淺析城市地下管線及地下管線探測成果的結構及特點

張桓

摘 要：地下管線探測是一項系統且復雜的工程，該文主要對地管線及地下管線探測數據成果進行詳細闡述，分別介紹了地下管線的分類及結構、地下管線的特點、地下管線數據成果的特點和地下管線數據成果的數據結構。為地下管線探測提供參考和幫助。

關鍵詞：地下管線 地下管線探測數據成果 數據結構

中圖分類號：TU990.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）05（b）-0016-02

城市地下管線是一座城市的重要基礎設施，日夜擔負著傳送信息輸送能量的工作，是城市賴以生存和發展的物質基礎，被稱為城市的“血脈”。同時，地下管線也是一把雙刃劍，管線非常的脆弱，一旦受到碰撞，就會“翻臉大怒”；隨著城市信息化、地下空間的規劃與開發利用的進行，我國已有100多個城市先后投巨資進行了綜合地下管線普查、建立地下管線數據庫的工作[1]。該文主要研究城市地下管線及地下管線探測成果的結構及特點。

1 地下管線的分類及結構

地下管線按對象或用途可將其分為八大類：給水、排水、燃氣、工業、電力、通信、綜合管溝與不明管線，其中各大類管線中還包含小類[2]及其管線上的建（構）筑物和附屬設施。建（構）筑物包括水源井、給排水泵站、水塔、清水池、化糞池、調壓房、變電站、配電室等，附屬設施包括各種窨井、閥門、水表、排氣排污裝置、變壓器、分線箱等。

地下管線可抽象為管線點（管線的特征點）和管線段。其中管線點可細分為：各種窨井、各種塔桿電纜分支點、上桿、下桿、消防栓、水表、出水口、測壓裝置、放氣點、排污裝置、排水器、變坡點、變徑點等。兩個管線點連接為管線段，管線段連接又組成網，地下管網是由環狀網和樹狀網組成的復雜網絡，有的管線（如：排水管線）還具有方向。

地下管線按材質可劃分為三大類，即由鑄鐵、鋼材等構成的金屬管線；由銅、鋁材等構成的電纜；由水泥、陶瓷、塑料等材料構成的非金屬管道（含鋼筋混凝土管、磚石溝道）。

2 地下管線的特點

城市地下空間中的縱橫交錯的管網系統，是典型的復雜網絡系統，特別是我國由于歷史原因和人為因素，作為與人民生活密切相關的地下管線系統，地下管線具有以下特點。

（1）隱蔽性。管線的架設方式有兩種，一種是架空，另一種是埋設于地下的。實際中大部分位管線都埋設于地下，埋設較淺的有幾厘米，較深的有幾米甚至有的較深的市政管線埋設達到十幾米。因此，這些埋設于地下的管線看不見、摸不著，空間位置信息和屬性信息只能借助于探測儀器且獲取困難，數據的精度也不是很高。

（2）復雜性。城市地下管線有八大類，又分為幾十個小類，幾十種管線都埋設于地下。種類多密度大，由于以往地下管線敷設規劃管理不嚴格，導致各類管線縱橫交錯，空間關系極其的復雜。

（3）系統性。雖然地下管線空間關系錯綜復雜，但是一類管線又有一定的系統性。地下管線都是有管線點、管線段、建構筑物等組成的，每一類管線都是一個系統，系統的各組部分在都能正常運行的情況下，整個系統才能發揮它的功能。例如：燃氣管道在整條管線部件都正常的情況下才能傳送燃氣，只要是有一段管線漏氣，則與之相關聯的整條管線系統都不能被使用了。

（4）動態性。隨著城市建設的迅猛發展，地下管線作為城市的重要基礎設施，也在不斷的發展。地下管線的改建、擴建、新建工程在每一個城市都比較頻繁，因此，地下管線數據庫的更新機制也是目前比較重要的一個問題。

3 地下管線探測數據成果的特點

目前，一般要求管線探測單位提交的管線數據成果主要包括：DWG格式的管線圖和MDB格式管線數據集[3-5]。不論國家還是地方城市的地下管線探測技術規程雖然沒有統一的標準，但是對兩種格式的管線數據均規定了專門的結構化數據表示和存儲要求，例如：對DWG數據以矢量化的圖形符號為基礎，規定了符號的幾何類型、層名、顏色、單元名、線型和注記等擴展屬性要求；對MDB數據以二維關系表為基礎，規定了管線點、管線段、附屬物邊界、注記、元數據等數據表的結構和填寫內容等要求。

地下管線數據成果具有以下特點[6]。

（1）管線數據構成復雜。地下管線數據是一種典型的空間信息。其中既有空間數據又包括大量的屬性數據。管線屬性數據包括探測工程的工單編號、管線點編號、特征、附屬物、井蓋尺寸、頸脖高度、埋設方式、接口方式、接入管數、配件規格等。空間數據主要是管線點、管線段特征或附屬物及建構筑物的平面坐標和高程坐標。

（2）管線數據量大。天津市地下空間規劃管理信息中心主任介紹天津市的地下管線總長度能繞赤道一周還多，而且隨著城市建設發展，地下管線的長度仍然在增加。一般城市的管線段探測長度都要求不能超過75 m，有的城市要求不超過100 m。所以，能繞赤道一周多的管線且實際探測的管線段長度不能超過75 m或100 m，可想而知數據量是多么的大。

（3）管線數據的規律性。根據實際的管線探查來看，管線的屬性數據也是有規律的。在同一條管線上的管線段的大部分屬性數據一般是不會變化的。例如某一條道路上的同一條市政排水管線的材質、管徑、權屬單位等一般情況都是相同的。

4 地下管線探測成果數據結構

地下管線探測數據成果庫是某一區域地下管線數據的集合[7]。在開展了地下管線普查的城市中，不同的城市對地下管線成果數據結構的規定不同，全國目前還沒有統一的標準。其中所采用數據結構主要有兩種：“兩點一線”和“多點一線”。

“兩點一線”的數據結構是用的最多的結構，它將所有的地下管線看成是由管線段和管線點組成，每個管線段都是由兩個管線點直接連接而成。

“多點一線”的數據結構是在同一道路上相互之間有連接關系，且管徑、材質等大多數的屬性都相同的地下管線統稱一個完整的管段。

這兩種數據結構都有各自的優缺點。“兩點一線”的數據結構的優點是數據的連接關系由起點和終點來控制，因此連接方式簡單，對外業采集的數據進行后續的內業處理也就相對方便。但是，從對地下管線的抽象理解和數據管理的角度看，各地下管線段之間缺乏邏輯關系，本應該是一條管線的然而卻被分成了不連續的多個管線段。此外，由于相同的屬性數據必須進行多次的存儲，造成數據的冗余。“多點一線”的數據結構使得地下管線段之間的邏輯關系簡單明了，便于非專業人員的理解和管理的要求，此外數據冗余相對較小。其缺點是數據的組織繁瑣、建庫工作非常復雜，不便于數據的檢查和后續處理[2，8]。

參考文獻

[1] 顧建祥，錢小偉.地下管線普查產品的檢驗[J].測繪與空間地理信息，2007，30（3）：211-214.

[2] 李茂閣，張德彪，李學軍.地下管線數據結構的問題與對策[C]//中國城市規劃協會地下管線專業委員會年會.2008.

[3] 周京春，田慶福.淺談昆明市地下管線普查技術標準及應用[J].城市勘測，2010（1）：151-153.

[4] 陳華.淺談城市地下管線普查成果數據的質量檢查[J]，2008，31（2）：85-88.

[5] 李黎，李劍.武漢市地下管線外業普查的數據監理[J].海洋測繪，2005，25（1）：61-63.

[6] 賀軍政，羅凌燕.Excel與C#在地下管線數據處理中的應用[J].城市勘測，2011（1）：116-119.

[7] 張正祿，司少先，李學軍，等.地下管線探測和管線信息系統[M].北京：測繪出版社，2007.

[8] 李黎，李劍.基于管理的地下管線數據結構探討[J].地理空間信息，2004（2）：40-42.