］:① 全球唯一標志 GUID;② 有效時間 Tv;③消亡時間Td;④版本信息Vn;⑤操作事件Ev;⑥工程編號Pn。管線數據在建庫、下載、更新操作過程中記錄上述信息，在更新GIS數據庫時通過對比這些信息即可判斷出要素的4種狀態:未動、增加、刪除、修改，將發生變化的數據按照對應操作反映到GIS數據庫中即可實現GIS數據庫的增量更新，同時將GIS數據庫中刪除的數據放入歷史庫。

六、結束語

地下管線探測是一個涉及多學科、多專業的綜合性和技術性很強的系統工程。筆者根據所在單位管線作業、管理的實際需求，提出了管線數據內外業建庫、更新一體化的作業流程，并基于清華山維平臺進行實現，該流程可以減少管線作業中間環節和人工介入，降低錯誤發生概率，提高工作效率，保證數據庫的現勢性，方便數據共享，提高城市規劃、管理、建設的科學性，避免城市建設中地面與地下的矛盾以及地下工程相互間的交叉，避免盲目施工造成的重大事故，具有十分重要的意義。

［1］ 陳小航，張亦工.地下管線普查、建庫、管理系統一體化構想［J］.現代測繪，2003，26(2):41-44.

［2］ 王清泉，王磊.基于EPS地下管線測量內外業一體化技術的研究［J］.測繪通報，2008(5):54-57.

［3］ 王明權，余成江，張平.內外業一體化技術在地下管線探測中的應用［J］.城市勘測，2008(2):100-101.

［4］ 王磊.面向城市規劃的空間數據庫動態更新模型研究［J］.測繪科學，2009，34(6):215-217.

Research and Realization of Indoor and Outdoor Underground Pipeline Survey Integration

CHANG Zhou，DAI Xiangxi，WANG Huafeng

0494-0911(2011)07-0050-04

TU990.3

B

2011-04-06

常 洲(1967—)，男，江蘇徐州人，高級工程師，主要從事基礎測繪管理工作。