武漢市排水管網及隱患數據庫標準研究

劉敏，石淼，何偉，張敏

(1.武漢市水務防汛信息中心，湖北 武漢 430010； 2.武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022)

1 引 言

近年來，水利部、湖北省和武漢市等相關部門發布了一系列智慧水務信息化相關指導文件，要求統一技術標準，不斷提高水務信息化水平，推進水治理體系和治理能力的現代化。目前武漢市正在進行智慧水務信息化建設，而排水管網信息化是智慧水務信息化建設的重要組成部分。排水管網及隱患數據庫標準的制定對排水管網信息化建設具有非常重要的意義。

排水管網作為城市核心支撐建設的主要構成因素，成為城市生產與生活正常運轉的關鍵基礎設施，成為城市安全以及繁榮的根本保障，也給城市建設、規劃和維護提供基礎數據與公眾共享的數據[1]。目前，國家、湖北省和行業層面尚未出臺針對排水管網隱患數據庫相關國家、地方和行業標準。因此，制定出臺具有武漢市地方特色的排水管網隱患數據庫標準非常必要。本文結合武漢市中心城區排水管網及隱患專項排查治理和信息化系統建設項目實際，依據《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》及《住房和城鄉建設部等部門關于開展城市地下管線普查工作的通知》(建城〔2014〕179號)等相關標準規范及文件精神要求，開展了《武漢市排水管網及隱患數據庫標準》的研究工作。

本標準的制定有利于規范武漢市排水管網隱患排查數據采集及管理過程，統籌市、區兩級數據建庫工作，提高排水管網智慧化管理水平，為排水管網及隱患數據的動態更新和數據共享、促進排水管網數據充分利用、提升排水設施運行維護效能提供保障。

2 標準編制內容

本標準適用于武漢市轄區范圍內排水管網隱患信息數據庫和排水管網隱患信息管理系統的建設。在編制過程中，主要圍繞排水管網及隱患數據庫的數據庫結構、編碼規則、屬性項進行詳細規定。

2.1 數據庫結構設計

結合武漢市中心城區排水管網及隱患專項排查治理和信息化系統建設項目實際，排水管網及隱患數據庫分為外業調查庫和信息系統庫。

2.1.1 外業調查庫

外業調查庫是指排水管道經過外業調查、檢測與評估后，建立的排水管網及隱患屬性數據庫。外業調查庫數據結構依據外業排水管網與隱患信息的調查情況，錄入排水管網及隱患調查檢測中的各類要素信息。外業調查庫具體分層規定如表1所示。

外業調查庫分層規定 表1

2.1.2 信息系統庫

信息系統庫是指根據外業調查庫，經過內業檢查和處理，建立的排水管網隱患空間數據庫。信息系統庫數據結構根據外業調查庫進行擴展，其中表PSP、PSL和HJP的數據屬性規定和外業調查庫數據結構一致，表DNL、DDL、SDP、FDP數據結構根據外業調查庫表JC生成。信息系統庫具體分層規定如表2所示。

信息系統庫分層規定 表2

各數據表的具體定義如下：

(1)排水管點：為準確描述排水管線的走向、特征和附屬設施位置，在排水管線探測工作中，設立的測量點[2]。

(2)排水管段：兩個相鄰的排水管點之間的排水管道。

(3)混接點[3]：在分流制地區，雨水管道和污水管道連接處；分流制雨污水管道和合流制管道連接處。

(4)缺陷檢測信息：排水管道經過檢測與評估后，排水管段上的缺陷信息記錄。

(5)有缺陷管段：排水管道經過檢測與評估后，確定有結構性或功能性缺陷的管段。有缺陷管段表根據缺陷信息表生成。

(6)無缺陷管段：排水管道經過檢測與評估后，確定沒有結構性和功能性缺陷的管段。無缺陷管段表根據缺陷信息表生成。

(7)結構性缺陷點[4]：排水管道結構本體遭受損傷，影響強度、剛度和使用壽命的缺陷點位。結構性缺陷點表根據缺陷信息表生成。

(8)功能性缺陷點[4]：導致排水管道過水斷面發生變化，影響暢通性能的缺陷點位。功能性缺陷點表根據缺陷信息表生成。

2.1.3 隱患數據和管網數據關聯規則

隱患數據是依附于排水管網數據而存在的。隱患數據必須與對應的排水管網數據進行關聯，建立一一對應關系，以便于后期開展管網隱患消隱工作。混接點表通過共同的屬性“管點編碼”和排水管點表進行關聯；缺陷檢測信息表、結構性缺陷點表和功能性缺陷點通過共同的屬性“管段編碼”與排水管段關聯。

2.2 編碼規則

排水管網及隱患數據編碼規則是排水管網及隱患數據庫建設的基礎，影響到排水管網及隱患數據的動態更新，以及數據之間的共享和交換。

結合排水管網及隱患數據建庫、信息系統建設和應用的需要，本標準對排水管點、排水管段、混接點進行唯一編碼。排水管網及隱患數據庫各要素的唯一編碼如表3所示。

唯一編碼 表3

2.2.1 管點編碼規則

管點編碼共14位，依次為管轄區、日期、識別碼、管類代碼和流水號，如圖1所示。管轄區編碼為1位英文字母，代表武漢市的16個管轄行政區，例如A表示江岸區；日期為4位數字，代表排水管網外業調查和檢測的日期，前兩位表示年份，后兩位表示月份，例如2103表示2021年3月；識別碼為1位英文字母，用于對管網普查、竣工測量的管網數據進行區分，“P”表示管網普查數據，“J”表示竣工測量的數據；管類代碼為2位英文字母，代表管網類別，“YS”表示雨水，“WS”表示污水，“HS”表示雨污合流；流水號采用6位數字表示，按照日期從000001開始編碼，以1為增量順序遞增。

管點編碼示例“A2103PYS001001”，表示在江岸區范圍內2021年3月普查的雨水管網，流水號為001001。

圖1 管點編碼規則

2.2.2 管段編碼規則

考慮到排水管段是兩個相鄰的排水管點之間的排水管道，因此管段編碼由管段起點管點編碼和管段終點管點編碼組合而成。例如管段起點管點編碼為“A2103PYS001001”，管段終點管點編碼為“A2103PYS001002”，則管段編碼為“A2103PYS001001A2103PYS001002”。

2.2.3 混接點號編碼規則

混接點號編碼共14位，依次為管轄區、日期、混接類型和流水號，如圖2所示。管轄區編碼為1位英文字母，代表武漢市的16個管轄行政區，例如A表示江岸區；日期為4位數字，代表排水管網外業調查和檢測的日期，前兩位表示年份，后兩位表示月份，例如2103表示2021年3月；混接類型為3位英文字母，參考《上海市分流制地區雨污混接調查技術導則》[3]并結合武漢市的實際情況進行分類，例如“CWY”表示城鎮污水管道接入城鎮雨水管道，混接類型對照關系如表3所示；流水號采用6位數字表示，按照日期從000001開始編碼，以1為增量順序遞增。

圖2 混接點號編碼規則

混接點號編碼示例“A2103PCWY001001”，表示在江岸區范圍內2021年3月檢測出的混接點，混接類型為城鎮污水管道接入城鎮雨水管道，流水號為001001。

2.3 屬性項設計

屬性項是數據庫標準設計的重要內容，屬性項設計要充分考慮武漢市排水管網及隱患數據的應用需求。例如，排水管點必須有幾何坐標和高程屬性，便于進行空間位置定位；排水管點必須有特征或附屬物屬性，用來表示管點的類型(檢查井、雨水篦或排口等)，以便了解管點的實際用途；排水管段必須有高程和埋深信息，便于了解管線的埋設位置；排水管段必須有斷面尺寸屬性，用以表示規模大小；排水管段必須有流向信息屬性；混接點必須要有混接點坐標位置、混接類型、描述和混接圖片等屬性；結構性缺陷點和功能性缺陷點必須要有缺陷名稱、距離、類型、等級分值、檢測圖片和視頻等屬性。武漢市排水管網及隱患數據庫屬性項設計如表4所示。

屬性項設計 表4

3 標準編制關鍵技術

3.1 排水管網和隱患數據庫編碼技術

排水管線要素編碼是排水管線信息建設過程中必不可少的一步，是排水管線和隱患相互關聯的必要條件，也是排水管網及隱患信息系統開發和有效運行的關鍵。排水管網和隱患數據庫編碼規則遵循了以下基本原則[5，6]：

(1)唯一性：編碼要素和編碼一一對應。

(2)可擴展性：留有適當的擴充空間，以便后期進行擴展。

(3)實用性：在保證編碼科學、系統的同時，要兼顧排水管網及隱患數據的實際應用需求。

(4)可操作性：編碼結構簡潔明了，能反應要素的特點，便于記憶，方便排水管網及隱患外業調查人員快速編碼。

(5)兼容性：編碼結構與管網普查、隱患調查和檢測評估等外業相關的國家或者行業標準兼容，可有效銜接。

3.2 首次提出了排水管網及隱患數據庫標準

目前武漢市標準體系目錄有相關的國家、行業和省的標準，主要側重排水管網檢測外業調查和通用管網數據建庫及信息化的相關內容，沒有涉及排水管網隱患數據庫對應的內容，沒有該標準，就難以建立全市統一的圖庫一體化的排水管網隱患數據庫。排水管網及隱患數據庫標準的提出在武漢市乃至全國范圍內是首次，該標準的制定，能夠更好規范武漢市各類排水管網隱患排查成果的結構、格式和精度等內容，為排水管網隱患排查數據成果的建庫提供全市統一標準。

4 排水管網及隱患數據庫標準應用

排水管網及隱患數據庫標準成果已成功應用于武漢市中心城區排水管網及隱患專項排查治理、排水管網及隱患信息管理系統建設等項目。

4.1 武漢市中心城區排水管網及隱患專項排查治理

該專項排查治理項目采用武漢市排水管網及隱患數據庫標準，對武漢市中心城區范圍內的排水管網及隱患進行了全面排查和檢測，共排查排水管點約32萬個，排水管線約 5 475 km，檢測出混接點 4 574個，結構性缺陷點和功能性缺陷點共計約19萬個，涉及管網隱患檢測視頻和圖片文件約54萬個，數據大小約7T。武漢市中心城區排水管網及隱患專項排查成果已經成功應用于排水管網混錯接改造、雨污分流改造、排水管網隱患修復、排水管網更新完善等污水處理提質增效和水環境專項治理等工作中。

4.2 武漢市排水管網及隱患信息管理系統

采用武漢市排水管網及隱患數據庫標準，建立了武漢市中心城區排水管網及隱患數據庫，數據庫中包含排水管點、排水管段等管網信息，混接點、有缺陷管段、無缺陷管段、結構性缺陷點、功能性缺陷點等隱患信息，如圖3所示。基于武漢市統一的地理空間信息框架數據，利用排水管網和隱患數據庫，搭建了武漢市排水管網及隱患信息管理系統，系統包含PC端和移動端，提供了數據檢查、入庫、數據備份、數據查詢統計、專業分析、消隱處置等全方位的功能，為排水管網及隱患相關管理和技術人員提供了極大的方便，建立了排水管網維護管理和事故隱患排查長效機制，為科學制定排水管網維護方案提供了輔助工具。同時，武漢市、區兩級采用統一的數據庫標準，對武漢市排水管網及隱患信息管理系統現有的排水管網及隱患數據庫進行動態更新完善，以保證數據的完整性和現勢性。

圖3 武漢市排水管網及隱患數據庫

5 結論與展望

武漢市排水管網及隱患數據庫標準的編寫充分考慮到了武漢市排水管網及隱患專項排查治理和信息系統建設，排水設施內澇模型建模應用，排水管網規劃、設計、建設和養護等工作開展的實際需求，并遵循了相關的國家和行業標準。標準提出的數據庫結構、編碼規則和屬性項設計等內容是經過排水管網及隱患排查治理、數據建庫和排水管網信息化應用的工作經驗總結提煉而來，并在武漢市排水管網設施運行管理得到了廣泛應用。

隨著城市的發展，排水管網系統將會逐漸完善，與之關聯的排水管網數據采集和信息化管理要求也將會越來越高，因此，武漢市排水管網及隱患數據庫標準的數據庫結構、編碼規則和屬性項設計等內容也需要不斷完善和優化，以適應城市排水系統信息化建設的需求，并促進智慧水務的發展和應用[5]。