常 洲，戴相喜，王華峰

(1.南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇南京210005;2.北京清華山維新技術(shù)開發(fā)有限公司，北京100085)

地下管線內(nèi)外業(yè)一體化探測技術(shù)研究及實(shí)現(xiàn)

常 洲1，戴相喜1，王華峰2

(1.南京市測繪勘察研究院有限公司，江蘇南京210005;2.北京清華山維新技術(shù)開發(fā)有限公司，北京100085)

調(diào)查管線探測內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)研究現(xiàn)狀，分析傳統(tǒng)地下管線探測流程存在的問題，提出外業(yè)探測、測量，內(nèi)業(yè)成圖、建庫、更新一體化的作業(yè)流程。并在清華山維公司EPS2008平臺上，通過開發(fā)定制實(shí)現(xiàn)南京市地下管線探測內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)整套流程，提升管線作業(yè)和管理水平。

地下管線探測;內(nèi)外業(yè)一體化;EPS2008

一、前 言

城市地下管線是城市的“生命線”、“保障線”，擔(dān)負(fù)著水、電、氣、通信信號等各類城市所需物資和信息的傳送，對城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要意義，但是如果對其管理不善，會構(gòu)成城市潛在的安全隱患。在工程施工過程中造成的地下管線損壞事故時(shí)有發(fā)生，特別是南京市“7·28管線爆炸”事故造成的重大經(jīng)濟(jì)損失和不良社會影響又一次將城市地下管線管理和施工安全問題帶到人們面前，引起了全社會的關(guān)注。其根源在于城市地下管線管理存在許多難點(diǎn)，其中現(xiàn)有的城市地下管線數(shù)據(jù)庫的更新維護(hù)工作就是難點(diǎn)之一，它難以滿足社會各界對管線的不同需求。本文提出了一種管線外業(yè)探查、測量，內(nèi)業(yè)編輯、成圖、建庫、更新一體化的作業(yè)流程，并基于EPS2008進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從技術(shù)角度解決了管線探測、建庫與更新的困難，方便了資料的查閱，有利于管線數(shù)據(jù)共享。

二、研究現(xiàn)狀

地下管線探測內(nèi)外業(yè)一體化技術(shù)已經(jīng)有多人進(jìn)行過研究并投入使用，但是都存在一定的缺陷。文獻(xiàn)［1］代表一類主流的管線普查內(nèi)外業(yè)一體化方法，該類方法外業(yè)探查時(shí)繪制紙質(zhì)草圖記錄調(diào)查得到的管線點(diǎn)、管線屬性及其之間的連接關(guān)系，然后通過測量收回管線點(diǎn)坐標(biāo)，內(nèi)業(yè)通過AutoCAD等編輯平臺將測量所得管線點(diǎn)坐標(biāo)結(jié)合草圖記錄信息建立正確的管線連接關(guān)系并賦上屬性值，編輯好的數(shù)據(jù)通過質(zhì)檢后，經(jīng)過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換至GIS數(shù)據(jù)庫格式并完成建庫。該類方法的缺點(diǎn)有:①外業(yè)通過手工繪制草圖，內(nèi)業(yè)根據(jù)草圖再將管線點(diǎn)連接一遍，并賦上屬性值，這部分工作存在重復(fù)，效率低的缺點(diǎn)并增加了出錯的概率;②建庫時(shí)通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換將管線圖格式轉(zhuǎn)換到數(shù)據(jù)庫格式，難免會存在數(shù)據(jù)丟失;③該內(nèi)外業(yè)一體化方法未涉及數(shù)據(jù)更新問題，管線數(shù)據(jù)庫如何動態(tài)更新仍然需要解決。文獻(xiàn)［2-3］研究的內(nèi)外業(yè)一體化方法代表了當(dāng)前該領(lǐng)域的方向，該方法通過統(tǒng)一的平臺調(diào)查、采集、建庫，實(shí)現(xiàn)了管線普查的一體化作業(yè)，但是與文獻(xiàn)［1］方法類似，均未考慮管線數(shù)據(jù)庫更新問題。

三、作業(yè)流程

本文所提出的管線內(nèi)外業(yè)一體化探測流程，在傳統(tǒng)內(nèi)外業(yè)一體化探測流程基礎(chǔ)上增加了對數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新的過程，整體包括管線探查、管線測量、管線成圖、管線質(zhì)檢、管線入庫、管線更新6個部分，其具體流程如圖1所示。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.軟硬件平臺

根據(jù)作業(yè)流程分析，管線探測內(nèi)外業(yè)一體化宜采用統(tǒng)一的編輯平臺，減少中間環(huán)節(jié)和人工介入，增加作業(yè)流程之間的耦合度，本文在 EPSCE和EPS2008平臺上根據(jù)自身需求，定制開發(fā)符合作業(yè)需求的內(nèi)外業(yè)一體化軟件。

軟硬件環(huán)境:PDA、WinCE3.0系統(tǒng)、EPSCE平臺;臺式電腦、Win98以上系統(tǒng)、EPS2008平臺。

圖1 內(nèi)外業(yè)一體化流程圖

2.軟件架構(gòu)

管線內(nèi)外業(yè)一體化方法軟件架構(gòu)如圖2所示，該方法以GIS數(shù)據(jù)庫為核心，數(shù)據(jù)庫采用Oracle 10g，空間數(shù)據(jù)引擎采用ArcSDE 9.2，外業(yè)采集使用掌上電腦繪制草圖，使用全站儀測得管線點(diǎn)坐標(biāo)，管線成圖與編輯使用EPS2008，它與掌上電腦之間使用清華山維內(nèi)部格式cef進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，EPS2008使用的數(shù)據(jù)格式為edb，其基礎(chǔ)是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫Access，編輯完成的管線數(shù)據(jù)通過質(zhì)檢模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查，質(zhì)檢合格的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫更新模塊更新GIS數(shù)據(jù)庫。

圖2 內(nèi)外業(yè)一體化軟件架構(gòu)

五、關(guān)鍵技術(shù)

1.PDA采集平臺

由于國內(nèi)管線現(xiàn)狀十分復(fù)雜，各個管線項(xiàng)目調(diào)查的側(cè)重點(diǎn)也有不同，不可能建立一個大而全的軟件平臺，那樣只會增加軟件的復(fù)雜性。為了提高EPSCE平臺的廣泛適用性，對該軟件的界面、屬性默認(rèn)值、屬性錄入項(xiàng)等均采用了可定制的方式，用戶可以根據(jù)各自管線調(diào)查實(shí)際需要，通過修改配置文件，從而獲得滿足需要的軟件。如將工業(yè)管線修改屬性項(xiàng)修改為:埋設(shè)方式、起點(diǎn)號、終點(diǎn)號、起點(diǎn)埋深、終點(diǎn)埋深、管徑、材質(zhì)、壓力、權(quán)屬部門、備注，點(diǎn)擊工業(yè)管線，彈出的工業(yè)管線可以修改的屬性項(xiàng)如圖3所示。

2.內(nèi)業(yè)成圖

管線內(nèi)業(yè)成圖包括草圖匹配、數(shù)據(jù)編輯、管線標(biāo)注等功能。草圖配準(zhǔn)、管線標(biāo)注等功能是在EPS2008核心編輯平臺基礎(chǔ)上，利用VC++6.0進(jìn)行開發(fā)的。

草圖配準(zhǔn)首先將掌上電腦繪制的草圖cef文件調(diào)入到EPS2008平臺中，然后調(diào)入管線點(diǎn)坐標(biāo)文件，通過草圖管線點(diǎn)的物探點(diǎn)號與點(diǎn)坐標(biāo)的點(diǎn)號對應(yīng)關(guān)系以及管線點(diǎn)與管線的連接關(guān)系將草圖數(shù)據(jù)自動移動到正確的位置上。

管線標(biāo)注是根據(jù)作業(yè)規(guī)程要求，將管線各類屬性標(biāo)注在圖面之上。由于各地管線標(biāo)注需求不一致，所以此處管線標(biāo)注功能也采用可定制的方式，定制界面如圖4所示。

圖4是根據(jù)南京管線標(biāo)注要求對排水類管線進(jìn)行設(shè)置，由圖可知，可以對管線標(biāo)注要素范圍進(jìn)行過濾，同時(shí)可以對管線標(biāo)注內(nèi)容進(jìn)行選擇，其他類型的管線可以依此進(jìn)行設(shè)置，最終達(dá)到滿足要求的管線標(biāo)注方案。

3.數(shù)據(jù)質(zhì)檢

數(shù)據(jù)質(zhì)檢功能模塊是按照一定的數(shù)據(jù)規(guī)則編寫程序，對管線數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行檢查，可以幫助發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、繪制、編輯過程中出現(xiàn)的錯誤。數(shù)據(jù)質(zhì)檢分屬性數(shù)據(jù)檢查和空間數(shù)據(jù)檢查兩部分，其功能是在EPS2008核心編輯平臺基礎(chǔ)上，采用VC++ 6.0和VBScript語言開發(fā)而成的。質(zhì)檢功能開發(fā)過程中根據(jù)具體的檢查內(nèi)容，將通用的、固定不變的功能做成模塊內(nèi)置于軟件中;不通用的功能使用平臺提供的腳本語言VBScript進(jìn)行開發(fā);由于edb數(shù)據(jù)采用了Access數(shù)據(jù)庫作為存儲基礎(chǔ)，管線點(diǎn)、管線必填屬性及異常屬性可以通過數(shù)據(jù)庫SQL語句進(jìn)行開發(fā)。EPS2008南京版定制開發(fā)的質(zhì)檢功能如圖5所示。

圖5 南京版EPS2008質(zhì)檢功能

1)通用的檢查功能模塊有孤點(diǎn)檢查、孤線檢查、空間交叉檢查等。

2)非通用的檢查功能模塊較多，有點(diǎn)特征檢查、變徑點(diǎn)檢查、隱蔽點(diǎn)檢查、排水流向檢查、管徑值異常檢查、超長(短)管線檢查等，用戶可以根據(jù)自身需求隨意定制。

必填、異常屬性檢查較特殊，可以直接通過SQL語句進(jìn)行開發(fā)，其開發(fā)界面如圖6所示。

圖6 必填、異常屬性開發(fā)界面

4.建庫更新

基于EPS2008的地下管線探測內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)流程是以GIS數(shù)據(jù)庫為核心的，管線新測及動態(tài)維護(hù)更新都是圍繞著GIS數(shù)據(jù)庫進(jìn)行。管線GIS數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖7所示。

圖7 管線GIS數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)

由圖7可知，管線數(shù)據(jù)庫對管線數(shù)據(jù)進(jìn)行分層管理，每類管線又分管線點(diǎn)、管線、注記3個圖層，每一層數(shù)據(jù)考慮到建立時(shí)態(tài)GIS數(shù)據(jù)庫的需要，同時(shí)建立了現(xiàn)勢數(shù)據(jù)層和歷史數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)入庫采用數(shù)據(jù)更新模塊中的建庫功能，將管線數(shù)據(jù)導(dǎo)入GIS數(shù)據(jù)庫，導(dǎo)入后的GIS數(shù)據(jù)庫經(jīng)過符號化后如圖8所示。

數(shù)據(jù)更新是管線探測內(nèi)外業(yè)一體化流程的核心部分，也是本文所提流程比傳統(tǒng)內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)流程改進(jìn)最大處。通過各種方法建立起來的GIS數(shù)據(jù)庫如果沒有合理的更新機(jī)制，則該數(shù)據(jù)庫會逐漸失去其實(shí)用價(jià)值。

圖8 GIS數(shù)據(jù)庫符號化效果

EPS2008平臺的數(shù)據(jù)更新模塊建立了良好的數(shù)據(jù)庫增量更新機(jī)制。更新模塊通過記錄要素如下信息達(dá)到對GIS數(shù)據(jù)庫增量更新的目的，這些信息是［4］:① 全球唯一標(biāo)志 GUID;② 有效時(shí)間 Tv;③消亡時(shí)間Td;④版本信息Vn;⑤操作事件Ev;⑥工程編號Pn。管線數(shù)據(jù)在建庫、下載、更新操作過程中記錄上述信息，在更新GIS數(shù)據(jù)庫時(shí)通過對比這些信息即可判斷出要素的4種狀態(tài):未動、增加、刪除、修改，將發(fā)生變化的數(shù)據(jù)按照對應(yīng)操作反映到GIS數(shù)據(jù)庫中即可實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)庫的增量更新，同時(shí)將GIS數(shù)據(jù)庫中刪除的數(shù)據(jù)放入歷史庫。

六、結(jié)束語

地下管線探測是一個涉及多學(xué)科、多專業(yè)的綜合性和技術(shù)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程。筆者根據(jù)所在單位管線作業(yè)、管理的實(shí)際需求，提出了管線數(shù)據(jù)內(nèi)外業(yè)建庫、更新一體化的作業(yè)流程，并基于清華山維平臺進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，該流程可以減少管線作業(yè)中間環(huán)節(jié)和人工介入，降低錯誤發(fā)生概率，提高工作效率，保證數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)勢性，方便數(shù)據(jù)共享，提高城市規(guī)劃、管理、建設(shè)的科學(xué)性，避免城市建設(shè)中地面與地下的矛盾以及地下工程相互間的交叉，避免盲目施工造成的重大事故，具有十分重要的意義。

［1］ 陳小航，張亦工.地下管線普查、建庫、管理系統(tǒng)一體化構(gòu)想［J］.現(xiàn)代測繪，2003，26(2):41-44.

［2］ 王清泉，王磊.基于EPS地下管線測量內(nèi)外業(yè)一體化技術(shù)的研究［J］.測繪通報(bào)，2008(5):54-57.

［3］ 王明權(quán)，余成江，張平.內(nèi)外業(yè)一體化技術(shù)在地下管線探測中的應(yīng)用［J］.城市勘測，2008(2):100-101.

［4］ 王磊.面向城市規(guī)劃的空間數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新模型研究［J］.測繪科學(xué)，2009，34(6):215-217.

Research and Realization of Indoor and Outdoor Underground Pipeline Survey Integration

CHANG Zhou，DAI Xiangxi，WANG Huafeng

0494-0911(2011)07-0050-04

TU990.3

B

2011-04-06

常 洲(1967—)，男，江蘇徐州人，高級工程師，主要從事基礎(chǔ)測繪管理工作。