廣州市地下管線數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新關(guān)鍵技術(shù)研究

張秀英,丘廣新,張鵬程

(廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州 510060)

廣州市地下管線數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新關(guān)鍵技術(shù)研究

張秀英?,丘廣新,張鵬程

(廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州 510060)

參照廣州市基礎(chǔ)地形圖的動態(tài)更新模式,以EPSW2008為管線數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺,以基于ArcEngine10進(jìn)行二次開發(fā)的地下管線智能化管理系統(tǒng)為管線數(shù)據(jù)管理平臺,在現(xiàn)有的管線點(diǎn)、管線線基本屬性的基礎(chǔ)上,通過在Oracle11g數(shù)據(jù)庫中設(shè)計(jì)的FGUID、更新時(shí)間兩個(gè)字段,結(jié)合內(nèi)外業(yè)流程化定制與管理,實(shí)現(xiàn)了管線數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺和管理平臺的無縫對接,基于面向管線要素/對象的動態(tài)更新模式,為利用竣工數(shù)據(jù)和普查數(shù)據(jù)進(jìn)行地下管線動態(tài)更新提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

城市地下管線;面向要素;動態(tài)更新;EPSW2008;ArcSDE

1 引 言

城市地下管線是保障城市運(yùn)行的重要基礎(chǔ)設(shè)施和“生命線”。近年來隨著城市快速發(fā)展,地下管線建設(shè)規(guī)模不足、管理水平不高等問題凸顯,一些城市相繼發(fā)生大雨內(nèi)澇、管線泄漏爆炸、路面塌陷等事件,嚴(yán)重影響了人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全和城市運(yùn)行秩序。實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的地下管線信息不僅是現(xiàn)代化城市規(guī)劃、建設(shè)和管理過程中極其重要的基礎(chǔ)資源和技術(shù)支撐,同時(shí)也是一個(gè)城市進(jìn)行應(yīng)急管理(如防洪、防恐、安全管理等)輔助決策之要件[1]。

現(xiàn)代化城市的規(guī)劃、建設(shè)和管理必須把城市的地上和地下空間作為一個(gè)整體來考慮,科學(xué)的規(guī)劃來自完成的信息和對城市發(fā)展的準(zhǔn)確預(yù)測,這就需要對城市地下管線工程進(jìn)行動態(tài)更新及管理,數(shù)據(jù)動態(tài)更新體現(xiàn)了數(shù)字城市的可持續(xù)發(fā)展。廣州的地下管道承擔(dān)著城市的供水、排水、煤氣輸送、電力供應(yīng)、通訊、輸油等重要任務(wù)[2]。地下管線數(shù)據(jù)隨著時(shí)間的變遷,城市規(guī)模的擴(kuò)大,道路改造等因素的變化隨時(shí)發(fā)生變化,如果不及時(shí)對管線數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)更新,管線數(shù)據(jù)將失去時(shí)效性,對失去時(shí)效性的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理得到的結(jié)論和信息,不但沒有任何價(jià)值,而且可能會給決策者以錯(cuò)誤的信息,造成決策失誤。

為了加強(qiáng)廣州市地下管線統(tǒng)一規(guī)劃、管理工作,解決管線多頭管理、缺乏統(tǒng)籌、空間格局混亂、現(xiàn)勢性差等問題,預(yù)防“拉鏈路”、挖爆管道、管網(wǎng)老化泄露爆炸等現(xiàn)象的發(fā)生,減少人民生命財(cái)產(chǎn)的損失,實(shí)現(xiàn)共建共享、動態(tài)更新、為民服務(wù)的目的,2013年,廣州市開展了地下管線智能化工程項(xiàng)目建設(shè),其中,開展地下管線信息數(shù)據(jù)庫建設(shè)和動態(tài)更新,建立現(xiàn)勢性及時(shí)更新的全市域全專業(yè)的地下管線數(shù)據(jù)庫是地下管線智能化工作的基礎(chǔ),是實(shí)現(xiàn)智能化的必備條件。

2 地下管線動態(tài)更新現(xiàn)狀

2.1 地下管線更新現(xiàn)狀

經(jīng)過將近200年的發(fā)展,包括英國、法國、德國、美國、日本等在內(nèi)的國外城市在城市地下管線建設(shè)和管理方面積累了較為豐富的經(jīng)驗(yàn),基本實(shí)現(xiàn)管理綜合化、管理法制化、管理精細(xì)化、管理信息化、管理社會化和管理生態(tài)化。這6個(gè)方面的協(xié)調(diào)配合有效實(shí)現(xiàn)了城市地下管線的共建共享、更新維護(hù)和安全管理。

目前國內(nèi)各大城市政府部門都意識到了地下管線的重要性,管線動態(tài)更新方式較為相似:通過城市地下管線普查,建立綜合地下管線數(shù)據(jù)庫,通過其后的地下管線竣工測量更新綜合地下管線數(shù)據(jù)庫。部分城市仍然是通過一次次普查來維護(hù)地下管線數(shù)據(jù)。

廣州市早在1995年成立了由市領(lǐng)導(dǎo)掛帥的地下管線普查領(lǐng)導(dǎo)小組,開始地下管線數(shù)據(jù)庫建設(shè),實(shí)現(xiàn)了“普查成果與監(jiān)理入庫相結(jié)合、全面普查與竣工測量相結(jié)合、規(guī)劃審批與現(xiàn)狀信息相結(jié)合”的廣州模式[3],能有效保持?jǐn)?shù)據(jù)的生命力。廣州市制定了地下管線探測規(guī)程,規(guī)程中充分考慮了普查和竣工成果存儲的一致性。管線普查主要分布在主干道,竣工測量涉及城市建設(shè)的各個(gè)角落,兩種數(shù)據(jù)互為補(bǔ)充,對管線權(quán)屬單位掌握管線的分布以及與其他管線的相互位置關(guān)系至關(guān)重要,有利于真正實(shí)現(xiàn)共建共享的管線更新管理。在管線數(shù)據(jù)的更新機(jī)制方面,我們提出了一體化的數(shù)據(jù)更新機(jī)制的技術(shù)路線,數(shù)據(jù)全過程監(jiān)理、質(zhì)檢、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、更新入庫、輸出等環(huán)節(jié),為了充分保證各個(gè)環(huán)節(jié)的有機(jī)連接,整個(gè)流程覆蓋從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)監(jiān)理到數(shù)據(jù)入庫和數(shù)據(jù)更新整個(gè)數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程,保證數(shù)據(jù)的正確入庫。使整個(gè)數(shù)據(jù)建庫過程能真正體現(xiàn)出“合理、準(zhǔn)確、科學(xué)化、規(guī)范化”的特點(diǎn)。在實(shí)現(xiàn)管線動態(tài)更新與管理的基礎(chǔ)上,逐步實(shí)現(xiàn)與管線權(quán)屬單位的數(shù)據(jù)共建共享機(jī)制。

東莞市和昆明市都以政府令頒布了城市地下管線管理辦法,作為整個(gè)管線動態(tài)更新體系的基本法律依據(jù),明確規(guī)定了管線建設(shè)單位必須進(jìn)行管線竣工測量從而確保管線動態(tài)更新。廈門市建立了綜合地下管線管理服務(wù)中心,建立嚴(yán)格的信息更新和檔案歸檔制度,開展竣工測量,實(shí)現(xiàn)地下管線動態(tài)管理。

2.2 管線更新存在的問題

這種以工程或測區(qū)為單位的更新模式缺點(diǎn)是,歷史數(shù)據(jù)利用不充分,竣工數(shù)據(jù)提交入庫后入庫人員要逐個(gè)管線與數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行對比,對于已有的或應(yīng)刪除的管線要人工進(jìn)行接邊處理,核查更新的工作量大。

同時(shí),在地下管線普查之后,真正做到對地下管線進(jìn)行動態(tài)更新的城市很少,往往都是耗費(fèi)大量的人力物力財(cái)力進(jìn)行一次大區(qū)域普查之后沒有及時(shí)更新數(shù)據(jù),幾年后隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,成果和數(shù)據(jù)失去現(xiàn)勢性和使用價(jià)值,數(shù)據(jù)可能很快就轉(zhuǎn)換為利用率很低或不能利用的垃圾,不得不再次普查,未普查區(qū)域地下管線資料殘缺不全。大部分城市地下管線仍然處于一種被動的地下管線管理狀態(tài),管線更新機(jī)制形同虛設(shè)。

3 面向管線要素/對象的動態(tài)更新方法與原理

為了實(shí)現(xiàn)基于要素/對象的動態(tài)更新,本文在符合廣州市地下管線數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,所有要素增加設(shè)計(jì)了2個(gè)共同的字段:全球唯一標(biāo)識碼(FGUID)、更新時(shí)間(UPDATETIME),在前端EPSW2008生產(chǎn)平臺和后臺Oracle+ArcSDE數(shù)據(jù)庫中相互繼承。

管線數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列內(nèi)外業(yè)制圖生產(chǎn)后,管線要素/對象的變化可以歸納為新增、更新、刪除和不變4種情況。管線動態(tài)更新過程將MDB成果數(shù)據(jù)和SDE現(xiàn)勢庫數(shù)據(jù)進(jìn)行相互對比,分兩步來分析,詳細(xì)的動態(tài)更新分析流程如圖1所示。

第一步,根據(jù)SDE庫管線數(shù)據(jù)來分析MDB管線成果數(shù)據(jù),MDB管線成果數(shù)據(jù)中是否有新增、更新和不變,入庫思路如下:①管線探測成果入庫時(shí),首先循環(huán)讀取更新區(qū)域內(nèi)MDB文件中所有圖層信息,根據(jù)管線類型依次進(jìn)行更新,對于每一個(gè)管線要素獲取全球唯一標(biāo)識碼FGUID、更新時(shí)間兩個(gè)屬性信息;②根據(jù)該更新區(qū)域在后臺SDE數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行空間檢索,檢索出所有管線要素;③判斷MDB文件中當(dāng)前要素的FGUID是否有與該區(qū)域內(nèi)要素相同的FGUID;④如果沒有相同的,表明該要素為新增要素,將該要素直接寫入SDE庫即可;如果有相同的,則進(jìn)一步判斷該管線要素的更新時(shí)間與被搜索要素的更新時(shí)間是否相同,如果相同表明該要素未做任何修改,如果不相同則表明該要素是修改過的,將SDE數(shù)據(jù)庫中的要素寫進(jìn)歷史庫中,同時(shí)將MDB中該要素寫進(jìn)SDE現(xiàn)勢庫中;⑤循環(huán)MDB文件中的其他要素,直至結(jié)束。進(jìn)入第二步。

圖1 管線要素的更新方法與原理

第二步,根據(jù)MDB管線成果來分析SDE庫中數(shù)據(jù)是否有刪除。對于在MDB中刪除的管線要素入庫思路如下:①管線探測成果入庫時(shí),首先循環(huán)讀取更新區(qū)域內(nèi)SDE庫中的所有管線要素信息,對于每一個(gè)要素,獲取全球唯一標(biāo)識碼FGUID、更新時(shí)間屬性信息;②判斷MDB文件中是否有與該要素相同的FGUID,如果有則直接退出,按上述新增或修改的流程處理,否則表明該要素已被刪除;③刪除時(shí),首先將該要素寫入歷史庫中,以便將來的歷史數(shù)據(jù)回溯,然后刪除SDE現(xiàn)勢庫中的該要素;④依次取更新區(qū)域內(nèi)SDE數(shù)據(jù)庫中的其他要素信息,直至結(jié)束。

4 面向管線要素/對象的動態(tài)更新設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 管線生產(chǎn)平臺與管理平臺的無縫對接

EPSW2008地理信息工作站是一個(gè)集成數(shù)據(jù)編輯處理、外業(yè)測繪、質(zhì)量檢查、地圖制圖、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等多功能為一體的空間信息采集、生產(chǎn)平臺。采用EPSW2008為管線生產(chǎn)平臺,避免了傳統(tǒng)的AutoCAD制圖和成果表的圖屬分離的作業(yè)方式,同時(shí),EPSW2008通過符號信息的解析和多重嵌套解決了地下管線制圖和建庫數(shù)據(jù)的一體化,制圖和GIS建庫數(shù)據(jù)一體化(空間數(shù)據(jù)圖形和屬性一體化)是實(shí)現(xiàn)面向要素動態(tài)更新的前提條件[4]。廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計(jì)研究院從2008年開始基于EPSW2008生產(chǎn)平臺實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)地形圖制圖與GIS建庫一體化建設(shè),利用竣工測量和修補(bǔ)測進(jìn)行動態(tài)更新,技術(shù)路線成熟,應(yīng)用效果良好,這為地下管線動態(tài)更新管理提供了思路,如圖2所示。

圖2 EPSW平臺下管線圖屬一體化

圖3 管線生產(chǎn)平臺與管理平臺的無縫對接

采用ArcEngine10開發(fā)的廣州市地下管線智能化管理系統(tǒng)管理著廣州市自1995年至今的普查和竣工現(xiàn)勢數(shù)據(jù),包括給水、排水、通信、電力、燃?xì)?、工業(yè)、熱力、石油、垃圾真空和綜合管溝十大類管線,管線總長度約為2.3萬千米,支持管線與電子地圖、影像等多種數(shù)據(jù)疊加瀏覽、管線圖屬查詢統(tǒng)計(jì)、管網(wǎng)分析、重點(diǎn)管線保護(hù)、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)理檢查、動態(tài)更新、版本管理和用戶與權(quán)限分配等多個(gè)模,其中,管線更新入庫模塊提供了更新區(qū)域管理、管線預(yù)入庫、動態(tài)更新入庫等流程管理,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)平臺與管線管理平臺的無縫對接,兩個(gè)平臺通過MDB格式數(shù)據(jù)進(jìn)行交換。

4.2 管線動態(tài)更新流程

管線動態(tài)更新作業(yè)流程如圖4所示:

圖4 管線動態(tài)更新作業(yè)流程

(1)接到竣工或普查的探測任務(wù)后,作業(yè)隊(duì)伍提交工程范圍到智能化管理系統(tǒng)作為管線更新區(qū)域進(jìn)行全程跟蹤管理。

(2)作業(yè)隊(duì)伍下載SDE數(shù)據(jù)庫中待更新區(qū)域內(nèi)所有管線數(shù)據(jù)到前端數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺EPSW2008中,此時(shí)每一個(gè)要素都帶有全球唯一標(biāo)識碼和更新時(shí)間字段及屬性內(nèi)容。

(3)作業(yè)隊(duì)伍拿到待更新區(qū)域的數(shù)據(jù)后,在進(jìn)行外業(yè)竣工或普查探測時(shí),以管線點(diǎn)和管線線為基本對象進(jìn)行相應(yīng)的編輯(修改或刪除等),EPSW2008管線生產(chǎn)平臺中對于每一個(gè)新增的管線點(diǎn)和管線線都會自動賦值全球唯一標(biāo)識碼和更新時(shí)間。通過生產(chǎn)平臺數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)理檢查的管線成果提交入庫。

(4)待接收入庫的管線數(shù)據(jù)再一次經(jīng)過管理平臺的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)理檢核,檢查合格后利用管線智能化管理系統(tǒng)中的“管線預(yù)入庫”菜單進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測,系統(tǒng)提示本次預(yù)入庫數(shù)據(jù)中新增、修改、刪除要素的具體情況,同時(shí),對于更新區(qū)域邊界處不能接邊的管線進(jìn)行預(yù)警提示,供入庫人員逐個(gè)檢核,處理結(jié)果確認(rèn)后,系統(tǒng)自動進(jìn)行管線數(shù)據(jù)更新入庫,如圖5所示。

圖5 管線動態(tài)更新預(yù)入庫

完成動態(tài)更新后的智能化管理系統(tǒng),可以進(jìn)行任意歷史時(shí)刻的回溯對比,如圖6所示。

圖6 管線動態(tài)更新前后數(shù)據(jù)回溯對比

5 結(jié) 論

(1)實(shí)現(xiàn)了面向要素/對象的城市地下管線動態(tài)更新新模式,極大提高了地下管線數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性和生命力,為地下管線的可持續(xù)動態(tài)更新提供了技術(shù)上的重要支撐。在已有管線資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行普查或竣工測量,極大的提高了管線資料的利用率。

(2)以要素為基本對象的管線動態(tài)更新模式是實(shí)現(xiàn)城市地下管線歷史與現(xiàn)勢數(shù)據(jù)一體化的前提,地下管線任意歷史時(shí)刻的數(shù)據(jù)回溯能清晰記錄管線的拆除、廢棄和新建、改道等變化,能真實(shí)直觀的反映廣州這座大都市城市地下管線的歷史變革與來龍去脈。

(3)面向要素/對象的管線動態(tài)更新技術(shù)已初步應(yīng)用于廣州市地下管線動態(tài)更新工作,技術(shù)路線可行,有效提高了管線動態(tài)更新的自動化程度,但是在更新區(qū)域接邊處如果有接邊矛盾時(shí),系統(tǒng)提示后仍需要專業(yè)管線人員人工判斷并進(jìn)行相應(yīng)接邊調(diào)整。要真正實(shí)現(xiàn)城市地下管線的動態(tài)更新,還應(yīng)以行政手段為依托,各級政府高度重視城市管線資源對城市現(xiàn)代化建設(shè)和管理的重要性以及管線數(shù)據(jù)動態(tài)更新對管線成果的重要性,建立起各部門分工合作、密切配合、資源共享的管理和長效運(yùn)行機(jī)制,形成工作合力,為城市地下安全運(yùn)行提供保障。

[1] 何江龍,解智強(qiáng),李世強(qiáng)等.淺談昆明市地下管線動態(tài)更新管理體系的建立[J].城市勘測,2010(S).

[2] 李文.透視廣州地下“血脈”[N].廣州日報(bào),2011-08-21,B1版.

[3] 丘廣新.基于PDA地下管線探測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].地理空間信息,2009(6).

[4] 張鵬程.廣州市基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫建庫及動態(tài)更新關(guān)鍵技術(shù)研究[J].城市勘測,2009(6).

[5] 樊惠萍.地下管線數(shù)據(jù)動態(tài)更新機(jī)制的建立與實(shí)踐[J].國外建材科技,2004(2).

Research of the Technology of Dynamic Updating with Urban Underground Pipeline Database of Guangzhou

Zhang Xiuying,Qiu Guangxin,Zhang Pengcheng
(Guangzhou Urban Planning&Design Survey Research Institute,Guangzhou 510060,China)

Referring to the dynamic update mode of base topographic map in GuangZhou,the project take the EPSW2008 as a pipelines production platform,take the intelligent system which is re-developed based on ArcEngine10 as a management platform for pipelines.Besides the attributes of the existing pipelines and cables,the project designed two fields of FGUID and UpdateTime in Oracle11g database,relating to process design and management of field investigation and industry consolidation,that realize seamless docking between pipeline production platform and management platform.Based on pipeline Object/Feature-Oriented dynamic update mode,it will provide solid technical support for the underground pipelines dynamic update taking advantage of the finish construction survey data and census data.

urban underground pipeline;object/feature-oriented;dynamic update;EPSW2008;ArcSDE

2014—07—16

張秀英(1982—),女,工程師,現(xiàn)主要從事地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與開發(fā)、數(shù)字制圖、城市地下管線探測的研究與應(yīng)用工作。