排水管網GIS數據入庫與更新方法研究

付仲良，李金濤，范 亮

（1.武漢大學 遙感信息工程學院，湖北 武漢 430079）

排水管網GIS數據入庫與更新方法研究

付仲良1，李金濤1，范 亮1

（1.武漢大學 遙感信息工程學院，湖北 武漢 430079）

在對排水管網數據特征進行分析的基礎上，設計了其在排水管網GIS系統中的入庫算法，對新測管網數據和歷史管網數據先進行緩沖區分析確定數據更新范圍，然后疊加分析并進行相應數據編輯，實現排水管網GIS系統中數據的更新。

數據入庫；數據更新；緩沖區分析；疊加分析；GIS

隨著現代管線探測和GIS等技術的迅速發展，許多城市已通過開展城市排水管網普查工作，逐步建立起排水管網數據庫及排水管網GIS系統，實現了對排水管網數據的有效管理。由于城市建設進程發展迅速，而城市排水管網建設是城市建設過程中必不可少的一部分，且處于不斷地更新和完善中，這對之前調查的或已入庫的排水管網數據的現勢性產生了很大的沖擊。隨著時間的推移，歷史排水管網數據逐漸缺乏現勢性，特別是在城市建設密集的區域。因此，實現排水管網數據的及時入庫和更新，保證系統數據的完整性和準確性，是排水管網GIS系統能正常發揮作用的關鍵。本文就排水管網數據的入庫方法和更新問題進行研究，對外業測量獲得的排水管網數據進行入庫算法的設計，實現排水管網數據的更新處理。

1 排水管網數據特征

排水管網是眾多城市地下管網中的一種，在城市污水、雨水的排放、處理等方面起著很強的協調作用。城市排水管網主要是指污水管網、雨水管網和合流管網（合流管網是指存在雨水、污水合流情況的管線、管點）[1,2]。排水管網除了具有城市地下管網的基本特征（隱蔽性、密集型、多樣性、擴張性等[1]）外，還具有自身特征：

1）連通性。城市排水管網橫貫城市交通網絡及居民區域，一般埋設于地下表層，用于生活污水、工業污水、醫院污水以及雨水等的排放，在排水管道中，它們之間相互連通，按照一定的流向在排污口匯集。

2）方向性。為了便于維修和管理，排水管網主線路一般沿道路鋪設，而一個城市的道路是按照一定的方位進行鋪設的，所以沿道路鋪設的管線具有一定的方向性。

3）點、線設施相接性。一個城市的排水管網整體來看具有線段的性質，一段管線的兩端一般與相應的管點設施相連接，如與檢查井、沉泥井、跌水井、凈化池、雨篦等管點或附屬物相連[3]。排水管網的這種性質給管網空間位置的測量提供了很大便利，對管網數據的數字化成圖也提供了相應的參考和依據。

根據排水管網的以上特點，在工程中對排水管網的調查、測量、鋪設均可沿道路進行施工，測量檢查井、跌水井等設施的坐標，并按照一定的編號進行記錄。本文涉及的管點類型主要有檢查井、跌水井、沉泥井、凈化池、雨篦等。其編號記為“物探點號”，并與管線的起點點號、終點點號相對應。一般來說，一個物探點號對應一段管線的起點和另一段管線的終點，這是由管網的點、線設施相接性決定的。

2 數據入庫

2.1 正元地下管線數據處理與智能成圖系統簡介

2.2 數據導入排水管網GIS系統

“正元系統”在數據的采集、處理、成圖等方面優勢明顯，操作方便，可以滿足工程需求，但在數據的空間分析方面與GIS系統相比存在一定的差距。所以，將采集的排水管網數據導入到排水管網GIS系統中進行相應的空間分析操作，是十分必要的。本文涉及的管網坐標數據全部通過外業測量獲得，并導入“正元系統”中進行數據的屬性編輯，按照需求將編輯后的數據以文件數據庫的形式導出成*．mdb文件。由于導出后的數據表沒有空間參考等信息，所以不能直接應用于排水管網GIS系統。本文以編程的方法將*．mdb文件中的數據導入到排水管網GIS系統中，然后進行管網數據的可視化、符號化，并進行查詢、統計以及各種空間分析等操作。管網數據入庫的具體操作流程如圖1所示。

圖1 數據入庫操作流程圖

“正元系統”導出后的*．mdb文件中含有多張排水管網數據表，其中HS_POINT、HS_LINE、WS_ POINT、WS_LINE、YS_POINT、YS_LINE 6張數據表與合流管點、合流管線、污水管點、污水管線、雨水管點、雨水管線相對應，本文設計入庫算法如下：

1）讀取*．mdb文件中所有數據表名（含有以上6張數據表之外的其他數據表），并將表名按照HS_ POINT、HS_LINE、WS_POINT、WS_LINE、YS_ POINT、YS_LINE的順序進行篩選和排序。

2）鏈接*．mdb文件，按照以上表名順序依次讀取管點、管線中的數據，2張表為一組。首先將管點數據導入，并用局部變量Dictionary＜string,IPoint＞ pointList記錄錄入的管點點名（即“物探點號”）和坐標值，其中鍵名（String類型）為物探點號，用鍵值（IPoint類型）來記錄管點坐標。

3）管線入庫。在*．mdb文件中獲取與2）中管點數據表名稱相應的管線數據表，并依次讀取管線記錄的起點點號、終點點號，在傳入變量PointList中查找與之相對應的坐標值生成Polyline線要素。如果PointList中不存在該管線的起點點號或終點點號（即PointList中沒有與管線起點點號或終點點號相同的物探點號），則將該條記錄輸出到日志文件中，并跳過該記錄，進行下一條管線數據的入庫，直到該管線數據錄入完成。

4）循環2）、3）3次，依次將合流管點、合流管線、污水管點、污水管線、雨水管點、雨水管線中數據錄入，一個排水管網數據*．mdb文件的入庫操作便執行完成。

5)旅游設施和管理缺失。由于森林古道地理位置特殊，尤以海拔較高處管理相對薄弱，缺乏相應的旅游設施，游客上山所攜帶的食品包裝成為隨處可見的垃圾。部分游客在人文古跡上亂涂亂畫，另有游客進行燒烤野炊等污染環境的行為。

管網數據導入到排水管網GIS系統的具體流程如圖2所示。

圖2 數據入庫算法流程圖

3 數據更新

在進行城市排水管網數據更新時，結合其空間數據相對穩定、改造節點更新困難的特點，一般針對改造節點開展數據更新工作，即參照改造節點的空間位置、屬性等信息對城市排水管網開展數據更新工作[3]，其更新流程如圖3所示。

圖3 數據更新流程圖

排水管網數據的更新分為大范圍管網新建、部分管網拆遷與屬性更新、一定范圍內管網新建和局部重測或補測更新3種情況。

3.1 大范圍管網新建

對于這種情況，可以通過以上的數據入庫方法，將“正元系統”處理過的管網數據直接入庫，入庫后，根據調查記錄檢查新舊管網數據的接邊情況，并進行必要的編輯工作。這種方法可以大大減少在排水管網GIS系統中對數據的編輯工作，能夠有效保證數據庫的完整性、安全性和可靠性。

3.2 部分管網拆遷與屬性更新

在管網實地調查工作中，對已經廢棄或更新過的排水管網進行相應屬性標記或位置標記（通過外業實地測量獲得）。外業工作結束后，在排水管網GIS系統中通過空間查詢和屬性查詢的方式查找外業標記的管線和管點，然后進行要素核實。核實通過后，進行相應管線、管點的刪除和屬性更新等工作。

3.3 一定范圍內管網的更新

一定范圍內管網新建和局部重測或補測[4]的情況，一般發生在因某種原因原來部分管網設施被廢棄或損壞，并在這些設施附近或原處進行管網重建。在這種情況下，若對廢棄管網設施一一進行調查和標記，工作難度會比較大，許多管點、管線難以進行標記。在排水管網GIS系統中對歷史數據直接應用以上2種方法進行數據更新，工作量比較大，而且效率不高。針對這種情況，本文在排水管網GIS系統中對新測管網圖層數據設定緩沖區，從而對歷史管網圖層數據中需要排查的管線、管點要素進行范圍圈定，對歷史管網圖層數據中被圈定部分的要素進行相應的編輯。編輯完成后，對新舊數據圖層進行疊加，從而完成對難以調查和標記的歷史數據的更新。具體方法如下：

1）提取需要更新部分的數據并導出成圖層，記為P_History。

2）利用以上數據入庫的方法，將新測管網數據導入到一個新的要素圖層中，記為P_New。

3）以新測管網數據為參照底圖，并以新測管網數據圖層P_New中要素作緩沖區分析（緩沖區半徑根據調查中的實際情況而定），對緩沖區范圍內P_ History中數據進行刪除、屬性編輯、圖形編輯等更新操作。

4）對處理過的歷史數據P_History和新測管網數據P_New圖層進行疊加分析，然后進行數據檢查。

5）數據檢查無誤后，將P_History圖層和P_New圖層數據進行最后的融合處理，即將P_New圖層數據添加到P_History圖層中，然后進行相應的接邊處理檢查。

6）檢查無誤后，對這部分數據進行入庫更新。具體操作流程如圖4所示。

圖4 數據更新流程圖

管網一般沿道路鋪設，道路范圍在一定時間內不會發生很大變化，管網的主體架構范圍也不會發生太大變化。新管網的鋪設與歷史管網之間的距離差會控制在一定范圍之內，通過設定一定緩沖區范圍對歷史數據進行緩沖區排查檢驗是比較簡單有效的。

4 結 語

本文在對城市排水管網進行特征分析的基礎上，提出利用“正元系統”對外業測量數據進行相應處理和屬性編輯，并設計相應的排水管網GIS數據入庫算法，方法簡單、可靠。在此基礎上，提出對新測排水管網數據設置緩沖區以確定歷史數據更新范圍并進行相應編輯，對新測數據圖層和歷史數據圖層進行疊加更新，從而實現在排水管網GIS系統中數據的更新，為今后排水管網GIS數據的更新操作提供了一定的參考。

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P208

B

1672-4623（2016）02-0036-03

10.3969/j.issn.1672-4623.2016.02.013

付仲良，教授，博士生導師，主要研究方向為空間數據管理與更新、遙感圖像處理與分析、地圖掃描影像識別、車牌識別及地理信息工程技術等。

2014-11-25。