廣州中新知識(shí)城地下管線信息化測(cè)繪與建庫(kù)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

余星

摘 要：本項(xiàng)目在國(guó)家測(cè)繪地理行業(yè)信息化測(cè)繪的大背景下，面向服務(wù)，以改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程為目標(biāo)，主動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，面向城市管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)與地下管線共享建庫(kù)等多重應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)地下管線探查、信息采集、數(shù)據(jù)建庫(kù)一體化解決方案，較系統(tǒng)地解決了當(dāng)前城市地下管線測(cè)繪部門(mén)面臨的若干重大技術(shù)問(wèn)題，提高了測(cè)繪部門(mén)信息化服務(wù)水平。

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

中圖分類號(hào)：P231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）07（a）-0038-02

地下管線信息化測(cè)繪與建庫(kù)關(guān)鍵技術(shù)屬于城市地下管線探測(cè)、信息化測(cè)繪相結(jié)合的典型應(yīng)用。該課題在國(guó)家測(cè)繪地理行業(yè)信息化測(cè)繪的大背景下，面向服務(wù)，以改變傳統(tǒng)數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程為目標(biāo)，主動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，面向城市管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)與地下管線共享建庫(kù)等多重應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)地下管線探查、信息采集、數(shù)據(jù)建庫(kù)一體化解決方案，系統(tǒng)地解決了當(dāng)前城市地下管線測(cè)繪部門(mén)面臨的若干重大技術(shù)問(wèn)題，極大地促進(jìn)了地下管線空間信息化測(cè)繪成果在“數(shù)字城市”與建設(shè)工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和推廣，提高了測(cè)繪部門(mén)信息化服務(wù)水平，進(jìn)而提升城市測(cè)繪部門(mén)在“數(shù)字城市”建設(shè)中地位與作用。

中新（廣州）知識(shí)城項(xiàng)目是由中共中央政治局委員、前廣東省委書(shū)記汪洋同志與時(shí)任新加坡國(guó)務(wù)資政吳作棟先生共同倡導(dǎo)并親自推動(dòng)的中新合作項(xiàng)目，屬于國(guó)務(wù)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(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目科學(xué)城北區(qū)的范圍，規(guī)劃總面積約123平方公里。知識(shí)城發(fā)展的目標(biāo)是“按照“吸引高端人才、匯聚高端產(chǎn)業(yè)、提供高端服務(wù)”的理念，打造成為引領(lǐng)廣州、廣東乃至中國(guó)產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展尤其是知識(shí)型經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎、匯聚全球精英的人才高地、國(guó)際一流水平的生態(tài)宜居新城、中新戰(zhàn)略合作的代表項(xiàng)目和杰出典范?！敝R(shí)城的規(guī)劃管理、設(shè)計(jì)以及工程建設(shè)對(duì)管線數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和現(xiàn)勢(shì)性的要求非常高。

1 地下管線信息化測(cè)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(jìn)行新建、擴(kuò)建和改建。管線信息可為管線建設(shè)提供良好的設(shè)計(jì)工作環(huán)境，對(duì)管線線路合理布局，保證線路暢通快捷，施工簡(jiǎn)便，節(jié)省費(fèi)用，方便維護(hù)管理起著強(qiáng)大的保證作用。完整準(zhǔn)確的管線資源信息可為管線建設(shè)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、科學(xué)施工提供可靠依據(jù)，為管理人員分析管線問(wèn)題和排除管線故障提供準(zhǔn)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(guò)城市地下管線探查，建立地下管線信息數(shù)據(jù)庫(kù)并開(kāi)發(fā)地下管線信息管理系統(tǒng)對(duì)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(cè)量及管理在城市基礎(chǔ)建設(shè)中占有越來(lái)越重要的地位。

1.2 信息化測(cè)繪技術(shù)對(duì)管線信息化建設(shè)提出新要求

信息化測(cè)繪體系是我國(guó)測(cè)繪地理信息工作在實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)測(cè)繪向數(shù)字化測(cè)繪轉(zhuǎn)化和跨越之后進(jìn)入的下一新的發(fā)展階段。國(guó)家測(cè)繪局頒布的《全國(guó)基礎(chǔ)測(cè)繪中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2006年～2020年）》與《測(cè)繪事業(yè)發(fā)展第十一個(gè)五年規(guī)劃綱要》中明確提出了信息化測(cè)繪是我國(guó)測(cè)繪發(fā)展的方向。城市測(cè)繪不僅是一個(gè)行業(yè)，更重要的應(yīng)是一種服務(wù)。信息化測(cè)繪體系要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是服務(wù)問(wèn)題，需要增加地球空間信息的表達(dá)形式和服務(wù)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(qiáng)測(cè)繪部門(mén)與其他學(xué)科的集成。信息化測(cè)繪最本質(zhì)的內(nèi)涵和特征就是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效的地理信息綜合服務(wù)，而建立“信息化測(cè)繪體系”就是我國(guó)測(cè)繪在信息化社會(huì)中實(shí)現(xiàn)這種信息服務(wù)的能力建設(shè)目標(biāo)，它相對(duì)于我國(guó)已建的“數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)體系”應(yīng)該具有幾個(gè)標(biāo)志性跨越特征：數(shù)據(jù)獲取實(shí)時(shí)化、信息交互網(wǎng)絡(luò)化、基礎(chǔ)設(shè)施公用化、信息服務(wù)社會(huì)化、信息共享法制化、技術(shù)體系數(shù)字化。信息化測(cè)繪的本質(zhì)是服務(wù)，測(cè)繪生產(chǎn)部門(mén)需要技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)創(chuàng)新，改進(jìn)現(xiàn)有創(chuàng)新生產(chǎn)管理模式，大力推進(jìn)信息化測(cè)繪體系建設(shè)，不斷提升測(cè)繪服務(wù)能力和水平。

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

20世紀(jì)以來(lái)，隨著先進(jìn)探查技術(shù)、數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)和3S技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，“內(nèi)外業(yè)一體化”探測(cè)技術(shù)便成為城市地下管線普查探測(cè)的主要技術(shù)目標(biāo)。2003年受建設(shè)部委托，由北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院等單位負(fù)責(zé)修編的《城市地下管線探測(cè)技術(shù)規(guī)程》CJJ61-2003發(fā)布實(shí)施，地下管線探測(cè)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，數(shù)據(jù)外業(yè)的探查、測(cè)繪數(shù)據(jù)可經(jīng)過(guò)處理計(jì)算編輯導(dǎo)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(kù)及管線數(shù)據(jù)編輯成圖工作，并按照要求對(duì)管線數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、邏輯性和一致性進(jìn)行全面自動(dòng)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(yáng)、石家莊、成都、寧波、廈門(mén)（二次普查）等城市均依此進(jìn)行地下管線普查工作。另外地質(zhì)雷達(dá)、新型管線探測(cè)設(shè)備等層出不窮，但是相應(yīng)數(shù)據(jù)處理后續(xù)平臺(tái)不完善。國(guó)外軟件產(chǎn)品價(jià)格昂貴，遠(yuǎn)程技術(shù)支持，無(wú)法適應(yīng)我國(guó)城市空間設(shè)施日新月異發(fā)展變化需要及其我國(guó)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(jìn)設(shè)備，研究相關(guān)數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，融合各種地下管線探測(cè)新技術(shù)，解決生產(chǎn)中的迫切問(wèn)題。

2.4 目前面向社會(huì)服務(wù)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(kù)更新緩慢、更新乏力與城市測(cè)量部門(mén)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(mén)管理，由于各專業(yè)管線權(quán)屬單位對(duì)資料管理重視程度的差異、獲取和存儲(chǔ)地下管線信息的方式和標(biāo)準(zhǔn)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(shí)空性等特點(diǎn)。二是地下管線信息動(dòng)態(tài)更新程度低，缺少長(zhǎng)效機(jī)制保證，由于缺少相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)的支撐，以及沒(méi)有建立地下管線的動(dòng)態(tài)管理機(jī)制，真正做到對(duì)地下管線進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理的城市很少，導(dǎo)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(yīng)有的效能成為廢物，造成財(cái)政投資的浪費(fèi)。三是需要研究多個(gè)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)與現(xiàn)有城市地下管線空間數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)之間關(guān)系，解放現(xiàn)有生產(chǎn)力，建立快速動(dòng)態(tài)更新渠道。四是城市地下管線空間數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)、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(duì)更新方式的選擇也有重要的影響。

3 廣州中新知識(shí)城地下管線信息化測(cè)繪與建庫(kù)關(guān)鍵技術(shù)

（1）本項(xiàng)目詳細(xì)地制定了《廣州市中新知識(shí)城地下管線探測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》《廣州市中新知識(shí)城地下管線數(shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)》，并實(shí)現(xiàn)信息化模板的標(biāo)準(zhǔn)化封裝。

本項(xiàng)目系統(tǒng)建立了城市地下管線時(shí)空一體化數(shù)據(jù)模型，包括地理要素編碼、符號(hào)屬性、分層、顏色、時(shí)間節(jié)點(diǎn)等內(nèi)容，并面向城市規(guī)劃設(shè)計(jì)與地下管線共享建庫(kù)雙重應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的最大兼容。基于要素語(yǔ)義表述進(jìn)行符號(hào)可視化表達(dá)及屬性、時(shí)間信息的一體化封裝，建立了廣州市中新知識(shí)城地下管線信息模板，并通過(guò)符號(hào)一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)制圖與GIS建庫(kù)的一體化和標(biāo)準(zhǔn)化。圖1是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。

（2）本項(xiàng)目采用地質(zhì)雷達(dá)與GZCORS技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)管線探測(cè)與空間數(shù)據(jù)采集有機(jī)結(jié)合。一是采用非開(kāi)挖深埋管線的探測(cè)技術(shù)與城市新型管線探測(cè)技術(shù)研究，并結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行地下管線識(shí)別，量取，獲得高精度地下管線位置信息與屬性信息，實(shí)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(cè)量三維精密定位體系，融合管線探測(cè)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(yùn)行衛(wèi)星定位城市測(cè)量綜合服務(wù)系統(tǒng)（GZCORS）和廣州似大地水準(zhǔn)面精化（GZGEOID）（如圖2所示）。三是通過(guò)時(shí)間同步系統(tǒng)，獲取管線精準(zhǔn)采集信息。將生產(chǎn)時(shí)間信息統(tǒng)一在基準(zhǔn)時(shí)間一定的范圍內(nèi)，為將來(lái)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新奠定基礎(chǔ)。

（3）本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)生產(chǎn)與建庫(kù)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(shí)現(xiàn)地下管線信息現(xiàn)場(chǎng)采集與記錄，并與后端數(shù)據(jù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，有效保證信息的完整性與容錯(cuò)性（如圖3所示）。二是實(shí)現(xiàn)GIS建庫(kù)與數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺(tái)無(wú)縫集成，基于ArcEngine二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了前端數(shù)據(jù)生產(chǎn)平臺(tái)和后端數(shù)據(jù)管理平臺(tái)之間的無(wú)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(kù)管理模式，實(shí)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(shì)數(shù)據(jù)的一體化管理。

（4）結(jié)合管線三維探測(cè)信息，進(jìn)行管線三維顯示技術(shù)研究開(kāi)發(fā)，直觀顯示管線細(xì)部特征，方便管線識(shí)別與量取。一是借鑒了地質(zhì)雷達(dá)在實(shí)際工程中應(yīng)用和數(shù)據(jù)處理表現(xiàn)的方法，參照管線探測(cè)數(shù)據(jù)，選取多種數(shù)據(jù)處理模型，開(kāi)發(fā)各類探測(cè)數(shù)據(jù)分析工具，提取虛擬三維數(shù)據(jù)，并應(yīng)用所建立的網(wǎng)格插值算法來(lái)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(jī)器人應(yīng)用，進(jìn)行多源數(shù)據(jù)融合分析處理，實(shí)現(xiàn)三維管線的顯示與判讀

（5）本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)一套數(shù)據(jù)多重應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)地下管線探查、信息采集、數(shù)據(jù)建庫(kù)一體化解決方案。一是基于信息映射與模板控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于EPS的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)與地下管線共享建庫(kù)雙重應(yīng)用，有效減少了數(shù)據(jù)再加工費(fèi)用。二是將生產(chǎn)與服務(wù)有機(jī)結(jié)合，并根據(jù)作業(yè)工序?qū)崿F(xiàn)過(guò)程分工，有效得實(shí)現(xiàn)了地下管線大規(guī)模作業(yè)與生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

“廣州中新知識(shí)城地下管線信息化測(cè)繪與建庫(kù)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用”屬于城市地下管線探測(cè)與信息化測(cè)繪相結(jié)合的典型應(yīng)用。該技術(shù)的運(yùn)用很好的實(shí)現(xiàn)了外業(yè)數(shù)據(jù)采集與建庫(kù)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(kù)的工作效率，保證了入庫(kù)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免了因地下管線屬性或數(shù)據(jù)格式不一致而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)入庫(kù)返工現(xiàn)象。

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

參考文獻(xiàn)

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