引灤入津輸水管線數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)成圖技術(shù)

范亞男，鄭二龍

(天津市測(cè)繪院，天津 300381)

引灤入津輸水管線數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)成圖技術(shù)

范亞男*，鄭二龍

(天津市測(cè)繪院，天津 300381)

隨著我國(guó)長(zhǎng)距離輸送油、水、氣等資源的管線越來(lái)越多，采集這些管線的地理信息數(shù)據(jù)并進(jìn)行有效的管理顯得越來(lái)越重要。本文以引灤入津輸水管線的測(cè)繪為例，利用相關(guān)技術(shù)，優(yōu)化長(zhǎng)距離管線的外業(yè)與內(nèi)業(yè)工作流程，并研發(fā)數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理軟件，從而實(shí)現(xiàn)高效率的管線成圖與入庫(kù)工作。

引灤入津；輸水管線；管線數(shù)據(jù)采集；自動(dòng)成圖與入庫(kù)

1 引 言

目前我國(guó)的長(zhǎng)輸管線越來(lái)越多，有在城市周邊為機(jī)場(chǎng)輸送航空煤油的長(zhǎng)距離管線，有為城市水廠輸送淡水資源的長(zhǎng)距離管線，有為沿線各城市輸送天然氣資源的長(zhǎng)距離管線。這些管線的正常運(yùn)行直接關(guān)系到各個(gè)城市的安全與穩(wěn)定。城市的規(guī)劃管理部門(mén)及管線的運(yùn)行管理部門(mén)都需要獲得長(zhǎng)距離管線的地理信息數(shù)據(jù)(管線的沿線位置情況及管線埋深等數(shù)據(jù))。然而，受傳統(tǒng)作業(yè)方法的限制，目前野外采集管線數(shù)據(jù)與內(nèi)業(yè)成圖入庫(kù)的工作比較煩瑣且易出錯(cuò)；并且全靠人工錄入繁多的數(shù)據(jù)進(jìn)行成圖和數(shù)據(jù)入庫(kù)[1]，效率較低。本文以引灤入津長(zhǎng)距離輸水管線數(shù)據(jù)的采集及處理為例，采用優(yōu)化外業(yè)采集流程與內(nèi)業(yè)處理方法，提高了長(zhǎng)輸管線測(cè)繪的自動(dòng)化與流程化。

2 項(xiàng)目作業(yè)要求及流程

2.1 作業(yè)要求

引灤入津工程是天津市的重點(diǎn)工程，是解決天津地區(qū)飲用水源問(wèn)題的重大項(xiàng)目。其測(cè)繪目標(biāo)為該工程中的地下暗渠部分(埋設(shè)在地下的管涵)，該暗渠起始于天津北部的薊縣于橋水庫(kù)，終止于寶坻的輸水明渠，全長(zhǎng)約 35 km，管涵的直徑為 4 300 cm，分3段并排鋪設(shè)，占地寬度約 15 m，埋深在 2 m～5 m之間不等，管線的材質(zhì)為砼，每隔數(shù)千米有人孔兼作放氣的地上設(shè)施，且每隔數(shù)百米有地面范圍指示樁，埋設(shè)時(shí)間為2003年前后。本次測(cè)繪的目的是將此段以地下暗涵形式埋設(shè)的管線測(cè)繪至地形圖上并入庫(kù)。管線相關(guān)情況如表1所示。

引灤入津管線情況表 表1

2.2 作業(yè)流程

在作業(yè)中采用優(yōu)化后的后期數(shù)據(jù)處理方法，即將管線點(diǎn)坐標(biāo)采集和其屬性采集過(guò)程合二為一，在坐標(biāo)采集中同時(shí)規(guī)范屬性采集格式，為后期自動(dòng)化的數(shù)據(jù)處理提供條件。優(yōu)化后的作業(yè)流程如圖1所示：

圖1 管線測(cè)繪項(xiàng)目作業(yè)流程圖

3 外業(yè)數(shù)據(jù)采集及編碼方法

3.1 砼材質(zhì)的引灤入津管線探查方法

對(duì)于非金屬材質(zhì)的暗渠管線，因無(wú)法使用傳統(tǒng)的金屬管線探測(cè)儀進(jìn)行探測(cè)，所以一般采用明顯點(diǎn)探查法。首先根據(jù)埋設(shè)的范圍指示樁和地面附屬設(shè)施判斷其平面位置；然后結(jié)合探地雷達(dá)探測(cè)方法[2]進(jìn)行平面位置的驗(yàn)證，探地雷達(dá)方法也可以獲取目標(biāo)管線的埋深數(shù)據(jù)；最后準(zhǔn)確獲知目標(biāo)管線的平面位置和埋深。

3.2 基于城市CORS基準(zhǔn)站的RTK數(shù)據(jù)采集方法

基于CORS[3]參考站技術(shù)進(jìn)行GPS動(dòng)態(tài)定位，不僅使用方便，而且能夠獲取厘米級(jí)精度的平面及高程數(shù)據(jù)，對(duì)保證管線點(diǎn)采集的位置精度起著至關(guān)重要的作用。項(xiàng)目使用天寶R8數(shù)據(jù)采集設(shè)備，測(cè)量點(diǎn)的界面，有點(diǎn)名、編碼、天線高等要素；同時(shí)對(duì)點(diǎn)名等要素進(jìn)行賦值，如表2所示。

采集點(diǎn)要素表 表2

表中的點(diǎn)名代表所測(cè)量的管線為水源管，編碼代表測(cè)量位置的管線埋深，天線高設(shè)為桿高。這樣外業(yè)采集的數(shù)據(jù)就不僅包含了管線點(diǎn)的平面坐標(biāo)、高程，還有該位置的埋深數(shù)據(jù)。

4 管線數(shù)據(jù)處理預(yù)處理與自動(dòng)成圖

4.1 管線數(shù)據(jù)處理預(yù)處理

外業(yè)采集得到的數(shù)據(jù)解算至地方直角坐標(biāo)系后一般表達(dá)為如表3的格式。

采集點(diǎn)解算后格式表 表3

首先編寫(xiě)展點(diǎn)程序，將外業(yè)采集的管線點(diǎn)數(shù)據(jù)展繪至圖中，效果如圖2所示；同時(shí)將點(diǎn)的編碼數(shù)據(jù)(埋深數(shù)據(jù))賦予點(diǎn)對(duì)象為厚度數(shù)據(jù)。

圖2 展點(diǎn)數(shù)據(jù)格式示意圖

4.2 管線數(shù)據(jù)自動(dòng)成圖及入庫(kù)

通過(guò)上述的數(shù)據(jù)預(yù)處理，能夠得到展繪至圖中的點(diǎn)對(duì)象數(shù)據(jù)，點(diǎn)對(duì)象中包含其坐標(biāo)、高程和埋深信息等。本文基于AutoCAD[4]為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離管線數(shù)據(jù)自動(dòng)成圖及入庫(kù)設(shè)計(jì)三個(gè)功能，首先是讀取已繪制的一段管點(diǎn)和管線的擴(kuò)展數(shù)據(jù)繪制新的管點(diǎn)和管線，然后是將管點(diǎn)為設(shè)施井的點(diǎn)位進(jìn)行格式和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，最后對(duì)個(gè)別距離過(guò)長(zhǎng)的管線段進(jìn)行增加管點(diǎn)的操作，如圖3所示。

圖3 長(zhǎng)距離管線自動(dòng)成圖及入庫(kù)程序界面

(1)新加點(diǎn)線功能的實(shí)現(xiàn)

新加點(diǎn)線功能需要手工繪制一段目標(biāo)管線，并將該管線的數(shù)據(jù)讀入程序中。但對(duì)于長(zhǎng)距離輸配管線來(lái)說(shuō)，其管徑、埋設(shè)方式、建設(shè)日期、建設(shè)單位、管線材質(zhì)等信息都是一致的且管點(diǎn)號(hào)逐一遞增；這些信息的重復(fù)錄入會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間。根據(jù)這一特點(diǎn)，項(xiàng)目基于AutoCAD設(shè)計(jì)的二次開(kāi)發(fā)程序?qū)⑦@些重復(fù)信息的錄入內(nèi)置于程序中進(jìn)行，并通過(guò)讀取展繪點(diǎn)的特性信息對(duì)管點(diǎn)和管線進(jìn)行屬性的自動(dòng)錄入和成圖(不再邊對(duì)照外業(yè)草圖邊錄入屬性)。實(shí)施過(guò)程中為先選中起始段管線和管點(diǎn)，然后選中展繪點(diǎn)對(duì)象，即可自動(dòng)繪制出正確的管點(diǎn)和管線。

(2)管點(diǎn)更改為設(shè)施井位功能的實(shí)現(xiàn)

相比管點(diǎn)，井設(shè)施的屬性增加了井底埋深的數(shù)據(jù)，所以在有限的點(diǎn)位更改為井設(shè)施中需要手工錄入井設(shè)施的井底埋深。項(xiàng)目程序能夠復(fù)制原有管點(diǎn)屬性連同錄入的井底埋深數(shù)據(jù)一同賦予井符號(hào)的擴(kuò)展屬性，同時(shí)刪除原有的管點(diǎn)符號(hào)。

(3) 管線段間增加管點(diǎn)的功能實(shí)現(xiàn)

首先復(fù)制原有管線段的擴(kuò)展屬性，然后對(duì)擴(kuò)展屬性的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到需增加管點(diǎn)位置的埋深等數(shù)據(jù)，最后繪制新的管線段和管點(diǎn)。

(4) 管線數(shù)據(jù)入庫(kù)

如圖4所示為使用上述程序繪制的管線圖，圖中管點(diǎn)和管線的擴(kuò)展屬性均為準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，可以快速導(dǎo)出為管線數(shù)據(jù)庫(kù)[5]文件。

圖4 成果管線圖樣式

5 結(jié) 論

實(shí)踐證明，相對(duì)于傳統(tǒng)方法，采用本文技術(shù)來(lái)繪制長(zhǎng)距離管線圖及屬性入庫(kù)，可以大幅縮短內(nèi)外業(yè)作業(yè)時(shí)間。引灤入津暗渠管線長(zhǎng)度約為 35 km，共3根，需要完成入庫(kù)的管線段長(zhǎng)度為 105 km，按照 150 m一個(gè)管點(diǎn)計(jì)算，同時(shí)若考慮地面設(shè)施及折點(diǎn)，共需管點(diǎn)數(shù)約為800個(gè)，管線段約800段，按照錄入一個(gè)管點(diǎn)和一段管線需要 0.5 min計(jì)算，一個(gè)操作熟練的技術(shù)員則需要約不間斷工作 6 h 40 min。如果使用基于AutoCAD的自動(dòng)錄入程序進(jìn)行操作，大約 40 min的時(shí)間即可完成所有管線的成圖及入庫(kù)工作，效率是手工錄入的10倍。所以對(duì)于長(zhǎng)距離的管線數(shù)據(jù)成圖和入庫(kù)，使用本文方法和程序可大幅減少重復(fù)的操作過(guò)程，并能準(zhǔn)確快速的錄入屬性數(shù)據(jù)并生成標(biāo)準(zhǔn)樣式的成果圖。優(yōu)化后的成圖效果對(duì)比如表4所示。

成圖效果對(duì)比表 表4

[1] 李小謙. AutoCAD圖庫(kù)聯(lián)動(dòng)在城市地下管線入庫(kù)中的應(yīng)用[J]. 城市勘測(cè)，2014(1)：77～81.

[2] 王鵬，范亞男，趙言. 探地雷達(dá)在城市管線測(cè)量中的應(yīng)用研究[J]. 測(cè)繪地理信息，2013(6)：30～32.

[3] 劉榮強(qiáng)，陳彬. CORS在城市供水管線定位中的應(yīng)用[J]. 城市勘測(cè)，2013(5)：146～149.

[4] 郭雷，劉曦燦，劉成寶. AutoCAD VBA在地形圖平面精度統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 測(cè)繪通報(bào)，2011(1)：40～42.

[5] 漆小英. 南寧市城市地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)研究[J]. 測(cè)繪與空間地理信息，2015(8)：81～84.

Luan River-Tianjin Water Delivery Pipeline’s Data Collection and Automatical Mapping

Fan Yanan，Zhen Erlong

(Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China)

With the rapid development of the long distance pipelines which transport oil，water and gas in our country，it is more and more important that collecting and managing the geographic information data of these pipelines.This paper based on surveying and mapping of Luan River-Tianjin water diversion project，through using relevant skills，it optimized the work of surveying and mapping for long distance pipelines，and through designing program to deal with the data automatically，the work of pipelines’ mapping and storage was finished faster than before.

Luan River-Tianjin；water delivery pipeline；pipeline data’s collection；Automatic mapping and storage

1672-8262(2017)04-68-03

P209，P208.1

B

2016—12—25

范亞男(1987—)，男，工程師，主要從事工程測(cè)量及管線探測(cè)等工作。