城市供水管線數據采集及數字化成圖研究

楊善婷 張 亮

(1.南京水務集團有限公司管線管理所,江蘇 南京 210036； 2.中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司，江蘇 南京 211102)

城市供水管線數據采集及數字化成圖研究

楊善婷1張 亮2

(1.南京水務集團有限公司管線管理所,江蘇 南京 210036； 2.中國能源建設集團江蘇省電力設計院有限公司，江蘇 南京 211102)

提出了全新的管線數據外業采集作業模式，設計了管線點、線表的數據結構，并基于MAPGIS二次開發的供水管線平臺進行數字化成圖，論證了其可行性和先進性，通過南京市江北片區城市供水管線普查項目的實踐分析，表明整個作業流程和方法有較強的推廣應用價值。

供水管線，管線普查，管線數據庫，數字化成圖

0 引言

供水管線作為城市基礎設施的重要組成部分,擔負著輸送生活和工業用水的艱巨任務，可以說供水管線即是現代化城市的生命動脈[1]。隨著城市規模的擴張，存在大量的管線新建、改遷，既有供水管線資料現勢性滯后、準確度差等問題日益凸顯，因缺乏準確的管線資料，盲目施工引發的爆管事故時有發生。其次管線資料數字化程度低、查詢不便，已難以適應管線信息化管理的需求[2,3],因此加強開展供水管線普查，研究高效的數據采集方法，開發可拓展的管線成圖模式，對城市供水管網安全運營管理、建設規劃施工都具有十分重要的意義。在此背景下，依托南京市江北城區供水管線普查項目，開展了研究工作。

1 管線普查流程設計

普查流程設計是確保數據采集質量的重要舉措。根據江北片區實際情況，流程設計如下：

1)搜集測區閘門卡、竣工圖等管線資料，大致了解管線分布情況；

2)開展現場調查，核查實際管線與圖紙的一致性，查漏補缺，繪制調繪草圖；

3)編寫技術設計書，明確探查方法、測量模式等，開展外業數據采集；

4)建立管線數據庫，運用專業軟件生成管線圖，檢查入庫。詳細普查流程如圖1所示。

2 供水管線數據采集

2.1 管線調查

調查主要針對明顯管線點的平面及埋深，并同步查明管線的口徑、規格等屬性。管線調查結果是后續管線探查和測量的基礎依據，也是建立管線數據庫的重要資料來源[4]。為確保調查質量，應明確調查子項，設計調查用表。本次調查用表如表1所示。

2.2 管線探查

管線探查常采用電磁波法、電磁法[5，6]：1)電磁法：是以地下管線和周圍介質的導電性和導磁性差異為基礎的物探方法，可有效探測鑄鐵材質等金屬管線；2)電磁波法：利用超高頻電磁波探測地下管線分布，主要用于探查非金屬管線。

江北普查區供水管線概況如下：1)種類較多，埋設較深；2)地下管線分支較多；3)材質以鑄鐵管居多，有部分PE管。

實際探查主要使用電磁法，儀器選用性能穩定的RD4000管線探測儀，在特定區域使用電磁波法進行。為保證探查精度，采取了雙向觀測、綜合方法探查等措施?，F場作業模式如下：

1)水平定位：探測儀沿管線走向向前追蹤，兩處探測點距離不超過75 m，取極大值確定平面位置。當管線彎曲時，應增加管線點描述其彎曲特征。

2)埋深探查：閘門等管線明顯點，直接用測釬測量；金屬管線采用直讀法、70%衰減法或綜合方法確定；測深明顯異常時開挖實測。

2.3 供水管線測量

測量前應明確測量平面及高程基準。江北區管網普查采用南京地方坐標系和吳淞高程系。

1)控制測量。經實地踏勘，江北測區GPS D級網點分布良好，滿足首級控制需求。采用RTK圖根點進行控制加密，并對RTK導線進行全站儀法校核。江北項目共布設RTK一級點48個，二級點121個，均通過邊長角度較差檢查。

2)管線點測量。南京已建立CORS(連續運行參考站)網絡，基于CORS的RTK精度和穩定性進一步提升，相較于全站儀采集法，其速度快、可實時獲取管線點三維坐標等優勢明顯。在江北區項目中采取RTK方法以采集為主，并輔以特殊測量手段：建筑物、樹木密集處，在控制點上架設全站儀進行極坐標測量得到管線點坐標。

遮擋嚴重無法到達處，使用手持機配合電子測距儀，采用偏移法間接獲取管線點的坐標。

3)測量質量檢查。隨機抽取不少于管線點總數的5%進行坐標質量檢查，依據復測結果計算點位中誤差mcs和高程中誤差mch：

其中，Δsci，Δhci為兩次測量點位及平面較差；nc為檢查點數。

本次檢查結果為：平面誤差3.6 cm，高程誤差為0.9 cm，滿足精度標準。

3 管線數據庫建立及數字化成圖

3.1 管線數據錄入及檢查

每日普查結束應及時進行數據錄入，使用Access建立包含管點表、附屬設施表的過渡數據庫，并對數據進行如下檢查：1)管線點坐標數據是否準確；2)管線與管點對應關系是否準確，是否存在“孤點”和“缺點”；3)管線材質、口徑等屬性數據是否完整。數據處理流程如圖2所示。

3.2 創建管線數據庫

管線數據庫主要是為后續成圖提供規格化數據，表結構應簡單直觀。線表仍采用“兩點一線”的數據結構，使用Access 2010依次建立管線點表、線表，數據庫為MDB格式，點表、線表見表2，表3。

表2 點表結構

表3 線表結構

3.3 管線數字化成圖

傳統成圖主要使用AutoCAD及第三方嵌入式VBA程序實現，成圖入庫步驟復雜，空間分析功能較差，且更新不便。本次江北項目創新采用基于MAPGIS自主開發的管線地理信息管理系統成圖，真正實現了數據庫建立、數字化成圖的無縫對接，并擴展了管網數據查詢和分析功能。成圖步驟如下：

1)連接管線數據庫讀取管點表、線表，以測區名+JSPoint/JSLine命名生成csv格式數據；

2)進入供水管線成圖平臺，選擇自動生成管網功能項，并導入點、線csv文件；

3)對點、線數據進行字段完整性、邏輯性等檢查，并實時報錯，剔除錯誤數據；

4)依次建立數據列與管點類型、管點字段及管線字段的映射關系后，生成供水管線圖。

MAPGIS成圖平臺集成了道路、地形等圖層信息，并支持地名、坐標和標簽三種方式進行管線查詢，還可對一定區域的管線長度進行統計；此外成圖直接納入城市地理信息系統，為構建數字城市提供基礎數據。成圖模式在便捷性、豐富性、數據融合應用方面表現優異。

4 結論與展望

詳盡準確的管線數據，是供水管網管理的基礎，也是城市規劃、施工組織的決策依據。隨著物探、測量及計算機技術的進步，管線數據采集及內業成圖模式會更加多元，供水管線信息化、智能化管理將邁上新臺階。本次研究主要結論如下：

1)總結已有模式并結合工程，設計了一套適用性較強的管線普查流程；

2)提出了以GPS-RTK方法為主輔以間接法、全站儀法的測量新模式，實現了采集效率和質量的雙重保障；

3)設計了管線點表、線表，創新運用基于MAPGIS的管線管理系統進行數字化成圖，成圖快速方便、可拓展性高。

[1] 楊漢元，廖江英.城市地下管線管理[J].城建檔案，2008(9):47-49.

[2] 區福邦.城市地下管線普查技術研究與應用[M].南京：東南大學出版社，1998.

[3] 黎海波，陳明輝.東莞市地下管線普查暨管線信息化建設綜述[J].測繪通報，2013(4):88-91.

[4] 應成錄，劉保生.地下管線普查工作的質量控制[J].測繪通報，2013(4):256-258.

[5] 郭 瑞.淺談城市地下管線普查方法[J].北京測繪，2014(5):136-139.

[6] 楊振中，孫 艷.淺談城市地下管線普查的方法與要領[J].地下管線管理，2014(2):52-54.

Research on data acquisition and digitized graph of urban water supply pipeline

Yang Shanting1Zhang Liang2

(1.NanjingWaterGroupCo.,LtdPipelineManagementDepartment,Nanjing210036,China;2.JiangsuElectricPowerDesignInstituteofEnergyChina,Nanjing211102,China)

The new work pattern of field survey data acquisition was put forward, and designed the data structure of pipeline point paper and line paper, established the pipeline database. Innovative used water supply pipeline platform based on the secondary development of MAPGIS for the digitized graph, and demonstrated the feasibility and advancement. By the practice analysis of Nanjing Jiangbei regional urban water supply pipeline survey program, great popularization using value of the whole work flow and method was showed.

water supply pipeline, pipeline survey, pipeline database, digitized graph

2015-02-04

楊善婷(1986- )，女，助理工程師； 張 亮(1987- )，男，助理工程師

1009-6825(2015)13-0138-02

TU991

A