余星

摘 要：本項目在國家測繪地理行業(yè)信息化測繪的大背景下，面向服務，以改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程為目標，主動進行生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級，面向城市管理、規(guī)劃設(shè)計與地下管線共享建庫等多重應用，實現(xiàn)地下管線探查、信息采集、數(shù)據(jù)建庫一體化解決方案，較系統(tǒng)地解決了當前城市地下管線測繪部門面臨的若干重大技術(shù)問題，提高了測繪部門信息化服務水平。

關(guān)鍵詞：地下管線探測 信息化測繪 數(shù)據(jù)共享 多用途測繪

中圖分類號：P231 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（a）-0038-02

地下管線信息化測繪與建庫關(guān)鍵技術(shù)屬于城市地下管線探測、信息化測繪相結(jié)合的典型應用。該課題在國家測繪地理行業(yè)信息化測繪的大背景下，面向服務，以改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程為目標，主動進行生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級，面向城市管理、規(guī)劃設(shè)計與地下管線共享建庫等多重應用，實現(xiàn)地下管線探查、信息采集、數(shù)據(jù)建庫一體化解決方案，系統(tǒng)地解決了當前城市地下管線測繪部門面臨的若干重大技術(shù)問題，極大地促進了地下管線空間信息化測繪成果在“數(shù)字城市”與建設(shè)工程設(shè)計中的應用和推廣，提高了測繪部門信息化服務水平，進而提升城市測繪部門在“數(shù)字城市”建設(shè)中地位與作用。

中新（廣州）知識城項目是由中共中央政治局委員、前廣東省委書記汪洋同志與時任新加坡國務資政吳作棟先生共同倡導并親自推動的中新合作項目，屬于國務院頒布的《珠江三角洲地區(qū)改革發(fā)展規(guī)劃綱要》（2008-2020年）重點建設(shè)項目科學城北區(qū)的范圍，規(guī)劃總面積約123平方公里。知識城發(fā)展的目標是“按照“吸引高端人才、匯聚高端產(chǎn)業(yè)、提供高端服務”的理念，打造成為引領(lǐng)廣州、廣東乃至中國產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展尤其是知識型經(jīng)濟發(fā)展的新引擎、匯聚全球精英的人才高地、國際一流水平的生態(tài)宜居新城、中新戰(zhàn)略合作的代表項目和杰出典范?！敝R城的規(guī)劃管理、設(shè)計以及工程建設(shè)對管線數(shù)據(jù)準確性和現(xiàn)勢性的要求非常高。

1 地下管線信息化測繪發(fā)展背景

1.1 地下管線信息建設(shè)是新型城市化發(fā)展需要

城市地下管線數(shù)據(jù)是城市基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)重要組成部分，是“智慧城市”建設(shè)重要內(nèi)容之一。伴隨著城市建設(shè)日新月異，地下管線設(shè)施也在迅速發(fā)展，地下管線建設(shè)作為城市建設(shè)的重要組成部分需要不斷進行新建、擴建和改建。管線信息可為管線建設(shè)提供良好的設(shè)計工作環(huán)境，對管線線路合理布局，保證線路暢通快捷，施工簡便，節(jié)省費用，方便維護管理起著強大的保證作用。完整準確的管線資源信息可為管線建設(shè)的優(yōu)化設(shè)計、科學施工提供可靠依據(jù)，為管理人員分析管線問題和排除管線故障提供準確的數(shù)據(jù)，為各類工程的施工減少或避免管線事故的發(fā)生。地下管線是城市物質(zhì)流能源流和信息流的重要載體， 是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，通過城市地下管線探查，建立地下管線信息數(shù)據(jù)庫并開發(fā)地下管線信息管理系統(tǒng)對城市的規(guī)劃、建設(shè)、管理安全與發(fā)展具有非常重要的意義。城市地下管線測量及管理在城市基礎(chǔ)建設(shè)中占有越來越重要的地位。

1.2 信息化測繪技術(shù)對管線信息化建設(shè)提出新要求

信息化測繪體系是我國測繪地理信息工作在實現(xiàn)由傳統(tǒng)測繪向數(shù)字化測繪轉(zhuǎn)化和跨越之后進入的下一新的發(fā)展階段。國家測繪局頒布的《全國基礎(chǔ)測繪中長期發(fā)展規(guī)劃（2006年～2020年）》與《測繪事業(yè)發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》中明確提出了信息化測繪是我國測繪發(fā)展的方向。城市測繪不僅是一個行業(yè)，更重要的應是一種服務。信息化測繪體系要解決的關(guān)鍵問題是服務問題，需要增加地球空間信息的表達形式和服務內(nèi)容，需要我們改變觀念，將按規(guī)范生產(chǎn)改變?yōu)榘葱枭a(chǎn)，需要加強測繪部門與其他學科的集成。信息化測繪最本質(zhì)的內(nèi)涵和特征就是實現(xiàn)實時有效的地理信息綜合服務，而建立“信息化測繪體系”就是我國測繪在信息化社會中實現(xiàn)這種信息服務的能力建設(shè)目標，它相對于我國已建的“數(shù)字化測繪技術(shù)體系”應該具有幾個標志性跨越特征：數(shù)據(jù)獲取實時化、信息交互網(wǎng)絡(luò)化、基礎(chǔ)設(shè)施公用化、信息服務社會化、信息共享法制化、技術(shù)體系數(shù)字化。信息化測繪的本質(zhì)是服務，測繪生產(chǎn)部門需要技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)創(chuàng)新，改進現(xiàn)有創(chuàng)新生產(chǎn)管理模式，大力推進信息化測繪體系建設(shè)，不斷提升測繪服務能力和水平。

1.3 地下管線信息建設(shè)迫切需要測繪地理新技術(shù)融合創(chuàng)新

20世紀以來，隨著先進探查技術(shù)、數(shù)字化測繪技術(shù)和3S技術(shù)的發(fā)展應用，“內(nèi)外業(yè)一體化”探測技術(shù)便成為城市地下管線普查探測的主要技術(shù)目標。2003年受建設(shè)部委托，由北京市測繪設(shè)計研究院等單位負責修編的《城市地下管線探測技術(shù)規(guī)程》CJJ61-2003發(fā)布實施，地下管線探測實現(xiàn)了數(shù)據(jù)規(guī)格的標準化、規(guī)范化，數(shù)據(jù)外業(yè)的探查、測繪數(shù)據(jù)可經(jīng)過處理計算編輯導入“管線數(shù)據(jù)處理與智能成圖系統(tǒng)”，完成數(shù)據(jù)建庫及管線數(shù)據(jù)編輯成圖工作，并按照要求對管線數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、邏輯性和一致性進行全面自動檢查，建立地下管線信息管理系統(tǒng)，如，深圳、武漢、烏魯木齊、沈陽、石家莊、成都、寧波、廈門（二次普查）等城市均依此進行地下管線普查工作。另外地質(zhì)雷達、新型管線探測設(shè)備等層出不窮，但是相應數(shù)據(jù)處理后續(xù)平臺不完善。國外軟件產(chǎn)品價格昂貴，遠程技術(shù)支持，無法適應我國城市空間設(shè)施日新月異發(fā)展變化需要及其我國不同地區(qū)地球物理特征多種分析需要。因此迫切需要基于先進設(shè)備，研究相關(guān)數(shù)據(jù)處理平臺，融合各種地下管線探測新技術(shù)，解決生產(chǎn)中的迫切問題。

2.4 目前面向社會服務與自身數(shù)據(jù)生產(chǎn)之間矛盾，造成了地下管線空間數(shù)據(jù)庫更新緩慢、更新乏力與城市測量部門疲于數(shù)據(jù)生產(chǎn)之間矛盾

一是由于城市地下管線分屬不同單位建設(shè)和管理，其資料分散地分布在城市不同單位和部門管理，由于各專業(yè)管線權(quán)屬單位對資料管理重視程度的差異、獲取和存儲地下管線信息的方式和標準不同，致使現(xiàn)狀地下管線資料具有多源性、多樣性、離散性和時空性等特點。二是地下管線信息動態(tài)更新程度低，缺少長效機制保證，由于缺少相關(guān)的技術(shù)標準和法律法規(guī)的支撐，以及沒有建立地下管線的動態(tài)管理機制，真正做到對地下管線進行動態(tài)管理的城市很少，導致在管線普查幾年后隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展，原先建立的系統(tǒng)成為一潭死水，不能發(fā)揮其應有的效能成為廢物，造成財政投資的浪費。三是需要研究多個數(shù)據(jù)服務平臺與現(xiàn)有城市地下管線空間數(shù)據(jù)庫平臺之間關(guān)系，解放現(xiàn)有生產(chǎn)力，建立快速動態(tài)更新渠道。四是城市地下管線空間數(shù)據(jù)庫更新工作不僅涉及基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理，還包括地下管線探測、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)再加工等工作，數(shù)據(jù)生產(chǎn)模式對更新方式的選擇也有重要的影響。

3 廣州中新知識城地下管線信息化測繪與建庫關(guān)鍵技術(shù)

（1）本項目詳細地制定了《廣州市中新知識城地下管線探測標準》《廣州市中新知識城地下管線數(shù)據(jù)庫標準》，并實現(xiàn)信息化模板的標準化封裝。

本項目系統(tǒng)建立了城市地下管線時空一體化數(shù)據(jù)模型，包括地理要素編碼、符號屬性、分層、顏色、時間節(jié)點等內(nèi)容，并面向城市規(guī)劃設(shè)計與地下管線共享建庫雙重應用實現(xiàn)了數(shù)據(jù)標準的最大兼容。基于要素語義表述進行符號可視化表達及屬性、時間信息的一體化封裝，建立了廣州市中新知識城地下管線信息模板，并通過符號一體化技術(shù)實現(xiàn)制圖與GIS建庫的一體化和標準化。圖1是系統(tǒng)實現(xiàn)平臺。

（2）本項目采用地質(zhì)雷達與GZCORS技術(shù)融合，實現(xiàn)管線探測與空間數(shù)據(jù)采集有機結(jié)合。一是采用非開挖深埋管線的探測技術(shù)與城市新型管線探測技術(shù)研究，并結(jié)合地質(zhì)雷達進行地下管線識別，量取，獲得高精度地下管線位置信息與屬性信息，實現(xiàn)地下管線信息化數(shù)據(jù)獲取。二是充分利用廣州市測量三維精密定位體系，融合管線探測位置信息，獲取高精度地下管線空間信息。其核心就在于廣州市連續(xù)運行衛(wèi)星定位城市測量綜合服務系統(tǒng)（GZCORS）和廣州似大地水準面精化（GZGEOID）（如圖2所示）。三是通過時間同步系統(tǒng)，獲取管線精準采集信息。將生產(chǎn)時間信息統(tǒng)一在基準時間一定的范圍內(nèi)，為將來數(shù)據(jù)動態(tài)更新奠定基礎(chǔ)。

（3）本項目實現(xiàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)與建庫管理一體化操作，建立地下管線采集、更新一體化生產(chǎn)體系。一是基于PDA實現(xiàn)地下管線信息現(xiàn)場采集與記錄，并與后端數(shù)據(jù)平臺實現(xiàn)無縫銜接，有效保證信息的完整性與容錯性（如圖3所示）。二是實現(xiàn)GIS建庫與數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺無縫集成，基于ArcEngine二次開發(fā)，實現(xiàn)了前端數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺和后端數(shù)據(jù)管理平臺之間的無縫集成和銜接，建立了內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)一體化的作業(yè)流程。三是基于ArcSDE+Oracle 10g的空間數(shù)據(jù)庫管理模式，實現(xiàn)了基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)圖屬一體化、歷史數(shù)據(jù)和現(xiàn)勢數(shù)據(jù)的一體化管理。

（4）結(jié)合管線三維探測信息，進行管線三維顯示技術(shù)研究開發(fā)，直觀顯示管線細部特征，方便管線識別與量取。一是借鑒了地質(zhì)雷達在實際工程中應用和數(shù)據(jù)處理表現(xiàn)的方法，參照管線探測數(shù)據(jù)，選取多種數(shù)據(jù)處理模型，開發(fā)各類探測數(shù)據(jù)分析工具，提取虛擬三維數(shù)據(jù)，并應用所建立的網(wǎng)格插值算法來構(gòu)建地下空間顯示與模擬。二是基于攝像系統(tǒng)與管道機器人應用，進行多源數(shù)據(jù)融合分析處理，實現(xiàn)三維管線的顯示與判讀

（5）本項目實現(xiàn)一套數(shù)據(jù)多重應用，實現(xiàn)地下管線探查、信息采集、數(shù)據(jù)建庫一體化解決方案。一是基于信息映射與模板控制技術(shù)，實現(xiàn)了基于EPS的城市規(guī)劃設(shè)計與地下管線共享建庫雙重應用，有效減少了數(shù)據(jù)再加工費用。二是將生產(chǎn)與服務有機結(jié)合，并根據(jù)作業(yè)工序?qū)崿F(xiàn)過程分工，有效得實現(xiàn)了地下管線大規(guī)模作業(yè)與生產(chǎn)。

4 結(jié)語

“廣州中新知識城地下管線信息化測繪與建庫關(guān)鍵技術(shù)應用”屬于城市地下管線探測與信息化測繪相結(jié)合的典型應用。該技術(shù)的運用很好的實現(xiàn)了外業(yè)數(shù)據(jù)采集與建庫管理一體化操作，建立了地下管線采集，更新的一體化體系。極大地提高了地下管線數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)入庫的工作效率，保證了入庫數(shù)據(jù)的準確性，避免了因地下管線屬性或數(shù)據(jù)格式不一致而導致的數(shù)據(jù)入庫返工現(xiàn)象。

該項目成果已在知識城的建設(shè)中得到了廣泛應用，該系統(tǒng)平臺為廣州中新知識城地區(qū)的規(guī)劃設(shè)計、工程建設(shè)提供了詳實的地下管線資料，保障了知識城地區(qū)地下管網(wǎng)的正常運作。從而保障了人民群眾的水、電、通信等各項日常生活的持續(xù)和安全。

參考文獻

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