基于GIS对管线普查更新数据升级优化的探讨_滕松.pdf

2023 年 2 月第 1 期城市勘测Urban Geotechnical Investigation SurveyingFeb2023No1引文格式:滕松，王祥，叶晔等 基于 GIS 对管线普查更新数据升级优化的探讨 J 城市勘测，2023(1):5558文章编号:16728262(2023)015504中图分类号:P2081文献标识码:A基于 GIS 对管线普查更新数据升级优化的探讨滕松1*，王祥1，叶晔2，徐鹏飞1，魏致富1，喻爽1*收稿日期:20211228作者简介:滕松(1988)，男，工程师，注册测绘师，主要从事城市地下管线普查更新和管线探测工作。Email:574266798 qqcom基金项目:武汉市测绘研究院基础测绘管线普查与更新项目(2020 础 001)(1.武汉市测绘研究院，湖北 武汉430022;2.武汉城建集团，湖北 武汉430022)摘要:大型城市的地下管线数据更新维护，是目前面临的一道难题。本文结合管线数据升级优化项目，对武汉市中心城区近 20 年持续更新的地下管线数据进行了深入分析，重点围绕管线的完整性、系统性、逻辑性，基于 GIS 平台对管线数据进行了处理，以期为相关部门在处理、更新、维护以及使用管线数据时提供一种可借鉴的工作思路。关键词:管线数据优化;完整性;系统性;逻辑性1引言地下管线是城市的“生命线”，是城市基础设施的重要组成部分 1。在城市的基建浪潮中，地下管线发生大面积新建、迁改，特别是大型城市，每年新建地下管线长度近数千公里。如何将庞大的管线数据更新维护好，是现阶段数据管理部门需要考虑的一个重要问题。本文以武汉市管线普查更新数据库为基础，重点围绕地下管线的完整性、系统性、逻辑性(下文简称“三性”)，进一步梳理管线脉络，使管线逻辑清晰、覆盖完整、层次分明。2作业思路对管线数据的升级，主要对管线的“三性”进行优化。所谓完整性就是要使管线完整、无遗漏;系统性就是要使管线架构分明，主次清晰、层级合理;逻辑性则是要理清管线与附属物、场站之间的内在关系2。结合既有管线数据中存在冗余、不连续等特点，制定如下管线升级思路:由于数据为“点表、线表”的二元结构，而管线线表属性中又直接关联了管线点号，因此管线点即可作为数据梳理的一个关键性要素。以管线断点为突破口，通过对筛查处的不合理疑似断点的处理、补测，理清管线的完整性、逻辑性;再将管线场站与管线严格关联，实现管线的系统性。具体流程如图 1 所示。图 1管线数据内外业优化流程图作业流程主要可分为数据准备、预处理、内业处理、外业核查补测、检查归档 5 个部分。第一部分数据准备环节主要是对 GIS 管线数据库、管线专业图、场站等数据的整合，以及对数据的切割划片;第二部分预处理环节主要处理 2 项内容。一是对数据库中的冗余数据(即已存放至历史拆除库中的数据仍出现于现状数城市勘测2023 年 2 月据库中)剔除，可利用“管线段号”进行比对提取后删除;二是数据属性值的修订。主要是对点、线属性表中的“特征”“附属物”等属性字段的枚举值进行修订，避免后期通过字段筛查时出现遗漏的情形。第三部分内业处理环节是作业的核心及关键环节。主要包括 4 项处理内容，第 1 项断点处理，通过 GIS“孤点”查询与管线“特征点”相匹配，即可完成对不合理断点(断线)的锁定及处理。第 2 项场站处理，即根据断点与场站的位置来筛查未严格关联的场站，然后进行内业连接或外业补测。第 3 项属性异常值处理，即是通过对管线空间位置、相连接管线以及属性值的多重叠加分析，判定管径、压力变、电压值等属性值的变化是否处于一种合乎逻辑的范围内，主要依靠 GIS 对不同管线点的“点表”属性比对的便捷性，来完成大量数据的比对核查。第 4 项重点重线处理，则是依据 GIS 空间位置拓扑分析和缓冲分析功能，分别筛查出严格重叠和非严格重叠的管线管点。第四部分外业核查和第五部分检查归档相对来说较为简单，亦不是本文论述的核心内容，不再赘述。3前期准备前期准备环节主要包括数据切割和冗余历史数据拆除。3.1数据切割由于市域范围内的管线数据量极大，且为提高处理效率，需要多人同时对不同区域不同类别管线进行处理，因此需要对数据进行合理切割。以长江、汉江为天然界限的基础上，结合测区划分，将数据进行切分，以实现数据同步批量处理。3.2冗余历史数据拆除冗余历史数据即是在管线更新中由于拆除不完整导致数据中存在两条或多条同一位置的管线，造成管线逻辑有误3。冗余数据最大特点是其存在于现状数据库中，且是多余数据。如果不进行拆除，将直接影响数据准确性。例如，原数据库有一条 800 mm给水管道数据库，其数据在拆除库中也有，属于应拆未拆。若不先将其拆除，在后续数据处理中，很可能会将此数据保留，导致数据库失真，因此在数据处理前应优先进行冗余数据拆除，保证数据准确性。由于此类数据均已记录在拆除库(对已拆除管线所建立的库)中，因此通过利用拆除库中的“管线段号”即可对冗余历史数据进行批量拆除。图 2 即为冗余数据处理前后对比图。图 2冗余历史数据拆除图4数据处理主要流程在对庞大管线数据库多轮次的更新中，发生管线点中断、管线重线、管线场站未关联、管线属性异常等导致管线“三性”下降的现象较为普遍，管线数据处理的主要作用即是通过处理局部点线面及其属性值来达到完善管线“三性”的目的。具体流程如下:4.1历史数据处理由于管线更新持续开展，且随着对管线认识的不断加深，对管线更新的技术规范也在不断调整完善，其中对管线属性字段的内容进行了多轮扩充，因此导致部分字段的枚举值存在不统一。历史数据清理即是对这些枚举值进行统一。如将“管帽”统一改为“预留口”等，以方便后期的查询统计等。4.2内业数据优化内业数据优化是管线数据升级的核心。本文主要介绍不合理断点筛查、场站未关联筛查、属性异常筛查、重线筛查 4 个方面。421不合理断点筛查目前管线数据库中存在的一个主要问题即为管线存在断点。根据管线特征点的定义及管线敷设的规律是允许存在合理断点的，如“非普查区”“预留口”“起始井”等，需要查找的则是“直线点”等类似的不合理断点。通过 GIS 的“孤点”查询工具以及字段名称匹配，即可快速锁定不合理断点。422场站未关联筛查场站未关联筛查即是查找管线末端与场站范围边界未严密衔接的管线4。可以通过正向筛查以及反向筛查。(1)正向筛查正向筛查即是从场站出发，核查范围线周边是否存在与其关联的同类管线。一般情况下，对发现的未关联场站及管线，若管线点与场站边线相距小于 10 m则内业处理连接;超过 10 m，则外业核查补测。图 3即为连接完整后的场站及管线图。65第 1 期滕松，王祥，叶晔等.基于 GIS 对管线普查更新数据升级优化的探讨图 3燃气调压站与管线关联示意图(2)反向筛查反向筛查是在正向筛查的基础上，再利用管线断点查找可能遗漏的场站。423属性异常变化处理属性异常处理主要是筛查管线属性的逻辑性错误，经过前期分析，有3 类管线的属性在录入阶段的错漏会直接导致管线逻辑性错误，分别为燃气管的“压力”、给水管的“断面尺寸”以及电力管的“电压值”，这 3 项的异常变化或跳跃，将大大降低管线的逻辑性。因此属性数据升级优化的目的就是筛查出变化位置并进行修正。(1)燃气压力异常变化燃气压力异常变化主要筛查相邻燃气管线段前后压力级别是否一致，不应出现未经过调压站、调压箱等升(降)压设备而压力突变的情况。(2)给水管径异常变化一般管网布设中，直线段不应出现超过 400 mm及以上管径的突变。为此，给水管径主要检查相邻管线段是否存在超过 400 mm及以上管径的突变，具体检查方法如下:对与给水管线点点号一致的线表中的“断面尺寸”字段进行提取。第一步判断该管点的特征点是否为非三通、四通等特殊节点，若为三通和四通，则略过。若该点非三通或四通，则根据管线起点号和终点号等字段快速锁定与之相邻的管线段，计算与该管点连接所有管线线表的“断面尺寸”的差值，若最大差值在400 mm以内(即丨 12 丨400 mm)，则认为数据断面尺寸变化符合要求，若差值 400 mm，则将该管点予以提取并标记，进行下一步外业核查。(3)电力电压异常变化考虑到电力数据的庞杂以及低压管线的相对次要性，筛查层级仅为电力管线(不含路灯)且电压值在10 kV及以上。筛查方法为:当管线点存在有 3 个及以上连接方向时，与此端点关联的管线中至少有两条管线电压是一致且为最高的电压值。举例如下:如对图 4 中 BE 段管线进行筛查，BE段电压值为 10 kV，E 点只有两个方向与之相连，则 E点相连的 BE 段和 EG 段电压须一致，而 B 点有 3 个方向相连，则与 B 点相连的 BE、BA、BC 段管线的电压值中，至少有两条管线电压值等于 10 kV(如图 4 中 BE、BC 均为 10 kV，且为最高电压值)图 4电力电压变化正确示意图424重线数据筛查重线数据是指拆除不彻底导致相隔较近但空间位置并未严格重叠的管线，根据管线探测及管网敷设的经验和规律，其筛查方式大致如下，供大家交流探讨:(1)以某一条管线段为原始管线段，在其两侧各建立 15 m的缓冲区，并在缓冲区内搜索是否存在同类管线。若存在，则检查管线段与原始管线段在管径上的差异，若差异值在 20%以内，则初步视为重复管线。(2)再对两条管线进行属性信息比对，进一步确认是否为重复管线;(3)若确认为重复管线，则根据属性信息中的初探日期保留较新段管线，删除历史管线及管线点。4.3外业核查补测与数据整合在完成内业数据处理后，对仍有疑问的数据进行数据外业核查。最终在完成数据检查后，将外业补测数据库与内业清理数据库整合入库。5总结通过本次管线数据升级优化，有效解决了管线“三性”不足的问题，通过实例探讨，提出了一种快速、有效地对大尺度、大容量的管线数据进行更新维护的技术方法，并提供了一个相对可行处理数据的方向，并得出几点结论，供大家参考。(1)管线大数据的清理迫在眉睫。脉络清晰、架构完整的管线数据相较于可使管线成果的分析应用可信度大大提高，分析成效显著改善。在城市管线仿真实验，排水防涝分析、管线应急抢险等方面均能起到重要支撑作用。(2)大数据的处理必须借助于更高效的处理平75城市勘测2023 年 2 月台，传统的 AutoCAD 很难满足筛查分析处理需求，利用 ArcGIS 平台可快速、大范围处理市域乃至更大范围的管线数据，且能通过全面的特色工具对管线空间位置、属性字段进行关联检查，大大提高处理效率。(3)管线数据的清理宜重点放在管线断点、场站关联、重要属性异常、非严格重线等环节上。管线断点的梳理与补测对数据的完整性有较大改观;场站与管线拓扑关联的清理与补测则能保证管线系统架构的完整，实现了地上地下一体化;重要属性异常、非严格重线的筛查与处理则实现了数据在逻辑上的贯通。参考文献 1 何江龙，江贻芳，侯至群 新形势下城市地下管线信息化的特点及对策 J 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transmission How to improve the stereoscopicmanagement ability of transmission corridor through 3D digital technology is one of the research hotspots in the field ofdigital power grid Taking single circuit，double circuit and four circuit as examples，this paper designs a method of rapidconstruction of 3D multicircuit transmission line，and realizes the visualization of the model by using WebGL Experi-ments show that the 3D model construction method based on component modeling proposed in this paper has good univer-sality and stability，can realize the rapid construction of 3D model of overhead transmission line，and provides a feasiblescheme for the digital and dimensional of overhead transmission lineKey words:digital power grid;multicircuit transmission line;WebGL;visualization85