面向管線探測的城市管線信息系統設計研究

摘要：本文基于筆者多年從事城市地下管線探測的相關工作經驗，以城市綜合地下管線管理系統設計為研究對象，分析了綜合地下管線管理系統的設計方法和原則，深度探討了地下管線數據的組織和管理思路，全文是筆者長期實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行有所裨益。

關鍵詞：城市綜合地下管線 管理系統 設計 原則 問題 數據組織

中圖分類號：TB21文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）08（c）-0130-02

1 城市綜合地下管線管理系統特點研究

城市綜合地下管線管理系統就是指利用GIS技術和其他專業技術，采集、管理、更新、分析和處理地下管線數據的一種技術系統。同一般的GIS相比，具有以下特點：

A）城市綜合地下管線管理系統是一個四維的系統，隱蔽性決定了時間及三維空間動態的復雜性。B）隱蔽性、埋設位置的集中性也決定了地下管線數據的重要性，數據的完整性、可靠性與準確性是地下管線系統實用的關鍵。C）系統必須自動識別管線間的連接性，即管線與管點間的拓撲關系非常重要。D）城市綜合地下管線管理系統是一個信息在空間分布上極不均勻的空間異質系統，城市中心區的管線密度較大，從中心區向城市邊緣區急劇減小。E）城市綜合地下管線管理系統必須將地下、地_L的各種管線納入統一的系統中進行管理。

2 城市綜合地下管線管理系統建立的意義

城市地下管線普查是城市建設、規劃的一項重要基礎上作。20世紀90年代初以來，我國部分城市進行了地下管線普查，獲取了大量的地下管線資料。如何管理這些寶貴的地下管線資料，最大限度地發揮地下管線普查的經濟效益成為一項重要的任務。傳統的管線資料管理手段大多采用文本文件或者數據庫來存儲管線的屬性數據，用DWG圖形文件來存儲管線的圖形數據，圖形數據與屬性數據完全分離，管線資料管理混亂，資料更新速度慢，跟不上現代城市建設的步伐，不能保證資料的現勢性和正確性。因此，同步建立地下綜合管線管理信息系統是確保地下管線普查使用目的的實現與廣泛應用的最佳方法。

A）使用計算機存儲管線信息大大縮小了存儲空間。一個城市的紙介質圖紙可多達幾十噸，而使用計算機僅用若干磁盤或光盤就可以存放全部信息。B）提高了檢索查詢速度。利用計算機查詢某一個區域、某一地點或某種特征的管線信息僅需要一個命令或者按鈕既可以完成，這是常規管理辦法的人工查找無法比擬的。C）圖形顯示更加直觀。通過三維顯示技術，真實再現地下管線二維布局結構。D）可以實現管線資料的動態更新和管線工程的動態跟蹤，提高了管理的水平。E）便于資料的網絡共享。

3 城市綜合地下管線管理系統的設計方法

地下管線管理系統的建立本身是一個系統工程，系統組織尤為重要。GIS技術是一種對空問數據進行采集、處理、存儲、組織、分析和可視化的計算機系統。

數據的組織是系統成敗的關鍵因素。有沒有數據，數據質量如何，怎樣使數據隨城市現狀的變化而及時更新是GIS系統中的首要問題。地下管線系統的建立主要注意以下幾個方面：

（1）充分、細致的調查研究

系統的開發建設是為用戶服務的，必須重視和照顧用戶的需求，進行充分的用戶需求調查，對用戶的運行機制、信息流程、現有數據基礎、用戶對系統和產品的要求等方面做詳細研究，做認真的方案設計，并在開發過程中，根據使用者的意見，不斷修正設計方案，對系統進行調整和完善，逐漸完善成為切實實用而且功能完善的系統。

（2）協調關系，統一安排

數據的收集和更新，以及數據共享方面的協調和管理是系統建設過程中一大難點，也就是組織協調問題。這種協調在不同部門間進行，若各部門沒有統一的領導和規劃，由于資料各有歸屬，則會在工作中出現難以逾越的障礙。

（3）重視數據庫建立工作

數據是GIS的核心，一個系統的好壞很大程度上依賴于數據質量的好壞。建庫包括數據庫設計、數據錄入。數據庫設計要求對系統內的各類數據標準化，并分類編碼，采取嚴格的數據質量控制辦法。

（4）標準化問題

系統的開發涉及到許多標準化問題，如地理信息編碼、數據交換格式、基礎數據庫結構和圖形定制都有許多標準化問題，要求其符合一定的規范和標準，以利于數據的交換、共享、更新和系統的推廣應用。盡量在開發建設過程中注意標準化問題。

（5）要具有長期規劃

地下管線信息系統建設是一個長期的工程項目，運行周期較長。因此，應該有一個保證其數據更新、模型改進的長期預算。

（6）數據結構的合理性

地下管線系統中GIS數據類型多、數據量大，管線與管點之間又有復雜的拓撲關系，因此數據結構的合理性非常重要，在系統分析和數據庫設計時應該給予充分重視，以保證系統高效穩定運行。

4 地下管線數據的組織與管理

數據是任何GIS系統的核心，所有的GIS功能都需要以數據為基礎才能表現出來。因此，數據的完整性、一致性和質量的好壞很大程度上決定了一個系統的好壞。

4.1 地下管線數據的獲取

地下管線數據獲取的方法有地下管線普查和地下管線竣工測量兩種。

（1）地下管線普查

城市地下管線普查是指在一定時期內，按照城市規劃管理的要求，根據城市具有的技術與經濟能力，采取最經濟和科學合理的方法，查明城市建成區或城市規劃發展區內的地下管線現狀，獲取準確的管線有關數據，編繪管線圖，建立管線數據庫，并在這個基礎上做好檔案與動態管理。城市地下管線普查作業方法：

A.地下管線現狀調繪

城市地下管線現狀調繪是指在開展地下管線探查作業前，根據已有的地下管線竣工資料、施工資料、設計資料等，將己有地下管線現況標繪在1∶500的地形圖上，作為野外探測的作業的參考，減少實地探查作業的盲目性，提高野外探查作業的質量和作業效率。同時，為地下管線探查作業提供有關地下管線的屬性數據（如管徑、管材、埋設年代等）。

B.城市地下管線探查

城市地下管線探查是在現狀調繪的基礎上采用實體調查和儀器探查相結合的方法，查明地下管線的敷設狀況、在地面上的投影位置和埋深、管線的相關位置和走向、地下管線的屬性，如管線類型、性質、規格、材質、載體特征等。并在地面上設置地下管線投影中心標志和明顯管線點標志，以提供下工序測繪的依據。

C.地下管線測繪

地下管線測量是指在城市等級導線點和等級水準點的基礎上進行的圖根控制測量、地下管線點平面和高程位置連測及相關地形測量。

（2）地下管線竣工測量

地下管線普查在一定時期內只能做一次，這種方法實際上是對城市地下管線資料做一個完整的總結和調查，然后建立地下管線資料庫。然而城市的管線工程每天幾乎都在進行，因此，地下管線資料的動態更新主要依靠管線竣工測量來動態獲取管線的資料口。

地下管線竣工測量應在地下管線敷設以后、覆土以前進行。其任務是測定地下管線的平面位置、高程；量測地下管線的埋深、規格以及規劃審批的定位尺寸；記錄地下管線的性質、材質、走向、埋設時間和全書單位等。并繪制地下管線竣工平面圖和編制地下管線成果表，同時按要求填寫地下管線工程竣工測量驗收記錄冊。

4.2 地下管線數據數據模型分析

（1）地下管線管理系統的數據組成

地下管線管理系統的數據包括地下管線、管點圖形和屬性數據，坐標分幅、道路網圖、城市地形圖、建筑物、地塊、注記等輔助要素，其具體數據構成如圖1。

（2）管線數據模型

管線數據由管點和管線組成，每一種管線包括一個管線數據表和一個管點數據表，一條管線由兩個管點組成，即管線的起點和管線的終點。

管線數據模型如圖2所示。

5 結語

城市地下管線管理系統是數字城市的核心應用系統之一，可以實現管線信息的動態管理，從而為城市規劃和建設提供服務。它不僅能夠更好地管理各種主干線信息，及時對各種專業管線數據進行更新、維護，保證管線數據地準確性和現勢性，而且能夠為管理部門的宏觀決策提供準確、實時的管線信息，為城市的防災、搶險等提供決策服務，為保障城市地下生命線的安全運轉提供強大的技術保障。本文深度探討了城市地下管線管理系統的設計思路，相信對同行有所裨益。

參考文獻

[1]凌振寶，陳健，耿勝男，等.地下金屬管線探測儀接收機的設計與實現[J].吉林大學學報（信息科學版），2008（3）.

[2]韓勇，陳之中，甘宇亮，等.城市地下管線信息系統的結構設計[J].測繪通報，2002（3）.