沈陽市地下管網數(shù)據(jù)智能化檢查修改的研究及實踐

趙棟，張西軍

(沈陽市勘察測繪研究院，遼寧 沈陽　110004)

1　引　言

地下綜合管線是城市規(guī)劃建設的重要信息，也是城市賴以生存和發(fā)展的物質基礎，它是城市管理基礎規(guī)劃建設中的重要環(huán)節(jié)。隨著沈陽市渾南區(qū)的快速發(fā)展和人口的日益增多，地下綜合管線的地位顯得日益突出[1]。2014年開始，渾南區(qū)計劃用2年的時間完成地下管線更新探測工作，建立“渾南區(qū)地下管線數(shù)據(jù)庫”和“管線管理系統(tǒng)”，為渾南新城地下綜合管廊建設提供科學依據(jù)，為城市規(guī)劃、城市建設提供決策支持[2]。

沈陽市渾南區(qū)原有管線數(shù)據(jù)庫建設時間歷時近20年，為渾南區(qū)的城市建設提供了重要的基礎數(shù)據(jù)支撐，但隨著管線探測技術的進步以及智慧沈陽的建設，對管線的數(shù)據(jù)質量提出了更高要求，原有管線數(shù)據(jù)庫的管線數(shù)據(jù)已經不能滿足渾南區(qū)城市建設快速發(fā)展的需求，需要對已有的管線數(shù)據(jù)庫進行更新升級[3]，提高管線更新的效率，保證管線數(shù)據(jù)質量，保證管線平面位置、高程位置、屬性邏輯的準確性[4～6]，解決原管線數(shù)據(jù)庫中關系重疊、交叉、邏輯關系錯誤等問題。地下管線測量因其特殊性、復雜性、隱蔽性，使其成果質量的檢查難度較大，尤其是內業(yè)質量檢查，因其數(shù)據(jù)量大、邏輯性強，是質量檢查的難點之一[7]。沈陽市勘察測繪研究院基于.NET和ArcGIS平臺進行開發(fā)編寫了質量檢驗及修改程序，有效提升管線數(shù)據(jù)庫修改的工作效率，提高了管線數(shù)據(jù)庫的質量。

2　管線數(shù)據(jù)庫基本情況

2.1　管線成果格式

沈陽市管線數(shù)據(jù)庫建成于2007年，數(shù)據(jù)庫格式為ArcGIS GeoDatabase數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)采用1980國家大地坐標系，1956年黃海高程基準。經過持續(xù)更新，管線數(shù)據(jù)庫中渾南區(qū)的管線累計延長里程 4 600 km，共17余萬管線點。

根據(jù)《沈陽市管線數(shù)據(jù)庫命名規(guī)則、分類編碼、數(shù)據(jù)分層標準》的規(guī)定，沈陽市管線數(shù)據(jù)庫分為給水、排水、燃氣、熱力、電力、電信、廣播電視、工業(yè)8大類30子類，數(shù)據(jù)分層如表1所示：

沈陽市地下管線空間數(shù)據(jù)庫的分層原則是在管線類別進行分層的基礎上，再對每個管線類別根據(jù)相關數(shù)據(jù)的作用和幾何類型細分為管線點、管線段、管線注記等圖層。管線數(shù)據(jù)成果如圖1所示：

圖1　沈陽市管線數(shù)據(jù)成果圖

2.2　管線成果缺陷

(1)沈陽地下管線種類復雜，專業(yè)性強，管線探測中采集的數(shù)據(jù)量大、屬性要素種類多。管線點的屬性項有32項、管線段的屬性項達到39項，附屬物邊界數(shù)據(jù)的屬性項有近20項。各類管線的屬性項填寫要求不同，諸如多通、變徑、流向等信息，在多期數(shù)據(jù)更新后極易出錯。

(2)項目探測及更新涉及多家探測單位，各單位對管線普查規(guī)范、數(shù)據(jù)規(guī)定的理解掌握不同，工作方法和質量管理手段的細微差別，導致成果數(shù)據(jù)的質量特性有所不同。

(3)數(shù)據(jù)庫經過多期更新后，里面產生了很多冗余數(shù)據(jù)，多期數(shù)據(jù)之間接邊的地方成為管線數(shù)據(jù)庫易錯點密集區(qū)域，另外管線數(shù)據(jù)庫中還存在數(shù)據(jù)重復、數(shù)據(jù)不及、數(shù)據(jù)懸掛等拓撲錯誤。

針對以上問題，需要對管線數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行徹底的檢查，并且將可以利用程序修改的錯誤直接利用程序修改，以減少工作量，為數(shù)據(jù)更新工作打下堅實的基礎。

2.3　管線成果檢查內容

針對渾南區(qū)原有管線數(shù)據(jù)庫的特點及存在的主要錯誤，結合新升級數(shù)據(jù)庫的要求，對數(shù)據(jù)庫中的管線測量成果檢查并修改的內容主要包括屬性精度和數(shù)據(jù)精度檢查。

其中屬性精度包括：①管線點號是否重復；②管線必填屬性是否齊全；③管線屬性中路名屬性填寫是否齊全或存在錯誤；④多通分支屬性是否錯誤；⑤變徑屬性是否存在錯誤。

數(shù)據(jù)精度包括：①管線點和管線線是否空間重復；②管線點是否存在孤立點；③是否存在超長的管線(按照要求不應大于75m)；④管線線之間是否存在懸掛或不及的端點；⑤排水管道流向是否有矛盾。

由于管線邏輯性非常強，管線質量檢查項目多、檢查內容復雜、檢查難度較大，靠人工檢查并修改的難度非常大，當前現(xiàn)有的管線檢查軟件解決的問題主要是查找錯誤，不對數(shù)據(jù)進行修改?？紤]到沈陽市管線成果數(shù)據(jù)庫的特殊情況和項目需求，我們編寫了沈陽市管線數(shù)據(jù)庫檢查與修改程序，來替代大部分人工作業(yè)，減輕檢查與修改的工作量，提高作業(yè)效率。

3　檢查與修改程序設計

3.1　程序流程設計

針對以上十類問題的特點，大致確定3種檢查思路：第一，利用SQL語言進行屬性字段檢查；第二，利用ArcGIS Object提供的接口進行管線空間位置檢查；第三，對于特殊的檢查要求利用自主開發(fā)的算法進行檢查[8]。本文對管線質量檢查規(guī)則進行了歸納，基于 .NET和ArcGIS平臺進行開發(fā)，形成插件式、可配置的組件庫，靈活適用于不同場景。具體流程如圖2所示：

圖2　管線檢查修改流程

3.2　程序模塊設計

對管線需要檢查并進行修改的10個檢查項，逐項編寫程序算法，對于能夠修改的錯誤，直接在數(shù)據(jù)上修改，并在修改后的數(shù)據(jù)屬性上做好標記；對于不能直接修改的內容，比如非空字段、孤立點等項，在屬性上注明，需要人工判斷并修改。

程序模塊設計如表2所示：

程序檢查修改模塊設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表2

3.3　管線檢查結果

運行該程序，如圖3所示：

圖3　管線檢查修改程序運行界面

本次針對渾南管網數(shù)據(jù)，將各個類型的管線進行檢查，最后根據(jù)程序日志和管線庫中的檢查標記，統(tǒng)計出沈陽市渾南區(qū)管線的檢查結果(部分)如表3所示。

沈陽市管線數(shù)據(jù)各種管線重復點錯誤統(tǒng)計(部分)　　　表3

續(xù)表3

通過對檢查結果進行分析，發(fā)現(xiàn)沈陽市管線數(shù)據(jù)的外業(yè)采集質量較高，基本不存在屬性精度錯誤；但是管線入庫后，由于多期數(shù)據(jù)的積累，導致了諸如管線重復、多通、變徑、拓撲、孤立點等很多錯誤。這說明沈陽市管線采集軟件非?？煽?，但是管線數(shù)據(jù)庫管理軟件有缺陷。

4　結　語

通過此次對渾南管網數(shù)據(jù)的整理和修改，規(guī)范和完善了渾南管網數(shù)據(jù)庫的建設，為以后的管線普查，管線維修，提供了很好的保障[9]。城市改造每天都在進行，地下管線每天也伴隨著城市的擴張和改造而不斷變化，如果不能及時更新地下管線數(shù)據(jù)，其實際應用價值將越來越小，因此，我們應重視維護和更新地下管網數(shù)據(jù)庫，為城市數(shù)字化建設提供保障[10]。此外，技術標準是城市地下管線信息化有效推進的前提，城市地下管線信息化需要構建完善的法規(guī)與標準體系，統(tǒng)一技術標準是城市地下管線信息化的基本條件[11]。除健全城市地下管線管理法規(guī)和管線信息動態(tài)更新、應用服務機制外，加快制定和完善包括檢測評價、監(jiān)理、質量、數(shù)據(jù)技術標準以及信息交換服務標準在內的城市地下管線信息化技術標準體系，將成為有效推進城市地下管線信息化的重要組成部分，并將對進一步推進普查探測技術的規(guī)范化、標準化起到重要作用[12]。